Uitrusting van een Fab Lab voor het opwekken van duurzame energie in ontwikkelingslanden

Jeroen Willems
Van plaag tot zonneoven, het (haast) onbeperkte potentieel van Fab Lab’s en informatiedelenEen invasieve waterplantensoort die gebruikt wordt als voornaamste bouwmateriaal bij de constructie van milieuvriendelijke zonneovens.

Uitrusting van een Fab Lab voor het opwekken van duurzame energie in ontwikkelingslanden

Van plaag tot zonneoven, het (haast) onbeperkte potentieel van Fab Lab’s en informatiedelen

Een invasieve waterplantensoort die gebruikt wordt als voornaamste bouwmateriaal bij de constructie van milieuvriendelijke zonneovens. Onder meer tot deze realisatie kwam Jeroen Willems, laatstejaarsstudent industrieel ingenieur “hernieuwbare energie” aan de Erasmushogeschool Brussel, tijdens zijn masterproef getiteld: “De uitrusting van een Fab Lab voor het opwekken van duurzame energie in ontwikkelingslanden”.

Op talrijke zoetwatermeren ter wereld is de snelgroeiende waterhyacint een schadelijke exoot die op enkele weken tijd gigantische wateroppervlakten met een dik groen bladertapijt kan bedekken. Leven in de schaduw van deze invasieve plantensoort is nagenoeg onmogelijk waardoor ganse ecosystemen onder druk komen te staan. Scheepvaartroutes worden onbevaarbaar aangezien de waterplanten in scheepsschroeven verstropt raken. Ook voor de van visvangst levende gemeenschappen zijn het harde tijden. Massale pogingen deze plaag in te dijken, door de planten handmatig of mechanisch van het water te plukken, konden de aangroei van waterhyacintpopulaties niet volledig bedwingen. Bovendien genereert deze aanpak onvermijdelijk bergen biologisch afval.

Door gedroogde waterhyacintvezels te vlechten kan een goedkoop constructiemateriaal worden verkregen dacht de Brusselse ingenieursstudent. Samen met een team Keniaanse medewerkers toonde hij aan een perfect functionerende zonneoven te kunnen bouwen, hoofdzakelijk opgebouwd uit gedoogde waterhyacint. De gerealiseerde oven bleek in een zonnig klimaat temperaturen van 130°C te behalen, enkel door zonne-energie! Een gemiddeld gezin in Kenia kan jaarlijks tot 10000 kg aan brandhout besparen door te koken met zonnewarmte.

Het onderzoek werd uitgevoerd tijdens het voorjaar 2012 in de Keniaanse stad Kisumu aan de oevers van het Victoriameer waarbij de mogelijkheden van “het delen van informatie” als vorm van ontwikkelingssamenwerking werden onderzocht. Meer specifiek werd gekeken hoe hernieuwbare energie opwekking met behulp van het exponentieel groeiende internationale Fab Lab netwerk zou kunnen verlopen.

Een Fab Lab of voluit fabrication laboratory is een relatief kleinschalig atelier waar bezoekers gepersonaliseerde voorwerpen kunnen bedenken, ontwerpen en fabriceren met behulp van computergestuurde machines zoals een 3D printer, lasersnijder of freesmachine. Bijzonder aan de wereldwijd momenteel meer dan 100 Fab Lab’s tellende gemeenschap is het engagement alle opgedane kennis gratis met elkaar te delen. Hierdoor ontstaat er een uitgebreid netwerk van “van elkaar lerende” fab lab’s waarbij Fab Lab-gebruikers kunnen voortbouwen op de kennis van andere gebruikers wereldwijd.

De onderzoeker verwezenlijkte tijdens een vooronderzoek via het FabLabXl aan de Erasmushogeschool te Brussel een zonneoven en presenteerde deze bouwinformatie aan de Fab Lab gemeenschap. Enkel op basis van deze vooraf verspreide informatie kon hij enkele maanden later in Kenia met behulp van Aro Fab Lab Kenya West het ontwerp verder aanpassen naar een ”appropriate technology” zonneoven voor Kenia. Deze oven werd uitsluitend gebouwd met goedkope lokaal beschikbare grondstoffen en materiaalbewerkingstechnieken.

Binnen het kader van het onderzoek werden verschillende Afrikaanse zonneovens geconstrueerd, lokale zonneoventechniekers opgeleid en is bovendien koken op zonne-energie gepromoot. Dit vormde eveneens een test-case als kleinschalig ontwikkelingssamenwerkingsproject. De totale kostprijs van dit ontwikkelingssamenwerkingsproject bedroeg minder dan € 400 en werd gefinancierd door Creola. Deze VZW uit Overijse werkt sinds jaren rond hernieuwbare energiethema’s in Oost-Afrika. Een relatief kleine financiële investering en vooral het beschikbaar stellen van kennis creëert onmiskenbare opportuniteiten voor de lokale bevolking.

Zo startte een van de opgeleide zonneoventechniekers zijn eigen minionderneming en bouwde op 6 maanden tijd al meerdere tientallen zonneovens. Hij is momenteel actief in Kenia en in buurland Uganda waar hij als ambassadeur voor koken op zonne-energie workshops geeft over het bouwen en gebruiken van zonneovens. Naar schatting werd door dit kleine initiatief tot op heden al meer dan 100 ton CO2 uitstoot vermeden.

 

ENGLISH VERSIONFrom infestation to solar oven

An invasive and harmful aquatic species used to build an environmentally friendly solar oven. That clever invention comes from Jeroen Willems, student in industrial engineering majoring in renewable energy at the Erasmus University College Brussels and was developed in the framework of his masters thesis, directed by prof. Mark Runacres.

On numerous freshwater lakes in the world, the originally South American water hyacinth (Eichhornia crassipes) is a harmful exotic species that overgrows gigantic water surfaces with a thick green carpet in only a few weeks time. In the shadow of this invasive species, normal life becomes almost impossible. Shipping routes are unnavigable because the plants cause propellers to jam. Local fishing communities are facing difficult times due to this infestation. Massive efforts to harvest the invasive plants from the water have not yet lead to full mitigation of the hyacinth growth. This approach also generates tons of biological waste.

In the Kenyan city of Kisumu, located at Lake Victoria, Willems started working with this bio-waste. The 38 year old engineering student discovered that, when woven, the dried water hyacinth fibers can be used as a cheap construction material. Together with a team of Kenyan staff, he designed a perfectly functioning solar oven, primarily built from dried water hyacinth. In a sunny climate the oven reaches temperatures of 130 °C, only by the use of solar energy. By solar cooking an average Kenyan family can save up to 10,000 kg of firewood consumption annually.

The student based his research on the rapidly growing international Fab Lab network. A Fab Lab, short for fabrication laboratory, is a small workshop where visitors can conceive, design and manufacture objects using computer-controlled machines such as a 3D printer, laser cutter or milling machine. Characteristic of the Fab Lab community, of which there are more than 100 worldwide, is the commitment to freely share all knowledge. This creates an extensive network of Fab Labs where users can build on the knowledge of other designers from around the globe.

Willems first designed his solar oven in the Brussels FabLabXL of Erasmus University College Brussels and presented this construction template in early 2012 to the Fab Lab community and made the necessary contacts. A few months later he finalized a ready-to-use solar oven with the help of Aro Fab Lab West Kenya, using only local resources.

During the study, several solar ovens were built, local solar oven technicians were trained and cooking with solar energy was promoted. The oven has great potential for the local population due to its relatively low production costs. One of the trained technicians started up a small company and has already produced dozens of solar ovens. He is currently active in Kenya and neighboring Uganda where he serves as an ambassador for cooking with solar energy, and gives workshops about building and using solar ovens. It is estimated that, by this small initiative over 100 tons of CO2 emissions have already been avoided.

Bibliografie

 

[1] "Human Development Report 2011: Sustainability and Equity: A Better Future for All" United Nations Development Programme (UNDP), Human Development Reports, 2011.[2] “Madera - Green & Sustainable” http://www.cityofmadera.org/web/guest/sustainability [Accessed: 14-jun-2012].[3] "Eight and final meeting of the World Commission On Environment And Development", World Commission On Environment And Development, Tokyo, 1987.[4] "Toegepaste Energietechniek Deel 2: Duurzame Energie", Joop Ouwehand, Trynke Papa, Wim Gilijamse en Jan de Geus, 2e druk. Academic Service, 2009.[5] “Human Development Research Paper 2010/40 A Hypothetical Cohort Model of Human Devel-opment”, United Nations Development Programme (UNDP), Human Development Reports, 2010.[6] “Classification, Detection and Consequences of Data Error: Evidence from the Human Develop-ment Index”, Hendrik Wolff, Howard Chong en Maximilian Auffhammer, The Economic Journal, vol. 121, Issue 553, pp. 843–870, 2011.[7] "FAB: The Coming Revolution on Your Desktop-From Personal Computers to Personal Fabrica-tion", Neil Gershenfeld,. Basic Books, 2005.[8] “Open Design-Based Strategies to Enhance Appropriate Technology Development”, J. Buitenhuis, Ivana Zelenika en J. M. Pearce, School of Environmental Studies & Department of Mechanical and Materials Engineering, Queen’s University, San Francisco, 2010.[9] “Appropriate Technology for Socioeconomic Development in Third World Countries”, Anthony Akubue, Environmental and Technological Studies at St. Cloud State University in St. Cloud, Min-nesota, 2000.[10] “Appropedia” http://www.appropedia.org/Welcome_to_Appropedia [Accessed: 14-jun-2012].[11] “Worldchanging Evaluation, Tools and Best Practices: Open Source, Development and Design” http://www.worldchanging.com/archives/004004.html [Accessed: 14-jun-2012].[12] “Paris Declaration and Accra Agenda for Action” http://www.oecd.org/document/18/0,3746,en_2649_3236398_35401554_1_1_1_1… [Accessed: 14-jun-2012].[13] “JRC’s Institute for Energy and Transport - PVGIS - European Commission” http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/solres/solrespvgis.htm [Accessed: 14-jun-2012].[14] “Solar thermal water heating: Technology Fundamentals”, Volker Quaschning, Renewable Energy World, vol. 02, pp. 95–99, 2004.[15] “wwindea.org” http://tinyurl.com/c4kerry [Accessed: 14-jun-2012].[16] “5. Luchtdruk en wind” http://meteoijsselmuiden.nl/wk_chap05 [Accessed: 14-jun-2012].[17] “wind-speed-distribution.gif (GIF-afbeelding, 572x397 pixels)” http://www.nooutage.com/images/wind-speed-distribution.gif [Accessed: 14-jun-2012].[18] “WES250 Powercurve”, Wind Energy Solutions, Wes30mk1 Technical Specifications, Opmeer, 2012.[19] “WindTec’s Principle” http://tinyurl.com/c6cuwmn [Accessed: 14-jun-2012].[20] “Hydro-electric turbines of the past and present” http://members.tripod.com/hydrodocs_1/turbines.html [Accessed: 14-jun-2012].[21] “Biodiversity and Sustainable Forestry: State of the Science Review”, Toral Patel-Weynand, The National Commission on Science for Sustainable Forestry Washington DC, 2002.[22] “Biomassa” http://mpptinspire.wordpress.com/alternatieven/biomassa [Accessed: 14-jun-2012].Uitrusting van een Fab Lab voor het opwekken van duurzame energie in ontwikkelingslanden 86[23] “Verbranding - Vergassing - Pyrolyse”, Alfons Buekens, Vrije Universiteit Brussel, Brussel, 2010.[24] “Measuring Aid for Energy”, Organisation for Economic Co-operation and Development - Devel-opment Assistance Committee (OECD DAC), 2010.[25] “Solar Cooking” http://solarcooking.wikia.com/wiki/Solar_Cookers_World_Network_%28Home%… [Accessed: 14-jun-2012].[26] “Economic Aspects of Wind Power Generation in Developing Countries”, G. Cornelis van Kooten en Linda Wong, REPA Resource Economics & Policy Analysis Research Group Department of Eco-nomics University of Victoria, 2009.[27] “Article: The Boy Who Harnessed the Wind and Malawi Windmill Maker" http://williamkamkwamba.typepad.com/williamkamkwamba/2007/06/from-novem… [Accessed: 14-jun-2012].[28] “Wind Power Generators -- Windmills” http://www.builditsolar.com/Projects/Wind/wind.htm#DIYWind [Accessed: 14-jun-2012].[29] “Large 17 foot diameter wind turbine” http://www.otherpower.com/17page1.html [Accessed: 14-jun-2012].[30] “WaterMotor” http://www.watermotor.net/indexflash.htm [Accessed: 14-jun-2012].[31] “Water Power” http://www.otherpower.com/otherpower_hydro.html [Accessed: 14-jun-2012].[32] “Innovation from Constraint” http://tinyurl.com/d6xdm9a [Accessed: 14-jun-2012].[33] “Social acceptance of renewable energy innovation: An introduction to the concept”, Rolf Wüstenhagen, Maarten Wolsink en Jean Bürer, Energy Policy 35, pp. 2683–2691, 2007.[34] “BioEnergy” http://www.bioenergylists.org [Accessed: 14-jun-2012].[35] “The World Factbook”, Central Intelligence Agency - USA, 2012.[36] “Renewable energy in Kenya: Resource potential and status of exploitation”, J.K. Kiplagat, R.Z. Wang en T.X. Li, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, pp. 2960 - 2973, 2011.[37] “Oil in Kenya – Kenya Discovers Oil in Turkana, Kenya News” http://softkenya.com/news/oil-in-turkana-kenya [Accessed: 15-jun-2012].[38] “Africa Oil finds oil in Kenya, shares jump, Reuters” http://www.reuters.com/article/2012/03/26/us-africaoil-idUSBRE82P0OU201… [Accessed: 15-jun-2012].[39] “Kenya Motor Gasoline Production and Consumption by Year” http://tinyurl.com/8rxk855 [Accessed: 15-jun-2012].[40] “Kenya Dry Natural Gas Production by Year” http://www.indexmundi.com/energy.aspx?country=ke&product=gas&graph=prod… [Ac-cessed: 15-jun-2012].[41] “LNG - Liquefied Natural Gas Worldwide - Africa” http://www.energy.ca.gov/lng/worldwide_africa.html [Accessed: 15-jun-2012].[42] “Integrated solar energy systems for rural electrification in Kenya”, Kefa V.O. Rabah, Renewable Energy 30, pp. 23–42, 2005.[43] “RESolar” http://www.resolar.no [Accessed: 15-jun-2012].[44] “Grønn Fases Energipris 2012 - regjeringen.no” http://tinyurl.com/ca3b7ql [Accessed: 15-jun-2012].[45] "Renewable Energy Power for A Sustainable Future", Godfrey Boyle, The Open University Oxford.[46] “The Kenya Charcoal Policy Handbook Current Regulations for a Sustainable Charcoal Sector”, prepared for PISCES by Practical Action Consulting East Africa, 2011.Uitrusting van een Fab Lab voor het opwekken van duurzame energie in ontwikkelingslanden 87[47] “Wereldontwikkelingsindicatoren” http://tinyurl.com/9bfnlfb [Accessed: 15-jun-2012].[48] "Out of Africa", Karen Blixen, Putnam, Gyldendal, 1937.[49] “A Simple Charcoal Kiln For Hardwoods Or Other Dense Biomass”, Hassan Gomaa en Mohmed Fathi, Cairo University, Egypt, 2000.[50] “Charcoal is fueling Al Shabaab – CNN Security Clearance - CNN.com” http://security.blogs.cnn.com/2012/02/23/charcoal-is-fueling-al-shabaab [Accessed: 15-jun-2012].[51] “ISAAC Home - SolarIceMaker.com - Save the food!” http://solaricemaker.com [Accessed: 15-jun-2012].[52] “Biomass fuel combustion and health”, H. W. de Koning, K. R. Smith en J. M. Last, Bulletin of the World Health Organization, 63(1), pp. 11–26, 1985.[53] “Fab Charter | FabLab Zuid-Limburg” http://www.fablabzuidlimburg.nl/fab-charter [Accessed: 15-jun-2012].[54] “The Fab Charter” http://fab.cba.mit.edu/about/charter [Accessed: 15-jun-2012].[55] “Lambda waarden voor verschillende bouwmaterialen” http://tinyurl.com/d44sjra [Accessed: 15-jun-2012].[56] “Botto-Solar : Established Kenyan manufacturer of a variety of energy efficient appliances includ-ing solar panels, solar hot water systems, industrial stoves, energy saving stoves, mama safi stoves, charcoal ovens, chicken roasters, chips friers and even pool tables” http://www.bottosolar.co.ke/home/#3 [Accessed: 16-jun-2012].

Universiteit of Hogeschool
Industriële wetenschappen: Elektromechanica: Hernieuwbare energie
Publicatiejaar
2012
Kernwoorden
Share this on: