Netzunabhängige Solar-Kühllösung

Kühlschränke für die Lagerung von Impf­stof­fen und medi­zinis­chen Proben in sehr war­men Regio­nen ohne sichere Stromver­sorgung erfordern zuver­läs­sige, kosten­ef­fiziente Lösun­gen. Tech­nolo­gien für Kühlschränke, die mit Gas und Kerosin betrieben wer­den (Absorp­tion­skühlschränke) sind wartungsin­ten­siv­er, weniger umwelt­fre­undlich, inef­fizien­ter und weniger zuver­läs­sig als Küh­lein­heit­en, die mit Kom­pres­sortech­nolo­gie betrieben wer­den. Bat­teriebe­triebene Solarkühlschränke sind grund­sät­zlich eine gute Lösung, aber die Energiespe­icherbat­te­rien sind teuer. Das deutsche Unternehmen Sec­op, Anbi­eter von Käl­tetech­nolo­gien, hat jet­zt eine SDD-Tech­nolo­gie (Solar Direct Dri­ve) entwick­elt, die Sonnenen­ergie zum direk­ten Ein­frieren des Kühl­ma­te­ri­als nutzt und die gespe­icherte Energie ver­wen­det, um den Kühlschrank während der Nacht oder an bewölk­ten Tagen kalt zu halten.

Die mit SDD-Tech­nolo­gie und dem eben­falls von Sec­op entwick­el­ten BD Nano Series-Kom­pres­sor gespeis­ten Kühlgeräte sind direkt mit der Pho­to­voltaikan­lage ver­bun­den. Dieser Ansatz löst ver­schiedene Prob­leme der net­zun­ab­hängi­gen Impf­stof­fküh­lung und ermöglicht die Ver­längerung der Küh­lkette bis zur let­zten Meile in abgele­ge­nen Gebi­eten, in denen das Strom­netz für die Ver­wen­dung von Stan­dard­lö­sun­gen nicht garantiert wer­den kann, aber wo genü­gend Sonnene­in­strahlung beste­ht. Da Bat­te­rien in der Regel der anfäl­lig­ste und teuer­ste Teil von net­zun­ab­hängi­gen Sys­te­men sind, kön­nen mit SDD betriebene Kühlschränke die Gesamtkosten für Impf­stof­fküh­lung senken — und zwar sowohl die Investi­tions- als auch die Betriebskosten.

Unter­stützung von net­zun­ab­hängi­gen Solarlösungen

Kom­pres­sor­be­triebene Kühlschränke sind geeignet, um die Tem­per­atur inner­halb des zuläs­si­gen Bere­ichs für Impf­stoffe zu hal­ten und so das Risiko zu ver­ringern, dass Ampullen auf­grund ein­er unzu­ver­läs­si­gen Lagerung Schaden nehmen. Darüber hin­aus muss der Kühlschrank ein hohes Maß an Zuver­läs­sigkeit unter schwieri­gen Umge­bungs­be­din­gun­gen gewährleis­ten — eine grundle­gende Voraus­set­zung für die kor­rek­te Kon­servierung von tem­per­atursen­si­blen medi­zinis­chen Proben während Lagerung und Transport.

Um die Her­aus­forderung von Solar-Direk­tantrieb­slö­sun­gen zu meis­tern und die ord­nungs­gemäße Lagerung von Impf­stof­fen und medi­zinis­chen Proben bis zur let­zten Meile zu gewährleis­ten, hat Sec­op eine neue Gen­er­a­tion von Verdichtern und Steuerun­gen entwick­elt, die für Solarver­sorgung und schwache Net­zan­bindung opti­miert sind.

Das Solar Direct Dri­ve and Weak Grid Pow­er Man­age­ment Sys­tem ver­fügt über einen AC-Ein­gang, der einen weltweit­en Ein­satz ermöglicht, sowie einen DC-Ein­gang, der für weit ver­bre­it­ete PV-Paneele aus­gelegt ist und die Möglichkeit bietet, das Max­i­mum an Küh­lung aus der ver­füg­baren PV-Energie her­auszu­holen. Die inte­gri­erte AC/DC-Tech­nolo­gie macht zusät­zliche Span­nungssta­bil­isatoren über­flüs­sig, reduziert die Kom­plex­ität und gewährleis­tet einen zuver­läs­si­gen und effizien­ten Betrieb, wodurch Trans­port, Instal­la­tion und Wartung verbessert wer­den kön­nen, was sich pos­i­tiv auf die gesamten Betrieb­skosten auswirkt.

Das SDD Pow­er Man­age­ment Mod­ule (PMM) ist mit dem BD Nano Series-Kom­pres­sor kom­biniert, um alle Funk­tio­nen des AC/DC-Con­trollers mit der neuen Gen­er­a­tion mobil­er Küh­lkom­pres­soren zu kom­binieren. Das Design des Reglers ist robust und geeignet für net­zun­ab­hängige sowie net­zschwache Impf­stof­fkühlschränke, solar­be­triebene net­zun­ab­hängige Kühl- und Gefrier­schränke und Eisspeicherkühlschränke.

Das Unternehmen hat bei der Def­i­n­i­tion der Anforderun­gen und der Entwick­lung des neuen PMM mit Glob­al Health Labs zusam­mengear­beit­et. Es ist auf die PQS-Spez­i­fika­tio­nen der WHO zugeschnit­ten und erfüllt alle Anforderun­gen an den solaren Direk­tantrieb sowie an Weit­bere­ichs- und insta­bile Strom­net­ze und schwache Instal­la­tio­nen, sodass Her­steller von Impf­stof­fkühlschränken die neuesten Anforderun­gen an die Span­nungssta­bil­isierung erfüllen kön­nen. Die WHO hat das Poten­zial der Solar Direct Dri­ve-Tech­nolo­gie erkan­nt, um den Zugang zu medi­zinis­ch­er Küh­lung in ressource­n­ar­men Gebi­eten zu verbessern. Die Lösung bietet mehrere Vorteile, um die Entwick­lung und Instal­la­tion von zuver­läs­si­gen und viel­seit­i­gen Solar-Direk­tantrieb­ssys­te­men mit gerin­ger­er Kom­plex­ität, verbesserten Leis­tun­gen und ein­fach­er Wartung zu unterstützen.

Sec­op hat ver­schiedene Tests durchge­führt, um die Vorteile der neuen Lösung zu beweisen. Ein repräsen­ta­tives Anwen­dungs­beispiel ist ein Eis­spe­icherkühlschrank, der für 4x 90 Watt PV-Paneele mit einem exter­nen Span­nungssta­bil­isator und ein­er AC-Stromver­sorgung aus­gelegt ist. Aus­ge­hend von der ursprünglichen Ein­stel­lung wurde das Sys­tem opti­miert und die Küh­llö­sung durch den neuen SDD- und BD-Nano-Verdichter erset­zt. Dieser ist dank der inte­gri­erten Pow­er Man­age­ment Mod­ul-Lösung in der Lage, mit nur einem Gerät Pho­to­voltaiken­ergie und weltweite Wech­selspan­nung aus unter­schiedlichen Net­zen direkt zu ver­wen­den. Die Pow­er Man­age­ment Mod­ul Lösung spart so Kom­po­nen­ten und Ver­drah­tungsaufwand im Kühlgerät. Der PV Direk­tein­gang unter­stützt aktuelle 72 Zellen PV-Paneele, wodurch eine Reduk­tion von 4 alten Panee­len zu einem neuen Paneel real­isiert wer­den kon­nte, was im Gesamtkonzept die Sys­temkom­plex­ität, den Wartungsaufwand und mögliche Fehlerquellen reduziert.

Das Sys­tem kon­nte einen besseren Gefrier­schutz für gelagerte Waren (Klasse A), län­gere Über­brück­ungszeit­en und einen zuver­läs­si­gen Betrieb bei Umge­bung­stem­per­a­turen von 10 bis 43 Grad Cel­sius aufweisen. Darüber hin­aus zeigte das Pro­dukt eine ver­längerte und sta­bil­isierte Ein­gangss­pan­nung mit Überspan­nungss­chutz, was es unter stark schwank­enden Feldbe­din­gun­gen zuver­läs­sig macht.

Als Ergeb­nis dieser Tests kon­nte die Effizienz, die Küh­lleis­tung und den Energie­ver­brauch der Pro­duk­te verbessert wer­den. Die Tests zeigten eine Steigerung des Wirkungs­grads um +20 Prozent und der Küh­lleis­tung um +28 Prozent, während der Energie­ver­brauch um 16 Prozent gesenkt wer­den kon­nte. Außer­dem wurde die Laufzeit des Kom­pres­sors um 18 Prozent reduziert, was sich pos­i­tiv auf die Energiev­er­sorgung auswirk­te. Das Sys­tem bot die Möglichkeit, die Anzahl der Paneele um 75 Prozent und den Solarstromver­brauch um 50 Prozent zu reduzieren. Und nicht zulet­zt war es auf­grund der Kom­plex­ität­sre­duzierung möglich, die PV-Instal­la­tion­szeit um 66 Prozent zu reduzieren.