Entwicklung nachhaltiger und energieautonomer Kühlcontainersysteme für afrikanische Krankenhäuser

Fertiggestellte SophiA-Pilotanlage an der Dr. Sedogo Clinic in Burkina Faso.
Bild: SophiA

Die meisten Menschen leben in Afrika nach wie vor in ländlichen und abgelegenen Gebieten, häufig mit schlechter Infrastruktur. Sie leiden damit auch unter schlechtem Zugang zu Gesundheitsversorgung, Schulen und sonstiger Versorgung, was auch zu Armut und Krankheiten führt. Schlechte und unzuverlässige Stromversorgung sowie der fehlende Zugang zu sicherem und sauberem Trinkwasser sind häufig anzutreffen und die Hälfte der Menschen südlich der Sahara hat keinen Zugang zu Elektrizität.

In den afrikanischen Subsaharagebieten verfügen etwa ein Viertel aller Gesundheitseinrichtungen über keinen Zugang zu Elektrizität und nur knapp mehr über eine zuverlässige Stromversorgung. Außerdem haben in vielen Regionen bis zur Hälfte dieser Einrichtungen keinen Zugang zu sicherem Trinkwasser. Lokale medizinische Versorgungszentren müssen oft mit verunreinigtem Wasser, ohne Kühlung (von Medikamenten), ohne Klimaanlage und mit mangelhaften sanitären Einrichtungen zurechtkommen.

Konzept des nachhaltigen und energieautonomen SophiA-Kühl- und Wasseraufbereitungscontainersystems.
Bild: Everflo Pty Ltd

Die Kühlung ist dabei ein oft vernachlässigter und häufig unterschätzter Bereich. Krankenhäuser benötigen typischerweise für Operationssaal und Intensivstation z. B. gekühltes Wasser bei +6 °C, zur Kühlung von Medikamenten bei +5 °C, von Blutplasma bei -30 °C und für manche Impfstoffe bis zu -70 °C. Viele Medikamente, Salben sowie Erythrozytenkonzentrate (aus roten Blutkörpern bestehende Konserve zur Bluttransfusion) müssen auf +5 °C gekühlt werden und verderben sonst schnell.

Neben der Bereitstellung von sicherem und sauberem Trinkwasser ist der Zugang zu Energie eine entscheidende Voraussetzung für den Einsatz zeitgemäßer medizinischer Technologien und damit auch ein zentraler Faktor für grundlegende Gesundheitsdienste. Der afrikanische Kontinent verfügt über ein enormes Potenzial an erneuerbaren Energien, aber beispielsweise Photovoltaik (PV) wird bis heute nur in geringem Umfang genutzt. Darüber hinaus können mit PV betriebene Systeme erheblich zur Verringerung der CO₂-Emissionen beitragen. Eigenständige dieselbetriebene Generatoren erzeugen mehr als 1 kg CO₂/kWh, während PV-Solarsysteme im Durchschnitt weniger als 250 g CO₂ freisetzen.

SophiA- Demonstrationsanlage in Burkina Faso.
Bild: SophiA

Die SophiA-Container ermöglichen den kontinuierlichen Betrieb von Kühlanlagen für medizinische Produkte wie hier im Mua Mission Hospital in Malawi.
Bild: SophiA

Die SophiA-Container ermöglichen den kontinuierlichen Betrieb von Kühlanlagen für medizinische Produkte wie hier im Mua Mission Hospital in Malawi.

Bild: SophiA

Über „SophiA“ kann nun eine nachhaltige, netzunabhängige Versorgung für ländliche und abgelegene Gesundheitseinrichtungen in Afrika entwickelt und vor Ort bereitgestellt werden. Dazu werden PV-Paneele, solarthermische Module, Ultrafiltration in Kombination mit UV-Lampen und kapazitiver De-Ionisierung sowie natürliche Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial (low GWP) in einem dreistufigen Kaskadenkältesystem mit hocheffizienter thermischer Energiespeicherung eingesetzt. Darüber hinaus konnten PV MedPorts eine einfache und zu 100 % solarbetriebene Lösung entwickeln und in kleinen abgelegenen Gesundheitsstationen in vier verschiedenen afrikanischen Klimazonen in Burkina Faso, Kamerun, Uganda und Malawi aufbauen und testen.

Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Feldtestinstallationen ist nun zum Abschluss des Projekts eine modulare Containerversion verfügbar. Dazu wurde ein Leitfaden erstellt, der es lokalen Unternehmen ermöglicht, ähnliche Systeme vor Ort zu bauen. Zudem wurde vom SophiA-Team ein Trainings-Programm entwickelt. Dessen Teilnehmer werden vor Ort zu Trainern für SophiA-, Kälte- und Wassertechnologien ausgebildet und sorgen damit für den weiteren Betrieb.

Am 17. September 2025 trafen sich an der Hochschule Karlsruhe (HKA) Vertreter:innen der 13 Projektpartner zum offiziellen Abschluss des internationalen Forschungsprojekts "SophiA". Zu diesem Anlass wurden sie von Dr. Frank Mentrup, Oberbürgermeister der Stadt Karlsruhe, und Prof. Dr.-Ing. Franz Quint, Prorektor für Forschung, Kooperationen und Transfer der HKA, begrüßt. Neben der federführenden HKA waren aus Deutschland das Steinbeis-Europa-Zentrum, die Nichtregierungsorganisation "Operieren in Afrika" sowie die Unternehmen MARTIN Systems GmbH, Simply Solar GbR und RAACH Solar beteiligt. Zudem nahmen das französische International Institute of Refrigeration, die OST - Ostschweizer Fachhochschule, die Makerere University in Uganda, das Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement in Burkina Faso, das Ministerium für Öffentliche Gesundheit in Kamerun sowie die südafrikanischen Unternehmen Everflo und Kovco teil.

Beim Abschluss des internationalen Forschungsprojekts SophiA an der HKA (v.l.): Rajendra Shende, Gründer und einer der Direktoren der Green Terre Foundation, Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Kauffeld, Oberbürgermeister Dr. Frank Mentrup und Prorektor Prof. Dr.-Ing. Franz Quint.
Bild: Uwe Krebs

"Über ‚SophiA, konnten wir in vier Ländern Pilotanlagen aufbauen und erfolgreich testen," so Prof. Dr. Michael Kauffeld zum Projektabschluss. "Wir haben auch lokal Fachkräfte weitergebildet, sodass die Anlagen weiterbetrieben werden und bei überschaubarem Kostenaufwand nach diesem Muster auch weitere entstehen können. ‚SophiA, kann damit dazu beitragen, dass insbesondere in ländlichen Regionen immer mehr Menschen über solare Energie Zugang zu Strom, sauberem Trinkwasser und Kühlung von Lebensmitteln und Medikamenten erhalten – eine unglaubliche Steigerung der Lebensqualität! ‚SophiA, kann so in Afrika einen Beitrag zu nachhaltiger Entwicklung und Wachstum leisten."