BOUWEN AAN SMART SOLAR NANO GRIDS

DE UITDAGINGEN VAN ZONNE-ENERGIE IN AFRIKA

In 2013 plaatste Bert Bernolet in Togo zijn eerste Energy Kiosk, een zonnesysteem dat lokale ondernemers van de nodige energie voorzag om lampen en gsm's op te laden. Bernolet merkte echter snel dat zijn plan niet feilloos was: de geleverde energie was beperkt en er was te weinig controle over de betalingen. Dat terwijl hij een productief energiegebruik mogelijk wilde maken, zonder zelf aan rentabiliteit in te boeten. Zes jaar en een nieuw product later is de jonge ondernemer goed op weg om die doelstellingen te realiseren en vertelt hij geestdriftig over de technische en financiële uitdagingen die hij daarvoor moest - of nog moet - overwinnen.

DUURZAME ENERGIE VOOR WEST-AFRIKA

Het Afrikaanse verhaal van Bernolet begint in 2006, wanneer hij tijdens een bezoek aan Togo merkt dat 75% van de bevolking niet op het elektriciteitsnet is aangesloten. “Daar wilde ik als ingenieur een antwoord op bieden", vertelt hij. “Gezien het hoge aantal zonuren leek een oplossing op basis van zonne-energie vanzelfsprekend." In de praktijk bleek dat echter snel anders. “Het grote probleem met zonne-energie is de aankoopkost", duidt Bernolet. “Het is een dure technologie en de bevolking in West-Afrika is straatarm."

Na een aantal projecten op basis van giften, stapte Bernolet in 2013 over naar de sociale economie en begon hij met de installatie van zonnekiosken. “Dat waren zeer eenvoudige installaties op 12 V, bestaande uit een zonnepaneel, een regulator en een batterij, die voor een vast bedrag per week aan een lokale ondernemer verhuurd werden. Die kon op zijn beurt geld verdienen door voor zijn dorpsgenoten lampen en gsm's op te laden."

Echt veel was er met de Energy Kiosks echter niet mogelijk. “We wilden economische activiteit mogelijk te maken," zegt Bernolet, “maar voor zo'n productive use of energy hadden we veel meer energie nodig. En dat kost heel wat meer. Voor de doorsnee-Togolees is dat onbereikbaar. Tenzij je de kostprijs over verschillende gebruikers kan delen. Dat is wat we met de SolergieBox doen: we creëren smart solar nano grids van maximaal acht gebruikers, die de energie delen en het systeem samen afbetalen."

SOLERGIEBOX

De SolergieBox is een zonnesysteem bestaande uit twee zonnepanelen, een batterij en acht poorten die met behulp van energiemeters en een Smart Switch gereguleerd worden. Via bovengrondse kabels worden tot acht huishoudens met die poorten en de SolergieBox verbonden. Door krediet op te laden, kunnen zij gebruikmaken van de gemiddeld 600 Wh die zo dagelijks beschikbaar is.

220 V

De energielevering gebeurt bij de SolergieBox aan 220 V. “De meeste zonnesystemen in West-Afrika werken op 12 V," legt Bernolet uit, “maar dat legt zware beperkingen op het systeem. Je kan er niet alle toepassingen op aansluiten en je wordt snel geconfronteerd met verliezen. Een energielevering op 220 V laat veel meer mogelijkheden toe. Je kan er probleemloos koelkasten, naaimachines of draaibanken op aansluiten en je kan zonder al te veel verliezen energie leveren tot 500 m ver."

Prepaid

Ook het afbetalingsplan kreeg ten opzichte van Bernolets vorige initiatief een belangrijke update. Naast een kleine opstartkost betaalt elke gebruiker nu volgens zijn behoeften en verbruik. “Alle energie wordt prepaid betaald via sms. Is het krediet op, dan wordt de stroom afgesloten. Zo wordt er geen energie verbruikt waarvoor niet betaald werd."

Acht eigenaars

Idealiter hebben de gebruikers het systeem in vier jaar afbetaald - een maandelijkse investering van 9 euro per partij. “De grote vraag is echter hoe het systeem nadien verdeeld wordt", stelt Bernolet. “Niet iedereen gebruikt tijdens de afbetalingsperiode evenveel energie. Er zijn ongelijke investeringen. Om dat op te vangen, installeren we na afloop van het contract een nieuw programma dat alles volgens dezelfde verdeelsleutel onder de eigenaars verdeelt. Wie gedurende de afbetalingsperiode 10% van de energie gebruikt, zal nadien met andere woorden steeds 10% van de opgewekte energie ter beschikking krijgen."

“Een energiemeter die tot op één tiende van een Wh kon meten, bestond niet. Die hebben we zelf moeten ontwikkelen"

TUSSEN DUUR EN DUURZAAM

Hoewel de ontwikkeling van de SolergieBox een aantal technische ingrepen vroeg, lagen de grootste uitdagingen volgens Bernolet niet op technologisch vlak. “De mogelijkheden zijn legio," zegt hij; “het is eerder de prijs die beperkingen oplegt. Zeker in deze context. Om een duurzaam, betaalbaar én rendabel product te maken, moesten we dan ook slim investeren, slim besparen en slim ontwikkelen."

Slim investeren

Omdat het systeem op relatief lange termijn afbetaald wordt, kiest de ondernemer zo veel mogelijk voor kwaliteitsproducten. “Op sommige onderdelen mag je niet besparen. Onze Energy Kiosks werden bijvoorbeeld gemaakt met omvormers van Chinese makelij, die we lokaal aankochten. Zij gingen al na een paar maand kapot en legden zo heel de boel plat. Daarom kiezen we nu voor merkproducten."

Slim besparen

Toch is Bernolet ook realistisch. “We bouwen nog steeds voor arme mensen, dus houden we het wel bij de meest eenvoudige modellen. We maken trouwens ook nog steeds gebruik van loodzuurbatterijen. Een lithium-ionbatterij gaat uiteraard langer mee, maar dat weegt voorlopig nog niet op tegen de meerprijs." Om diezelfde reden werd voor de zonnepanelen wel voor Chinese producten gekozen. “In tegenstelling tot de meeste panelen die in West-Afrika circuleren, gaat het hier echter wel om A-labelpanelen, waarop tien jaar garantie geldt."

Slim ontwikkelen

Het idee om zelf zonnepanelen te fabriceren, liet Bernolet in ieder geval snel varen. Andere onderdelen waren volgens de ondernemer wel het ontwikkelen waard. “De SolergieBox zou niet bestaan zonder onze zelfontwikkelde energiemeter en Smart Switch", benadrukt hij. “Zij zorgen dat de verdeling van de energie correct verloopt, dat de elektriciteitstoevoer waar nodig afgesloten wordt en dat zowel wij als de gebruikers informatie krijgen over hun status."

“Natuurlijk waren er al duizenden energiemeters op de markt," geeft Bernolet toe, “maar er was er geen enkele die toeliet om tot op één tiende van een Wh te meten. Terwijl het voor ons net van vitaal belang was om ook minieme energieverbruiken te tellen - een lamp van 1 W die tien minuten aanligt, bijvoorbeeld. Die gegevens worden dan doorgegeven aan de Smart Switch, die ze toetst aan het resterende krediet en op basis daarvan de toevoer regelt."

Omdat alle communicatie binnen het systeem via het gsm-netwerk verloopt, is de Smart Switch voorzien van een simkaart. Zo wordt er verbinding gemaakt met de gebruikers enerzijds en met het beheerplatform van Solergie anderzijds. Op dat platform worden alle klantgegevens, betalingen, verbruiksstatussen en foutmeldingen verzameld en opgevolgd.

(ON)ZEKERE COMMUNICATIE

De keuze om via het telefoonnetwerk te communiceren, is niet toevallig. “Het is het meest verspreide en stabiele netwerk dat er voorhanden is. In Togo heeft quasi niemand internet of een smartphone, maar eenvoudige gsm's zijn er wel. Al is natuurlijk ook het gsm-bereik niet altijd gegarandeerd."

Het grootste pijnpunt aan communicatie via sms is volgens Bernolet evenwel het gebrek aan synchroniciteit. “Via internet creëer je een rechtstreekse communicatie, maar bij een sms weet je nooit helemaal zeker of en wanneer hij toekomt. Daardoor kan het soms twee dagen duren alvorens een betaling bij ons doorkomt en de poort van een bepaalde gebruiker weer opengezet wordt. Had die de aangekochte energie meteen nodig, dan is dat uiteraard geen goede zaak. Vandaar dat we ook onze servers een betere toegang tot het netwerk willen geven."

FLEXIBILITEIT EN STABILITEIT

Naast een betrouwbare oplossing wil Bernolet de gebruikers ook een flexibel systeem aanbieden. “Dat betekent dat het uitbreidbaar moet zijn. Want bouwt iedereen een economische activiteit uit of gaat er iemand aan de slag met een waterpomp of graanmolen, dan zal 600 Wh snel te weinig zijn."

Uitbreidingen

Uitbreidingen gebeuren wanneer er bij een bepaalde SolergieBox regelmatig een energietekort opgetekend wordt. “In eerste instantie voegen we onderdelen toe - tot vier extra zonnepanelen en één extra batterij. Zo kunnen we maximaal 1.200 Wh per dag leveren. Volstaat dat niet, dan plaatsen we er een tweede box naast."

Van nano grid naar micro grid?

Om de goede werking van het systeem te waarborgen, wordt er op elke nano grid in ieder geval een overcapaciteit voorzien. “Natuurlijk bestaan daar betere opties voor", aldus Bernolet. “Door verschillende SolergieBoxen met elkaar te verbinden, zouden we een stabielere micro grid kunnen opbouwen. Alleen vraagt dat vandaag nog een enorme investering: we zouden sterkere en duurdere omvormers nodig hebben, alsook extra kabels om de boxen op elkaar aan te sluiten. Pas als de technologie goedkoper is geworden, zullen we die mogelijkheid dus onderzoeken."

PRODUCEREN, INSTALLEREN EN DEPANNEREN

Ten slotte benadrukt Bernolet dat niet alleen de ontwikkeling van het systeem, maar ook het produceren, installeren en depanneren in Togo de nodige aanpassingen vraagt. “In onze dochteronderneming in Togo zijn 26 mensen in dienst, waarvan ongeveer de helft techniekers. Zij zorgen, in twee verschillende ploegen, voor de assemblage, de installatie en het onderhoud van de verschillende SolergieBoxen."

Assemblage

De meeste onderdelen worden kant-en-klaar in de fabriek in Togo geleverd. “Hoewel we een klein MSD-oventje hebben om printplaten te solderen, is er maar één dat daadwerkelijk in Togo bestukt wordt. De printplaten van de Smart Switch worden in Wevelgem gemaakt. Die PCB-borden zijn immers te complex om lokaal te produceren. Als er zich een fout voordoet, is die moeilijk te detecteren of herstellen."

Installatie

Bij de installatie gelden er andere aandachtspunten. “In wezen kan je stellen dat er minder precisie vereist is. Togo ligt op 3° onder de evenaar, dus de oriëntatie van de panelen doet er niet toe. Ook over beschaduwing hoeft men zich geen zorgen te maken. Het belangrijkste aandachtspunt is eigenlijk de hellingsgraad. Voor de afwatering moet die minimaal 10° bedragen. We voorzien daarvoor pootjes van zo'n 10 cm. Zij zorgen meteen ook voor de nodige ventilatie."

Toch is het belangrijk de aandacht erbij te houden. “Toen we voor het eerst een aarding plaatsten in het droogseizoen, merkten we dat die niets doorgaf. Uiteindelijk beseften we wel dat dat logisch was - er is op dat moment zodanig veel weerstand, maar het was toch even verrassend. We blijven die aarding trouwens gewoon plaatsen, want in het regenseizoen heeft ze natuurlijk wel haar nut."

Onderhoud

Op onderhoudsvlak gaat het volgens Bernolet vooral om bewustmaking. “De grootste problemen zien we in het droogseizoen. Dan is er zoveel stof dat het rendement van de panelen drastisch naar beneden gaat. Dat is eenvoudig op te lossen door de panelen regelmatig af te stoffen, maar het gebeurt vandaag nog te weinig."

Andere problemen worden automatisch via de Smart Switch en het softwareplatform gemeld. “Depannages gebeuren bijvoorbeeld wanneer er een fraudemelding geweest is, de batterij het begeeft of er een zekering gesprongen is. Dan gaan we ter plaatse en reactiveren we het systeem. Onlangs moesten we ten gevolge van een blikseminslag ook enkele energiemeters vervangen. Dat is iets waaraan we weinig kunnen doen. We zouden bliksemafleiders kunnen plaatsen, maar gezien de kracht van de bliksem hebben die wellicht maar weinig nut. Sommige dingen blijven nu eenmaal buiten onze controle."