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Projektskizze zur produktiven Stromnutzung zum Pumpen von Bewässerungswasser für die Landwirtschaft, Gartenbau und Viehzucht in Fargambow im Norden Afghanistan

Draft Rolfp. Owsianowski, ESRA1 Inhalt Projektbeschreibung Verwendung von Strom im Haushalt und Gewerbe Betriebsarten der Stromverwendung Die Verwendung von Strom ist nicht umsonst Verwendung von Strom zum Pumpen von Wasser Anlegen von Terrassen, Zufahrtswegen und Transport von Gütern Verwendung von Strom in der Landwirtschaft, Garten, Gemüseanbau und zu Trink-und Tränkzwecken Problemanalyse, Ziele und Strategien des Partnerlandes Nachhaltige Bewässerung Potential der Bewässerungslandwirtschaft auf den Hochflächen Abbildung 1: Produktive Stromnutzung und Wasserverfügbarkeit Abbildung 2: Übersichtskarte Abbildung 3: Powerhouse und Lage des Überlaufs Abbildung 4: Lage Überlauf zu Zielflächen Nachtrag: Berliner Innovationskreis „Alternativen in Arbeit, Technik, Betrieben und Regionen Vorwort Ein GIZ-Energievorhaben befasst sich mit der Erzeugung, Verteilung und Sicherung der Nachhaltigkeit von Energie und wie im vorliegenden Fall auch mit der Schulung der Nutzer für den Bereich Livelihood und Productive use. Zu einem Energievorhaben gehört auch noch die Bereitstellung von Strom für Wasserpumpen. In einem Energievorhaben gibt es keinen Fachverstand für Bewässerungsfragen, Terrassenbau, Auswahl und Anbau von landwirtschaftlichen Produkten und deren Vermarktung usw. Erst bei der Bereitstellung von Energie zur Be-und Verarbeitung von landwirtschaftlichen und gärtnerischen Produkten, Fragen der Trocknung und Kühlung, der Bereitstellung von Prozessenergie use. kommt ein Energievorhaben wieder ins Spiel. Die Ausarbeitung wird daher absichtlich Projektskizze genannt. Es ist keine Projektausarbeitung und auch kein Projektbericht. In der deutschen Entwicklungszusammenarbeit herrscht streng das Antragsprinzip. Daher müßten die entsprechenden staatlichen Stellen einen Antrag auf Förderung eines Vorhabens stellen. Landwirtschaft ist zurzeit kein Schwerpunkt in der deutsch-afghanischen Zusammenarbeit. 1 Für die Ausarbeitung für Afrisolar wurden u.a. Unterlagen von Herrn Hans Rieck, ESRA verwendet.

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Stand: 2011-03-04 Erstellt von: Rolf-p. Owsianowski Seite

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Projektbeschreibung

Die beiden GIZ-Vorhaben2 "Erneuerbare Energien in ländlichen Regionen Afghanistans" (ESRA)3 und „Entwicklungsorientierte Not- und Übergangshilfe“ (ENÜH) haben 2010 das Kooperationsprojekt "Entwicklungscluster Yaftal e Payan" als Kooperation zwischen ENÜH, dem GIZ-Rural Integration Fund und ESRA erfolgreich abgeschlossen. Beide Massnahmen werden im Auftrag des BMZ (Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung) durchgeführt. Eine Teilmaßnahme dieses Entwicklungsclusters war der Bau eines Zuleitungskanals zur Versorgung des Kleinwasserkraftwerks Fargambow (SHP-Fargambow)4. Über diesen Kanal werden ganzjährig etwa 1 Qubikmeter Wasser pro Minute transportiert. Der Zuleitungskanal hat eine geringere Neigung als das Flussbett des „Semenjab River“ woraus sich dann letztendlich die Höhendifferenz von ca. 60 Metern zwischen dem Kanal und dem Flussbett ergibt. Die Kanallänge beträgt ca. 2,5 Km. Dieses Wasser wird einem Absetzbecken zwischengelagert damit sich Schwebestoffe absetzen welche die Lebensdauer der Anlagen vermindert 5 und dann in eine Druckrohrleitung, welche sich kurz vor dem Powerhaus gabelt, zwei Turbinen mit insgesamt 125 KW elektrisch zugeführt. Die Wassermenge eines Zuleitungskanals wird i.a.R. so ausgelegt, dass erst in ca. 10 Jahren nach Inbetriebnahme die gesamte täglich erzeugte Elektrizität benötigt wird. Nachts wird i.a.R. kein Strom verbraucht. Dieser stünde dann zum Pumpen von Wasser zu Bewässerungszwecken in der Landwirtschaft, Garten und Gemüseanbau sowie zur Tränkzwecken für Tiere zur Verfügung6. Dieser Sachverhalt ergibt sich daraus, dass der Bau eines Zuleitungskanals i.a.R. eine aufwendige Angelegenheit ist. Ein einmal im Gebirge hanglagig gebauter Kanal kann meist nicht erweitert werden kann und wird von Anfang an für den späteren Bedarf ausgelegt. Das bedeutet dann folgerichtig, dass viele Jahre lang mehr Wasser herangeführt wird als zur jeweiligen Stromproduktion benötigt wird. Dieses „Überschusswasser“ strömt bereits vor dem Absatzbecken wieder ins Flusstal zurück, soweit es zurzeit nicht benötigt wird. Das haben natürlich auch die Bewohner von Fargambow und angrenzenden Dörfer bemerkt, die zudem noch am Bau des Kanals beteiligt waren. Die Dorfbewohner wollen das Überschusswasser zu Bewässerungszwecken nutzen. Es wird überschlägig davon ausgegangen, dass eine Fläche von ca. 30 ha mit geringen Höhendifferenzen unmittelbar bewässert werden könnten und weitere 50 ha wenn Wasser bis auf die Hochfläche gepumpt und dann verteilt werden könnte. Über eine weiterführende Höhen- und Querverteilung von Bewässerungswasser mittels Pumpen ist über die Energiebereitstellung aus dem Kraftwerk Fargambow möglich, soweit sie nicht über Schwerkraft erfolgen kann.

2 GIZ‐Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit, vormals GTZ

3 Der englische Titel lautet: Afghanistan Energy Programme Renewable Energy Supply for Rural Areas (ESRA) 4 SHP Small Hydro‐PowerFargambow 5 Abrieb oder Abschliff von Werkstoffen durch im Abwasser oder Wasser enthaltene Feststoffe, z. B. bei Rohren, Pumpen oder Zentrifugen(http://www.umweltdatenbank.de/lexikon/abrasion.htm) 6 Die produktive Nutzung von Strom wird bei ESRA „Productive Use of Energy“ (P.U.R.E.) genannt.

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In unmittelbarer Nähe zum Kraftwerk wird Landwirtschaft im Flussdelta und auf den umliegenden Hochebenen rund um Fargambow betrieben. Eine Erweiterung der produktiven Bewässerungslandwirtschaft auf die nicht hochwassergefährdeten höher gelegenen Standorte scheiterte dort bisher an der Verfügbarkeit von Wasser. Durch die Inbetriebnahme des Kraftwerks Fargambow haben sich diese Voraussetzungen nun drastisch geändert, denn der temporäre oder fortwährende Mangel an Wasser ist kein afrikanisches, sondern ein weltweites Problem. Das ist der Grund warum dieser Vortrag bei Afrisolar angemeldet wurde. Abbildung 1: Produktive Stromnutzung und Wasserverfügbarkeit

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Verwendung von Strom im Haushalt und Gewerbe ESRA hat ein ganzes System aufgebaut um die lokale Bevölkerung der ja der Gebrauch von Strom unbekannt ist, auf die Möglichkeiten und Gefahren der Stromnutzung hinzuweisen. Es finden vielfältige Schulungen nach Geschlechtern getrennt statt die sich einmal auf die Nutzung von Strom im Haushalt befassen und sich dann auch mit der die Nutzung in Bazaren (Märkten) und schliesslich im Gewerbe befassen. Auf die Schulung und Beratung im Gewerbe wird eine besondere Beachtung gelegt damit auch die richtigen Maschinen für das jeweilige Gewerbe beschafft werden. Es ist einsichtig dass z.B. für eine Schreinerei nur die Maschinen angeschafft werden die dem tatsächlichen Bedarf genau dieser Schreinerei entsprechen.

Betriebsarten der Stromverwendung Wie oben ausgeführt wird Wasser welche an einer geeigneten Stelle im Flussbett abgegriffen wird, langlagig mit einem geringeren Gefälle als das Flusstal selber in einem Kanal zum Zielort geführt. Dort sedimentiert das Wasser und wird dann durch ein Fallrohr zwei Turbinen zugeführt. Dort wird dann Strom erzeugt der leitungsgebunden den Verbrauchern zugeführt wird. Wie weiterhin schon oben beschrieben könnte anfangs mehr Strom erzeugt werden als tatsächlich benötigt. Das liegt daran dass der Wasserkanal auf eine maximale Auslastung die in ca. 10 Jahren eintreten wird, ausgelegt wird.

Abbildung 2: Übersichtskarte

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Es treten dann zwei Betriebsarten auf, nämlich - die Turbinen laufen (ggf. gedrosselt). Dieser Zustand tritt im Tagesverlauf ein und - die Turbinen stehen still, was nachts der Fall ist.

Die Lastenverteilung während des Tages ähnelt der die wir auch aus Deutschland kennen, allerdings mit einer anderen Auslastung weil im dörflichen Afghanistan kaum Strom für wirtschaftliche Aktivitäten benötigt wird, weil es diese kaum gibt. Am frühen Morgen wenn die Menschen aufstehen wird viel Strom verbraucht. Danach nimmt der Strombedarf ab, erreicht mittags noch einmal einen Peak und steigt erst wieder am Abend an. Um 22:00 Uhr werden die Turbinen abgestellt. Die Verwendung von Strom ist nicht umsonst Wer Strom nutzt, muss ihn bezahlen. Die reichlich komplizierte Materie soll an dieser Stelle nicht ausführlich diskutiert werden. Es soll nur ausgeführt werden, dass es einen Betreiber (Operator) gibt der die Anlage führt und seine Bedienungsmannschaft bezahlen muss (Lease-holder-Modell). Es muss aber auch der ordentliche Betrieb durchgeführt und Verbrauchsgüter gekauft werden. Ferner müssen Rücklagen für den Fall einer größeren Reparatur und der Beschaffung von Ersatzteilen gebildet werden. Zudem müssen regelmäßig Wartungsteams für Massnahmen bezahlt werden, welche die örtliche Mannschaft nicht durchführen können. Da die Anlagen ein Geschenk Deutschlands sind, halten sich diese akkumulierten Kosten im Vergleich zur Stromerzeugung mit Dieselgeneratoren mit ca. 1 €/Cent pro KWh in vertretbaren Grenzen und ist auch für arme Menschen erschwinglich. Eine KWh Dieselstrom kostet mindestens 8x soviel. Diese Kalkulation setzt eine Beteiligung der Bevölkerung voraus. Das trifft insb. auf die Reinigung des Kanals und des Absetzbeckens von Schlamm und Geröll zu.

Verwendung von Strom zum Pumpen von Wasser Wie oben ausgeführt, wird es viele Jahre lang genügend Strom zu Bewässerungszwecken geben und auch an Wasser wird es keinen Mangel geben. Das trifft insb. für den nächtlichen Betrieb zu, aber es gilt auch dann, dass der Strom bezahlt werden muss und dass diese Kosten aus dem Betriebserlös der landwirtschaftlichen und gärtnerischen Tätigkeit gedeckt werden muss. Um welche groben Posten handelt es sich?

1. Bau und Ausbau vom Wasserbecken Es wird davon ausgegangen dass alle 10 Meter Höhenunterschied ein Staubecken errichtet werden muss. Insgesamt muessten bis zu 60 Meter Höhenunterschied überwunden werden. Die Größe desselben richte sich nach der zu bewässernden Fläche und Kulturart der Pflanzen. Der Wasserbedarf schwankt jahrszeitlich. Im Winter wird das Wasser abgelassen. Die Aussentemperaturen können in den Bergen minus 35°C erreichen.

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2. Verlegung der elektrischen Leitungen für den Betrieb der Wasserpumpen, Wasserstandsanzeiger und sonstiger Messgeräte Die elektrischen Leitungen beginnen beim Powerhaus und müssen bergan geführt werden. Sie werden auf den Energiebedarf der Pumpen ausgelegt.

3. Rohrsysteme und Sprengleranlagen Die Wasserrohre können kostengünstig aus Hart PVC ausgeführt werden. Steckverbindungen erlauben den schnellen Auf-und Abbau.

Anlegen von Terrassen, Zufahrtswegen, Abtransport von Gütern Dieses Kapitel kann und soll hier nicht weiter behandelt werden, weil dazu der Fachverstand beim Autor fehlt. Klar ist nur, dass sich die immensen Kosten für derartige Infrastrukturmassnahmen nicht aus dem Verkauf von Produkten decken lassen. Hier ist eine staatliche Unterstützung und ein Kreditwesen angesagt. Die Kosten können allerdings durch die Mitarbeit der Bevölkerung gesenkt werden. Dies aber auch nur in Maasen, denn es ist ja nicht so, dass die Dörfler den ganzen Tag über nichts Sonderliches zu tun haben. Dieser Umstand wird durch den Fortgang junger männlicher Bewohner die sich in der Stadt oder bei den Taliban als Kämpfer verdingen, noch verschärft. Verwendung von Strom in der Landwirtschaft, Garten-und Gemüseanbau und zu Tränkzwecke Der Anteil an der Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte durch Kleinunternehmer hat durch die Verfügbarkeit von Strom in den umliegenden Dörfern bereits zugenommen, bleibt aber noch immer marginal. ESRA unterstützt systematisch Kleinunternehmer bei der Installation und dem Betrieb z.B. von Technologie zur Verarbeitung der Primärproduktion aus der Landbewirtschaftung (z.B. Ölmühlen), Trocknen von Produkten insb. Maulbeerbaumfrüchten unter Plastikfolien usw. Derartige Massnahmen macht ESRA gemeinsam mit dem GIZ-Vorhaben NAWI (Nachhaltige Wirtschaftsförderung)8. Eine weitere Diversifizierung des Angebotes über einer verbesserte landwirtschaftliche Produktion von marktfähigen Produkten führt diesen Ansatz fort und wird in Verbindung mit elektrischer Energie zur Verarbeitung die Versorgung der Märkte mit lokal produzieren Gütern deutlich stärken. Problemanalyse, Ziele und Strategien des Partnerlandes Wasser ist neben anderen Faktoren wir Klima, Geländeform und Bodenqualität ein wesentlicher Faktor der dem Auf- und Ausbau einer produktiven Landwirtschaft im Zielgebiet entgegensteht. Die begrenzte Verfügbarkeit von Flächen mit zuverlässig hohen Erträgen von vermarktungswürdigen Produkten führt dazu, dass sich eine nachgelagerte Verarbeitung nur langsam entwickelt. Die Mengen und Qualitäten der notwendigen Primärprodukte sind nicht lokal verfügbar.

8 Strengthening National Seed production Capacity in Afghanistan GCP/AFG/018/EC. Analyse of the sees market in Afghanistan

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Der Anbau in den Flussauen wird regelmäßig durch Hochwasser gefährdet, was zu einem Totalverlust der Ernte und der landwirtschaftlichen Infrastruktur (Dämme, Wege etc.) führen kann. Die tief liegenden, über Flusswasser bewässerten Flächen gehen häufig, insb. nach der Schneeschmelze, vollständig verloren. Damit kommt der Wasserversorgung auf den Hochebenen eine Schlüsselfunktion beim Ausbau der landwirtschaftlichen Produktion zu. Die Verfügbarkeit von Wasser setzt an den höher gelegenen Standorten einen großen Aufwand bei der Verteilung voraus. Nicht allen Ortschaften stehen ortsnah Wasserentnahmenstellen zur Verfügung. Trinkwasser wird teilweise aus dem Fluss oder aus tiefer liegenden Wasserstellen entnommen und mit Eseln in Kanistern mit hohem Arbeits- und Zeitaufwand auf den Berg transportiert. Für eine Bewässerungslandwirtschaft schließt sich dieses Verfahren wegen des unverhältnismäßigen Aufwandes aus. Die Flächen der Hochebene sind bisher nicht mit akzeptablem Aufwand zu bewässern gewesen. Vor allem im Sommer führt Wasserknappheit daher regelmäßig zu erheblichen Ertragseinbußen bis hin zum Totalausfall der Ernte. Die bestandsgerechte Verfügbarkeit von Wasser zur Agrarproduktion kann daher neben der Bodenqualität, der Geographie und den übrigen Witterungsbedingungen als limitierender Faktor für das Ertragspotential und den Anbauerfolg auf den Hochebenen angenommen werden. Nachhaltige Bewässerung Voraussetzung für einen nachhaltigen Bewässerungsfeldbau ist neben einer geeigneten und witterungsunabhängigen Zuleitung (Kanalbau, Verrohrung) ein geeignete Verteilernetz und eine angepasste Entwässerung. Hierbei hat die Wahl einer geeigneten Bewässerungstechnik entscheidenden Einfluss auf den mit dem gegebenen Wasserangebot zu bewässernden Flächenumfang.

Tabelle 1: Verfügbare Wassermenge im Zeitverlauf

Position Menge/Rate Bemerkungen

Angelieferte Wassermenge im Kanal Ca. 28.000 m³/ano

Zeitl. Verfügbarkeit deckt sich weitgehend mit Bedarf Landwirtschaft

Davon aktuelle Nutzung zur Stromerzeugung Ca. 6.000 m³/ano

Davon Morgens Ca. 40 % Dazwischen Wasser verfügbar

Davon später Abend Ca. 40 % Dazwischen Wasser verfügbar

Wachstum des Verbrauchs bis 2015 15 % Spitzenlasten bleiben zeitlich gleich, auch bei Mehrbedarf

Wachstum des Verbrauchs ab 2016 2 % /ano Spitzenlasten bleiben zeitlich gleich.

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Während bei einer Oberflächenbewässerung (z.B. klassische Furchenbewässerung), die eine ebene Fläche voraussetzt, von einer Wassernutzungseffizienz (Water use efficiency, WUE) von ca. 40-50% ausgegangen werden kann, ist mit einer weitgehend geländeprofilunabhängigen Tröpfchenbewässerung eine WUE von bis zu 90 % möglich. Hinzu kommen Einflussfaktoren die die Auswahl eines geeigneten Bewässerungssystems beeinflussen, wie:

• Bodenbeschaffenheit, • Wasserangebot im Zeitverlauf, • zu bewässernder Pflanzenbestand, • Topografie, • verfügbare technische Mittel, • Budget sowie • Anzahl Qualifikation von Arbeitskräften,

Während sich in der Ebene nahezu alle Bewässerungssysteme einsetzen lassen, sind dem Anbau in Hanglagen enge Grenzen gesetzt. Bei mäßigen Hangneigungen ist Streifenbewässerung möglich, während bei zunehmender Hangneigung auf technisch aufwändige Methoden wie Beregnung und Berieselung zurückgegriffen werden muss. Diese Technologien scheinen für die Verhältnisse in Afghanistan doch noch nicht geeignet zu sein. Zur Nutzung von Hanglagen ist auch Terrassenanbau möglich. Der Terrassenanbau ist v.a. im Zusammenhang mit Dauerkulturen aus Sicht der Erosionsvermeidung am Standort attraktiv. Hierzu ist die Zielgruppe schon bei der Erschließung einzubinden. Bei Eingriffen ins Geländeprofil ist die aktive Tektonik im Yaftal zu berücksichtigen. Potential der Bewässerungslandwirtschaft auf den Hochflächen Das Kraftwerk Fargambow ist ebenso wie die angeschlossenen Ortschaften von landwirtschaftlichen Nutzflächen umgeben, auf denen bisher ausschließlich „rainfed“- Landwirtschaft (vorwiegend Getreideanbau) betrieben wird. Dabei werden auch die Hochebenen oberhalb der Höhenlinie des Kanals genutzt, soweit sie sich bearbeiten lassen. Diese zeichnen sich gegenüber den Flächen nahe dem Flussbett dadurch aus, dass die Sonneneinstrahlung höher ist (weniger Beschattung), aber auch die Evaporation. Zudem besteht auf den Hochebenen die Gefahr von Flächenverlusten durch teilweise dramatische Flutereignisse, wie sie häufig auf den im Flussdelta gelegenen Flächen stattfinden, nicht.

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Abbildung 3: Powerhouse und Lage des Überlaufs

Abbildung 4: Lage Überlauf zu Zielflächen

„unproduktiver“ Überlauf

Powerhouse

Höhendifferenz ca. 60 m

Überlauf

Powerhouse

Östliche Hochebene, Fläche 1

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Nachtrag: Berliner Innovationskreis „Alternativen in Arbeit, Technik, Betrieben und Regionen In Berlin gibt es einen Innovationskreis „Alternativen in Arbeit, Technik, Betrieben und Regionen“9 der seit nunmehr Jahrzehnten von Herrn Udo Blum geleitet wird. Dort hat Herr Dr. Heiko Pieplow10 einen Vortrag gehalten mit dem Titel „Chancen und Beispiele zukunftsfähiger Landnutzung. Nachhaltigkeit als neue Geschäftsmodelle. Inspiriert durch die Natur. Herr Dr. H. Pieplow gilt als ausgewiesener Fachmann für Terra Preta11, einem humusreichen Bodenverbesserer auf der Basis von Holzkohle, Einstreu und Fäkalien allerlei Art. Die Bildung von Terra Preta beruht auf einer Milchsäuregärung und bindet Kohlenstoff bleibend im Boden. In dem Vortrag am 13.05.2011 hat Herr Dr. Pieplow u.a. über die Nutzung von Maulbeerbäumen und der Züchtung von Seidenraupen referiert und wird von daher auch für die Veranstaltung in der evangelischen Akademie Loccum vom 08.06.2011 bis 10.06.2011mit dem Titel Energiefarmen in Afrika? Green Settlements in Sub-Saharan Africa Interessant.

Berliner Innovationskreis:

Alternativen in Arbeit, Technik, Betrieben und Regionen

Chancen und Beispiele zukunftsfähiger Landnutzung

Nachhaltigkeit als neue Geschäftsmodelle Inspiriert durch die Natur

Dr. Haiko Pieplow Berlin, den 13. Mai 2011

9 http://www.innovations‐kreis.de/ 10 http://www.das‐gold‐der‐erde.de/ 11 http://de.wikipedia.org/wiki/Terra_preta

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