Wasseraufbereitung in Entwicklungsländern
Die Begabten AG des Melanchthon Gymnasiums in Bretten (MGB) bearbeitete in den letzten zwei Jahren ein Projekt mit dem Titel „Wasseraufbereitung in Entwicklungsländern“. Das Ziel des Projekts ist es Möglichkeiten aufzuzeigen, möglichst jedem Menschen den Zugang zu sauberem Trinkwasser zu ermöglichen. Genauer gesagt soll möglichst sauberes Trinkwasser für das Ezbet-Gebiet in Kairo zur Verfügung gestellt werden. In einer präziseren Zielsetzung wurde festgehalten, dass die Wasseraufbereitung autark, autonom und günstig funktionieren soll. Die BegabtenAG des MGB arbeitet in diesem Projekt zusammen mit der deutschen evangelischen Oberschule (DEO) in Kairo und der Organisation Claim for Dignity e.V..
Im ersten Jahr des Projekts im Schuljahr 2015/2016 wurde entschieden, dass die Aufgabe mit Hilfe der Sonnenkraft gelöst werden sollte, da in Ägypten eine hohe Sonneneinstrahlung vorherrscht. Naheliegend war die Entscheidung Wasser zu erhitzen, um Bakterien und andere Schädlinge abzutöten. Dies soll durch einen Sonnenkollektor geschehen, der Wasser mit Hilfe der Sonne erhitzt. Das heiße Wasser des Primärkreislaufs gibt seine Energie über einen Wärmetauscher in einen Tank ab und wird anschließend wieder vom Sonnenkollektor erhitzt. Dabei sollte die Temperatur im Tank möglichst über 70 °C ansteigen, um möglichst viele Keime abzutöten. Nach Abkühlung ist das Wasser im Tank als Trinkwasser geeignet.
Im ersten Jahr des Projekts ging es also darum, den Prototyp aus Tank und Solarmodul fertigzustellen. Auf Basis des Atmega328P Prozessor wurden diverse Programme zur Steuerung der Anlage geschrieben, um eine sich selbst regulierende Anlage zu ermöglichen. Der Prototyp wurde fertiggestellt und erste Messungen konnten durchgeführt werden. Diese Messungen sind damals wie heute elementar, um Optimierungen und Verbesserungen der Anlage gezielt vornehmen zu können. Zur Automatisierung der Messungen wurden in Eigenarbeit Datenlogger gebaut und programmiert, welche die Messdaten automatisch speichern. Mit diesen automatisch aufzeichnenden Sensoren konnten auch Messreihen über mehrer Tage durchgeführt werden.
Schon nach einigen Messreihen kristallisierte sich heraus, das mit diesem Prototyp die erforderlichen 70-80°C im Tank nicht erreicht werden können. Deshalb wurde der Entschluss gefasst, die Anlage auszubauen und zu optimieren.
Im Schuljahr 2016/2017 (2. Projektjahr) wurde auch direkt ein Plan zur Optimierung und Fertigstellung der Anlage aufgestellt. Um noch mehr Sonnenenergie für die Erwärmung des Wassers zu gewinnen, wurde ein Photovoltaikmodul integriert. Dieses Modul liefert die elektrische Energie zum Betreiben der Pumpe und der Steuerung. Zudem liefert es Strom für einen im Tank montierten Heizstab. Darüber hinaus wird ein Lithium-Ionen Akku geladen. So kann die Anlage auch bei schechten Bedingungen oder in der Nacht das Wasser erhitzen.
Das Modul wurde von einem Unternehmen aus der Region gesponsert. Es kam die Idee auf, die Halterung des Photovoltaikmoduls so zu bauen, dass es sich nach der Sonne ausrichten kann, um den Energiegewinn zu erhöhen. Dieser Plan wurde umgesetzt und die automatisch gesteuerte Halterung des Moduls wurde nach einiger Arbeit fertiggestellt. Damit sich das Photovoltaikmodul automatisch zur Sonne ausrichten kann wurden Sensoren installiert und Programme geschrieben.
Als weitere Aufgabe galt es das vorhandene Solarmodul und das System zu verbessern. Hierzu wurde nach Absprache mit unserem teschnischen Betreuer Herr Edgar Walter der vorhandene 200l Wassertank durch einen kleineren 150l fassenden Tank ausgetauscht. Es muss nun also weniger Wasser erhitzt werden. Zudem wurden die Schläuche zwischen Solarmodul und Tank verkürzt. Das System verliert auf der Strecke zwischen Solarmodul und Tank weniger Energie.
Während dem 2. Projektjahr findet auch ein regelmäßiger Wissenstransfer mit den Schülern der DEO Kairo statt. Zudem werden Baupläne und Teilelisten erstellt, um den Schülern der DEO Kairo ein möglichst leichtes Nachbauen der Anlage zu ermöglichen.
Um das Projekt abzuschließen, muss die Wasseraufbereitungsanlage noch endgültig fertiggestellt werden. Das heißt das noch die letzten Programme geschrieben, Messreihen vervollständigt und letzte Feinschliffe an der Technik vorgenommen werden müssen.
Am 14. Juli wird dann diese Projektarbeit zur Wasseraufbereitung in Entwicklungsländern benotet, um eine Abiturnote für die Schüler festzumachen. Denn obwohl es bei diesem Projekt um die Zukunft von Entwicklungsländern geht, darf nicht vergessen werden, dass das Projekt eine Abiturprüfung für die Schüler darstellt.