Werkzeugkasten für solarbetriebene Bewässerungssysteme (SPIS): Informationen und Werkzeuge für die Beratung über solare Wasserpumpen und Bewässerung
Vollständige Lösung
Solarbetriebene Bewässerung
GIZ/Jörg Böthling
Solarpumpen sind zu einer wirtschaftlichen, technisch und ökologisch sinnvollen Alternative zu herkömmlichen Pumpsystemen geworden, die mit Motoren betrieben werden, die mit fossilen Brennstoffen (Diesel, Benzin, Gas) oder Strom aus dem Netz arbeiten, selbst in ländlichen Gebieten mit begrenzter oder fehlender Stromversorgung.
Die Toolbox zu SPIS soll Beratern, Dienstleistern und Praktikern im Bereich der solaren Bewässerung ermöglichen, Endnutzern, politischen Entscheidungsträgern und Finanziers eine umfassende praktische Anleitung zu geben. Das ganzheitliche Paket praktischer Wissensprodukte, das die Toolbox bereitstellt, ermöglicht es den Endnutzern, die spezifischen Merkmale von SPIS zu berücksichtigen und die Risiken im Zusammenhang mit der Systemeffizienz, der finanziellen Tragfähigkeit und der nicht nachhaltigen Nutzung von Wasser zu minimieren.
Die Toolbox besteht aus informativen Modulen, die durch benutzerfreundliche Software-Tools (Berechnungsblätter, Checklisten, Richtlinien) ergänzt werden, die die Benutzer bei der Budgetierung, Dimensionierung und Planung eines solarbetriebenen Bewässerungssystems unterstützen. Die Tools sind in Englisch, Französisch, Spanisch und Arabisch verfügbar.
Letzte Aktualisierung: 11 Nov 2022
9374 Ansichten
Foto- und Videogalerie
Kontext
Angesprochene Herausforderungen
Der Mangel an Informationen über solare Bewässerung und die relativ hohen Investitionskosten behindern die Verbreitung der Technologie. Das Wissen über das Potenzial, die Grenzen und die Risiken von SPIS bei Beratern, Lieferanten, politischen Entscheidungsträgern, Finanzierungsinstitutionen und anderen Interessengruppen muss erweitert werden. Auf diese Weise erhalten die Landwirte Zugang zu fundierten Informationen, um fundierte Entscheidungen zu treffen und eine SPIS auf nachhaltige Weise zu betreiben. Die Toolbox bietet einen ganzheitlichen Ansatz, mit dem die SPIS-Berater ihre Kunden anleiten können.
Die SPIS-Toolbox verbessert die Fähigkeit von Landwirten, Beratern und Systeminstallateuren, die Wasserressourcen in einem SPIS nachhaltig zu bewirtschaften. Der Zugang zu Informationen über SPIS trägt zu einer breiteren Akzeptanz der Technologie und einer Verringerung der Emissionen durch den Einsatz von Solarenergie anstelle von fossilen Brennstoffen für den Antrieb der Pumpen bei.
Die Toolbox informiert die Entscheidungsträger über die für die Bedürfnisse der Landwirte am besten geeignete Finanzierungsoption, so dass die Landwirte Zugang zu Finanzmitteln für SPIS erhalten.
Standort
Kenia
West- und Zentralafrika
Nordafrika
Östliches und südliches Afrika
Mittelamerika
Südamerika
Westasien, Naher Osten
Südostasien
Südasien
Prozess
Zusammenfassung des Prozesses
Es ist wichtig, das SPIS so zu gestalten, dass die Bedürfnisse der Landwirte und die standortspezifischen Bedingungen (ihre ökologischen, agronomischen und technischen Aspekte) berücksichtigt werden. Dies ermöglicht es, das Potenzial der Technologie zu optimieren und negative ökologische und wirtschaftliche Auswirkungen zu vermeiden. Die Toolbox füllt die Wissenslücke, indem sie Berater, Lieferanten, politische Entscheidungsträger, Finanzierungsinstitutionen und andere Interessengruppen über das Potenzial, die Grenzen und die Risiken von solarbetriebenen Bewässerungssystemen (SPIS) informiert. Die Toolbox umfasst informative Module, die durch benutzerfreundliche Software-Tools (Berechnungsblätter, Checklisten, Richtlinien) ergänzt werden. Diese bieten ein ganzheitliches Set an praktischem Wissensmaterial, mit dem SPIS-Berater ihre Kunden zu einer finanziell und ökologisch vernünftigen Entscheidung führen können, die hilft, Wasser zu sparen, eine höhere Produktivität pro verbrauchter Wassereinheit zu erreichen und gleichzeitig Wasser für die Umwelt bereitzustellen.
Bauklötze
Das Tool zur Pumpenauslegung
Das Pump Sizing Tool ermöglicht die Berechnung der Förderhöhe, der benötigten PV-Modulleistung und die Auswahl geeigneter Pumpentechnologien. Das DESIGN - Pump Sizing Tool hilft bei der Auslegung des Bewässerungssystems, um sicherzustellen, dass so wenig Druck wie möglich im System verloren geht. Darüber hinaus dient es als Checkliste zur Ermittlung von Druckverlusten, z. B. durch Leckagen in einem bestehenden System.
Ermöglichende Faktoren
Technische Unterstützung der Landwirte in der Planungsphase; Daten über den täglichen Wasserbedarf der Pflanzen, die mittlere tägliche Sonneneinstrahlung für den Planungsmonat, länderspezifische Kosten für PV-Panel und Pumpe; Verfügbarkeit von Finanzierungsmöglichkeiten
Gelernte Lektion
Die richtige Dimensionierung der Komponenten eines SPIS ist von entscheidender Bedeutung, da ein SPIS mit unzureichender Kapazität den Bedürfnissen der Landwirte nicht gerecht wird und ein überdimensioniertes System unnötige Betriebs- und Kapitalkosten verursacht. Eine Vernachlässigung der nachhaltigen Wasserausbeute von Wasserquellen kann zu Wasserknappheit und einer Erschöpfung der Wasserressourcen führen, was sich negativ auf das Betriebsbudget und die Umwelt auswirkt. Es ist daher sehr wichtig, während der Planungsphase in engem Kontakt mit dem Landwirt zu stehen und ihn über die Vorteile und Grenzen von SPIS zu informieren.
Die endgültige Auslegung des PV-Pumpen- und Bewässerungssystems sollte erfahrenen Systemintegratoren überlassen werden, die computergestützte Systemauslegungs- und Simulationstools wie COMPASS, WinCAPS und PVSYST, HydroCALC, GESTAR verwenden.
Das Payback-Tool
Das Payback-Tool ermöglicht eine vergleichende Bewertung zwischen dem Einkommen und drei verschiedenen Bewässerungspumpensystemen. Zu den Informationen, die für die Verwendung dieses Tools erforderlich sind, gehören die Investitions- und Betriebskosten für die verschiedenen Pumpensysteme, das erwartete Einkommen aus der landwirtschaftlichen Produktion und die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen (z. B. Inflationsrate). Selbst wenn die Rentabilität des landwirtschaftlichen Betriebs bestätigt wird, bedeutet dies jedoch nicht automatisch, dass eine Investition in ein SPIS die sinnvollste Wahl ist. Dies gilt insbesondere, wenn andere Pumpentechnologien auf dem Markt verfügbar sind. Eine Diesel- oder netzgekoppelte Elektropumpe kann sinnvoller sein, wenn das Wasser nur für eine begrenzte Zeit im Jahr gepumpt werden muss. Das INVEST - Payback Tool betrachtet und vergleicht solarbetriebene Bewässerungssysteme mit anderen Pumpentechnologien. Die Basisdaten werden von den Technologieanbietern gesammelt und die Amortisationszeit im Verhältnis zum Betriebsgewinn und zu den verschiedenen Technologien wird automatisch berechnet.
Ermöglichende Faktoren
Verfügbarkeit von Daten über die Funktionsdauer des Projekts/SPIS, Kapitalausgaben/Anfangsinvestitionen für Solar- und alternative Optionen, Marktpreise, Betriebs- und Wartungskosten, makroökonomische Variablen, Steuerpolitik; weitere Beratung durch Finanzexperten
Gelernte Lektion
Alle Berechnungen müssen auf ermittelbaren Preisen, aber auch auf Schätzungen und Annahmen beruhen. Sie müssen die aktuelle Situation und künftige Szenarien berücksichtigen und sollten Optionen für alternative Pumpsysteme (elektrisch, Diesel) vergleichen. Vor einer Entscheidung sollten verschiedene Szenarien ausgearbeitet werden.
Das Marktbewertungsinstrument
Das Market Assessment Tool berücksichtigt grundlegende geophysikalische Parameter und bietet Richtlinien und Gewichtungen zur Bewertung von Parametern, die ein günstiges Geschäftsumfeld für SPIS schaffen. Das Market Assessment Tool zielt darauf ab, Informationen für die Bewertung des Marktpotenzials für solarbetriebene Bewässerungssysteme in einem Land oder einer Region bereitzustellen. Es stellt Parameter zur Verfügung, die von verschiedenen Interessengruppen (einschließlich privater SPIS-Unternehmen, politischer Entscheidungsträger, Finanzinstitutionen und Entwicklungsexperten) bei der Bewertung des Marktpotenzials von SPIS angewendet werden können.Zu den Parametern, die zur Bewertung des Marktpotenzials herangezogen werden, gehören geophysikalische Parameter wie Sonneneinstrahlung, Niederschlag, Bodenbedeckung und -nutzung sowie Parameter des wirtschaftlichen Umfelds (z. B. staatliche Maßnahmen,Maßnahmen von Entwicklungsorganisationen, Finanzierung, Verfügbarkeit und Kosten alternativer Brennstoffe, technische Kapazitäten, Bekanntheitsgrad der Solar-PV-Technologie, Bedeutung der Landwirtschaft für die lokale Wirtschaft, Zugang zu Land und Grundbesitz, Verkehrs- und Kommunikationsinfrastruktur).
Ermöglichende Faktoren
Genaue Daten über Niederschlag, Bodenbedeckung und -nutzung sowie Sonneneinstrahlung; Bodenbeobachtung
Gelernte Lektion
Die Identifizierung von Zielmärkten für SPIS erfordert die Bewertung zahlreicher Parameter. Dazu können verschiedene geo-physikalische Parameter und Parameter des Geschäftsumfelds gehören. Für Akteure, die keinen bestimmten Zielmarkt im Auge haben oder die lediglich einen Überblick über potenzielle Bereiche haben wollen, in denen Systeme eingerichtet oder genutzt werden könnten, könnte sich dies als entmutigende und zeitraubende Aufgabe erweisen.
Bei der Beurteilung des Marktpotenzials für SPIS müssen die Beteiligten die Bewässerungsfähigkeit ihres Zielgebiets aus der Perspektive der Bodenbedeckung und -nutzung beurteilen. Es ist immer wichtig, die Desktop-Analyse der Bodenbedeckung durch tatsächliche Besuche vor Ort in den ausgewählten Gebieten zu ergänzen.
Die Aufstellung von Solarmodulen in Regionen mit geringer Sonneneinstrahlung könnte zu hohen Kosten führen, die sich aus der Verwendung einer größeren Anzahl von Modulen ergeben. Aufgrund des technischen Fortschritts ist die Sonneneinstrahlung eher eine wirtschaftliche Überlegung als eine Frage der technischen Machbarkeit.
Das Werkzeug für den Wasserbedarf
Das Water Requirement Tool berechnet den Wasserbedarf für eine Vielzahl von Nutzpflanzen und -tieren nach geografischen und klimatischen Parametern und unterstützt Berater und Landwirte bei der Einschätzung der für das Bewässerungssystem erforderlichen Wassermenge. Dies verhindert sowohl übermäßiges Pumpen als auch eine unzureichende Bewässerung.
Ermöglichende Faktoren
Lokale Daten über den Wasserbedarf der Kulturen, die monatlichen Niederschläge, die Oberflächengewässer und die Grundwasserleitersysteme, die Wasserlizenzen und -entnahmerechte sowie die Durchflussmengen der Wasserquellen; Bereitstellung von Ressourcen (z. B. durch die FAO).
Gelernte Lektion
Übermäßiges Abpumpen kann zu einer Erschöpfung des Grundwassers führen. Dies bedeutet, dass das Grundwasser schneller entnommen wird, als es wieder aufgefüllt werden kann. Die Erschöpfung von Grundwasserleitern kann zum Verlust von Ökosystemen und Feuchtgebieten, zu erhöhten Treibhausgasemissionen, zu Bodensenkungen und zu sozialen Konflikten mit anderen Wassernutzern führen. Die Entwicklung von SPIS muss daher in die geltenden Rechts- und Verwaltungsvorschriften sowie in die lokale Wasser-/Grundwasserbewirtschaftungsplanung und -überwachung integriert werden.
Das Tool zur Betriebsanalyse
Das Betriebsanalyse-Tool ermöglicht eine Bewertung der Rentabilität des Betriebs. Es bietet Eingabemasken für verschiedene Betriebsausgaben und -einnahmen und berechnet automatisch die Gewinnspanne des Betriebs. Es zeigt auch auf, welche fixen und variablen Kosten am stärksten ins Gewicht fallen und wo Einsparungen einen erheblichen Einfluss haben könnten. Das Tool erstellt eine Betriebsergebnisrechnung, die einem Kreditinstitut vorgelegt werden kann. Das Tool ist nützlich für:
- Bestimmung des aktuellen Rentabilitätsniveaus (Basislinie vor der Investition);
- Bestimmung der voraussichtlichen Rentabilität der Investition (Projektion nach der Investition).
Ermöglichende Faktoren
Verfügbarkeit von Daten über Anbaumuster, Bewässerungstechniken, Pumpensysteme, andere verfügbare Pumpenalternativen, Markt, aktuelle Kreditprodukte für potenzielle SPIS-Kunden,Wasser- und Energieversorgungssystem in der Region, Unterstützungs-/Beratungsstrukturen und Subventionsprogramme in der Region, langfristige Umweltverträglichkeitsprüfung; jährliche Neubewertung der Rentabilität des Betriebs
Gelernte Lektion
Ein solarbetriebenes Bewässerungssystem (SPIS) ist in der Regel eine langfristige Investition, um die Betriebskosten zu senken oder die landwirtschaftliche Produktivität zu steigern oder beides. Dies erfordert ein Verständnis des landwirtschaftlichen Betriebes als Unternehmen in Bezug auf alle Kosten und Einnahmen.
Selbst wenn die Rentabilität des landwirtschaftlichen Betriebs bestätigt wird, bedeutet dies nicht automatisch, dass eine Investition in ein SPIS die sinnvollste Wahl ist. Dies gilt insbesondere, wenn andere Pumpentechnologien auf dem Markt verfügbar sind. Eine Diesel- oder netzgekoppelte Elektropumpe kann sinnvoller sein, wenn das Wasser nur für eine begrenzte Zeit im Jahr gepumpt werden muss. Das Payback-Tool kann Sie bei dieser Entscheidung unterstützen.
Auswirkungen
Der Mangel an Informationen über solare Bewässerung und die relativ hohen Investitionskosten sind die Haupthindernisse für die Einführung dieser Technologie. Das Wissen über das Potenzial, die Grenzen und die Risiken solarbetriebener Bewässerungssysteme (SPIS) ist bei Beratern, Lieferanten, politischen Entscheidungsträgern, Finanzierungsinstitutionen und anderen Akteuren unvollständig. Infolgedessen ist es für die Landwirte als Hauptnutzergruppe schwierig, fundierte Informationen zu erhalten, um sachkundige Entscheidungen zu treffen und ein SPIS auf nachhaltige Weise zu betreiben.
Die Toolbox füllt diese Wissenslücke, indem sie ein ganzheitliches Set von praktischen Wissensmaterialien bereitstellt, mit denen SPIS-Berater ihre Kunden zu einer finanziell und ökologisch vernünftigen Entscheidung führen können. Entscheidungen, die auf der Grundlage der Toolbox getroffen werden, ermöglichen es, negative ökologische und ökonomische Auswirkungen zu vermeiden, indem das SPIS auf die Bedürfnisse der Landwirte und die standortspezifischen ökologischen und agronomischen Bedingungen einschließlich technischer Aspekte optimiert wird. Die GIZ hat bisher mehr als 500 Interessenvertreter, Entscheidungsträger und Berater in aller Welt geschult.
Die Toolbox besteht aus 10 Modulen und 16 Werkzeugen, die die Nutzer bei der Budgetierung, Dimensionierung und Planung eines solarbetriebenen Bewässerungssystems unterstützen. Mit der Toolbox sparen die Endnutzer Wasser und erreichen eine höhere Produktivität pro verbrauchter Wassereinheit, während sie gleichzeitig Wasser für die Umwelt bereitstellen. Dies führt zu einer verbesserten Ernährungssicherheit, einer besseren Wasserbewirtschaftung und einer Steigerung des Einkommens der Landwirte.
Begünstigte
Die Toolbox soll es Beratern, Dienstleistern und Praktikern im Bereich der solaren Bewässerung ermöglichen, Endnutzer, insbesondere Kleinbauern und Genossenschaften, zu beraten.
Ziele für nachhaltige Entwicklung
SDG 1 - Keine Armut
SDG 2 - Kein Hunger
SDG 3 - Gute Gesundheit und Wohlbefinden
SDG 5 - Gleichstellung der Geschlechter
SDG 6 - Sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen
SDG 7 - Erschwingliche und saubere Energie
SDG 9 - Industrie, Innovation und Infrastruktur
SDG 12 - Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
SDG 13 - Klimapolitik
SDG 17 - Partnerschaften für die Ziele
Geschichte
Kapazitätsentwicklung für solarbetriebene Bewässerung
GIZ/ Jörg Böthling
Seit 2015 hat sich die Toolbox von einem einfachen Excel-Tool zu einer umfassenden Lernerfahrung entwickelt, die in Englisch, Französisch, Spanisch und Arabisch verfügbar ist. Sie umfasst bewährte Schulungsmodule, einen E-Learning-Kurs, Online-Lernvideos und einen Pool von Trainern, die selbst vom Powering Agriculture-Team geschult wurden. Auf diese Weise bietet die Toolbox verschiedene Wege des Lernens.
Von Anfang an bestand die Idee, Schulungen als Teil eines Projekts oder breiterer Lehrpläne anzubieten. Die Toolbox wurde in die Ausbildungspläne mehrerer Organisationen integriert. Als das Interesse an der Toolbox wuchs, wurde klar, dass ein systematischeres und nachhaltigeres Ausbildernetzwerk erforderlich war. Der erste Schritt in diese Richtung war eine Zusammenarbeit mit Women in Sustainable Energy and Entrepreneurship (WISEe) in Kenia.
Wie in so vielen anderen Ländern wird auch in Kenia die Einführung erneuerbarer Energien durch unzureichende technische Unterstützung für die ländlichen Haushalte behindert. In Kenia sind die wenigen qualifizierten Fachleute für Solaranlagen vor allem in den großen städtischen Zentren zu finden. Außerdem gibt es nur wenige weibliche Techniker. Um diese Lücke zu schließen, schulte WISEe Frauen in grundlegenden technischen Photovoltaik-Fertigkeiten, befähigte sie, andere auszubilden, entwickelte unternehmerische Fähigkeiten, um ihre eigenen Unternehmen zu gründen, und machte sie zu Verfechtern von Solartechnologien.
"Der Aufbau von Kapazitäten ist von zentraler Bedeutung, denn dadurch wird sichergestellt, dass Informationen über solarbetriebene Bewässerungssysteme an die Praktiker und Endnutzer weitergegeben werden und nicht in der Domäne der Anlagenhersteller, Lieferanten und Experten verbleiben", erklärt Jacinta Gatwiri, eine der von WISE geschulten Frauen.
Nach einem fünftägigen Workshop zur Ausbildung von Ausbildern wurden fünf Frauen eingeladen, an den SPIS-Schulungsworkshops mitzuwirken und diese zu leiten. Die WISEe-Ausbilderinnen können ihre neu erworbenen Fähigkeiten nun interessierten Organisationen als Dienstleistung anbieten. Die Tatsache, dass WISEe von Frauen konzipiert wurde und von ihnen geleitet wird, um Frauen in einem weitgehend von Männern dominierten Sektor zu stärken, macht es zu einem Katalysator für Veränderungen.
Jacinta Gatwiri und ihre Kolleginnen haben inzwischen für die GIZ und die FAO mehrere Schulungen zum Thema solarbetriebene Bewässerung in Kenia und anderen Ländern geleitet. "Ich habe die Erfahrung gemacht, dass die Lehrmethoden flexibel sind und dass die Teilnehmer die Möglichkeit haben, aufgrund ihrer Erfahrungen vor Ort Änderungen vorzuschlagen, um den lokalen Bedürfnissen gerecht zu werden", erinnert sich die Vorsitzende von WISEe. Der Aufbau von Kapazitäten auf lokaler Ebene hat das Potenzial, die Zusammenarbeit und Vernetzung zwischen den Ausgebildeten zu verbessern.
Mitwirkende kontaktieren
Andere Mitwirkende
Große Herausforderung: Wasser und Energie für Lebensmittel
BMZ, GIZ, EU, Ministerium für Auswärtige Angelegenheiten des Königreichs der Niederlande, Sida, U...
