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.
