Fraunhofer-Zukunftsstiftung
© Shutterstock/Illustration: Theresa Pfeiffer
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NexusHub
Warum brauchen wir diese neue Technologie?
Gemeinsame Projektbesprechung des internationalen Forschungsteams am Fraunhofer IGB im Februar 2023
In vielen Regionen Afrikas leiden Menschen unter mangelnder Infrastruktur. Klimatische Veränderungen verstärken bereits vorhandene Probleme wie Wasserknappheit, Nahrungsmangel oder Stromausfälle.
Im Projekt NexusHub entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT gemeinsam mit Forschenden der Jomo Kenyatta University for Agriculture and Technology (JKUAT) in Nairobi, Kenia, eine kombinierte, dezentrale Lösung: den NexusHub.
Dieses autarke System ermöglicht in ländlichen Regionen eine wassersparende Anbaumethode für Nutzpflanzen und liefert mit einer Solar-Infrastruktur sowohl den dafür benötigten elektrischen Strom als auch zusätzliche Energie zum Betrieb weiterer Geräte. Das System soll ein wichtiger Beitrag sein, um die Lebensgrundlage dieser Menschen vor Ort zu sichern.
Nach Abschluss der Vorarbeiten in Nairobi soll das System gemeinsam mit Bewohnerinnen und Bewohnern einer ländlichen Region getestet, verbessert und von dort aus in Kenia weiter verbreitet werden.
Wem nützt die neue Technologie?
Die Technologie richtet sich vor allem an kleinbäuerliche Familien in trockenen ländlichen Regionen Kenias. In einem zweiten Schritt kann die neue Infrastruktur weiter ausgebaut werden und den Aufbau kleiner Unternehmen begünstigen. Darüber hinaus ist die Anbindung an eine Mobilfunk-Infrastruktur möglich, was den Standort für Netzbetreiber attraktiv macht.
Wie funktioniert die neue Lösung?
NFT-System mit Arduino-Steuerung an der JKUAT
Gewächshaus mit Photovoltaik-Modul an der Jomo Kenyatta University for Agriculture and Technology, Kenia
Beim NexusHub handelt es sich um einen sogenannten »Water-Energy-Food-Nexus«: Dabei liefern Photovoltaik-Anlagen in Form von Pico- oder Micro-Solarsystemen Strom und speichern ihn. Die Anlagen sind effizient, rentabel und produzieren erneuerbare Energie für den Pflanzenanbau in besonders wassersparenden Hydrokultur-Anlagen (Hydroponik) sowie für die Aufbereitung organischer Abfälle zu Düngemitteln. Die überschüssige Energie lässt sich für weitere produktive Aktivitäten nutzen, wie zum Beispiel zum Betrieb von elektrischen Geräten oder Mobilfunkanlagen.
Damit sich die technische Auslegung für Haushalte oder Kooperativen eignet, ist das System in einer sehr handlichen Größe konzipiert. Grundsätzlich lassen sich alle Komponenten auch im Großmaßstab für eine kommerzielle Nutzung auslegen.
Das Fraunhofer IGB setzt beim Betrieb des energieautarken Hydroponik-Systems auf lokal verfügbare Ressourcen. Dies betrifft insbesondere die Produktion von Düngemitteln, um den Import teurer mineralischer Dünger zu vermeiden: Aus nährstoffreichen organischen Reststoffen wird mittels biologischer Prozesse eine Nährstofflösung erzeugt. Sie sorgt im hydroponischen System für ein optimales Pflanzenwachstum..
Die Bereitstellung der Energieinfrastruktur übernimmt das Fraunhofer ICT, die robuste und nutzerfreundliche Arduino-Steuerung wird an der Jomo Kenyatta Universität entwickelt.
Die Projektarbeit findet sowohl am Fraunhofer IGB in Deutschland als auch an der Jomo Kenyatta Universität in Nairobi statt.
Was macht das Projekt einzigartig?
Hydroponischer Anbau von Grünkohl im Technikum des Fraunhofer IGB in Stuttgart
Die Einzigartigkeit der Technologie besteht in der Zusammenführung von Komponenten aus verschiedenen Disziplinen. Es gibt bereits Ansätze zur Kopplung erneuerbarer Energien mit klassischer Landwirtschaft. Allerdings wurde bisher kein System entwickelt, das gleichermaßen zur Wasser-, Energie- und Lebensmittelversorgung beiträgt. Das Zusammenführen von Energieversorgung und -speicherung sowie Nährstofferzeugung aus Abfällen gibt Farmgemeinschaften in strukturarmen Gegenden neue und nachhaltige Perspektiven.
»Besonders wichtig ist neben der Zusammenarbeit mit unseren kenianischen Partnern auch die Abstimmung mit den Menschen vor Ort, wie den kommerziellen Hydroponik-Bauern«, verdeutlicht Dr. Peter Fischer, Projektleiter von NexusHub und Experte für stationäre Speicherung am Fraunhofer ICT. »Nur so können wir Wissen gemeinsam nutzen und den NexusHub so entwickeln, dass er an die Bedürfnisse der Bevölkerung und die lokalen Gegebenheiten angepasst ist.«
Warum fördert die Fraunhofer-Zukunftsstiftung das Projekt?
Die Themen Ernährungssicherung, Wasserversorgung oder bezahlbare und saubere Energie sind zentrale Entwicklungsziele in Kenia. Der NexusHub ermöglicht eine ressourcenschonende Nahrungsmittelproduktion sowie eine autarke Energieversorg. Er stellt damit eine nachhaltige Zukunftsperspektive für die Menschen in ländlichen Regionen des Globalen Südens dar.
Die Fraunhofer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu Gast im landwirtschaftlichen Trainingszentrum Latia in Nairobi, Kenia
Weiterführende Links
- NexusHub/Fraunhofer IGB (igb.fraunhofer.de)
- Fraunhofer ICT (ict.fraunhofer.de)