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The potential for the production of bioenergy for lighting and cooking using Jatropha (Jatropha curcas L. Euphorbiaceae) by small scale farmers on the Kenyan coast = Möglichkeiten der Nutzung von Jatropha (Jatropha curcas L. Euphorbiaceae) als Koch- und Beleuchtungsenergie durch Kleinbauern an der kenianischen Küste



Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Fritjof Boerstler

Ausgabe1. Aufl.

ImpressumAachen : Grin 2010

UmfangXIV, 290 S. : Ill., graphl Darst., Kt.

ISBN978-3-640-72235-8


Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Zsfassung in engl. und dt. Sprache


Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-06-02

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-34118
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63746/files/3411.pdf

Einrichtungen

  1. Lehrstuhl für Wirtschaftsgeographie (551310)
  2. Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie (530000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Entwicklungshilfe (Genormte SW) ; Erneuerbare Energien (Genormte SW) ; Feldversuch (Genormte SW) ; Jatropha (Genormte SW) ; Purgiernuss (Genormte SW) ; Kochen (Genormte SW) ; Beleuchtung (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Jatropha curcas (frei) ; Haushaltsenergien (frei) ; household energy (frei) ; Jatropha system (frei) ; biomass (frei) ; agriculture (frei) ; cooking (frei) ; lighting (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Ziel dieser Arbeit ist es, die Potenziale der Nutzung erneuerbarer Biomasse für eine dezentrale Haushaltsenergieversorgung in ländlichen Gebieten der Küste Kenias darzustellen. Die zentrale Forschungsfrage hierbei ist, ob die erneuerbaren Produkte eines Ölbaumes als eine billigere, dezentral verfügbare und vor allem auch von der ländlichen Bevölkerung akzeptierte alternative Haushaltsenergieform gegenüber der weit verbreiteten traditionellen Biomasse und Kerosin einsetzbar sind. Die hierfür erhobenen und verarbeiteten Forschungsdaten stammen aus einem Pilotprojekt der Vereinten Nationen (UNDP GEF SGP), das vom Autor konzipiert und zwischen den Jahren 2006 und 2010 in Teilen des Kwale Distrikts an der kenianischen Südküste mit der lokalen Bevölkerung durchgeführt wurde, unterstützt vom Deutschen Entwicklungsdienst (DED), dem World Wide Fund (WWF) und verschiedenen Regierungsbehörden. Der erste theoretische Teil dieser Arbeit beschreibt die negativen wirtschaftlichen, sozialen, ökologischen und gesundheitlichen Folgen der gegenwärtigen Energienutzung in Haushalten von Entwicklungsländern. Hierbei wird deutlich, dass durch die starke Abhängigkeit der Haushalte von traditioneller Biomasse und Kerosin die UN Millennium-Entwicklungsziele nur schwer erreichbar sind. Anschließend werden anhand ausgewählter Projektbeispiele die Potenziale und Grenzen der Einführung und Nutzung erneuerbarer Energietechnologien in Entwicklungsländern aufgezeigt. Neben politischen, institutionellen und infrastrukturellen Hindernissen wird die Verbreitung verschiedener ausgewählter Technologien und Brennstoffe oftmals auch durch die fehlende Akzeptanz der Bevölkerung erschwert. Die Resultate dieser Untersuchungen werden abschließend auf die derzeitige und zukünftige Haushaltsenergieversorgung Kenias übertragen. Im zweiten Teil der Arbeit wird im Rahmen des UN-Projektes in Kenia die Möglichkeit der Einführung des Ölbaumes Jatropha curcas (Purgiernuß) und dessen Produkte, Rohöl und Briketts, für die ländliche Energieversorgung erörtert. Hierfür werden die wichtigsten Aspekte für die Umsetzung einer vom Autor entwickelten Jatropha-Wertschöpfungskette, bestehend aus umwelt- und sozialverträglichem Anbau des Baumes, wirtschaftlicher Verarbeitung seiner Samen in effiziente Energieträger und deren sozial akzeptierter Gebrauch vor Ort, getestet und analysiert. Nach einer sozio-ökonomischen Umfrage der 137 am UN-Projekt teilnehmenden Haushalte wird die Umsetzung dieser Wertschöpfungskette in chronologischen Schritten analysiert: (1.) Zunächst wurden in drei verschiedenen agro-ökologischen Zonen die ertragreichsten Standorte für den Jatropha-Anbau als Heckenpflanze und Pufferzone ermittelt. (2.) Für die Herstellung von Jatropha-Rohöl und -Briketts wurde eine hydraulische, manuell betriebene Presse entwickelt und getestet. (3.) Die Technologieakzeptanz hinsichtlich der Nutzung von speziell entwickelten Jatropha-Öllampen (Akiba-Lampen) wurde in 57 Haushaltstests erfragt. Daneben stellte ein vergleichender Feldversuch (‘kitchen test’) die Heizeffizienz von Jatropha-Briketts und Feuerholz einander gegenüber. Die Ergebnisse der Haushaltsumfrage zeigen, dass traditionelle Biomasse und Kerosin die wichtigsten Energieträger der Haushalte im Untersuchungsgebiet sind: Dreiundsiebzig Prozent der befragten Haushalte nutzten ausschließlich Feuerholz zum Kochen, wobei durchschnittlich 4,2 kg pro Haushalt und Tag verbraucht wurden. Ûber 60% der Haushalte bezogen das Holz aus den umliegenden Wäldern, die verbleibenden 40% direkt von ihren Farmen. Durchschnittlich wurden 4,8 Stunden pro Haushalt und Woche für die Feuerholzsuche aufgewendet. Bei der Beleuchtung stellte Kerosin fast die einzige Energiequelle dar (99% der Nutzer). Die Haushalte verbrauchten im Durchschnitt 2,8 Liter des fossilen Brennstoffes pro Woche. Die Analyse der Jatropha-Wertschöpfungskette ergab, dass sämtliche Schritte mit einfachen Mitteln in den ertragreichen Anbaugebieten des Untersuchungsgebietes umgesetzt werden konnten: (1.) Die Nussproduktion der Versuchsanbauhecken war nach zwei Wachstumsjahren in Teilen der regenreicheren agro-ökologischen Zonen am höchsten. Die Versuchsanbaufläche im Hinterland, der regenärmeren Zone, wies dagegen eine weit geringere Samenproduktion auf. (2.) Mit der neu entwickelten hydraulischen Presse war es möglich, Jatropha-Öl und -Briketts in einem Arbeitsvorgang zu produzieren. (3.) Die Akiba-Lampe verbrauchte nur halb so viel Brennstoff wie herkömmlich verwendete Kerosin-Lampen. Entsprechend der Akzeptanzanalyse für den Gebrauch der Akiba-Lampen würden 97% der befragten Haushalte die Lampe unter anderem aufgrund ihres geringen Ölverbrauchs nutzen. Der abschließende ‘kitchen test’ zeigte, dass für die Zubereitung einer warmen Mahlzeit nur 0,8 kg Jatropha-Briketts benötigt wurden; somit konnten 2.5 kg Feuerholz ersetzt werden.

The overall objective of this study is to examine the potential of introducing renewable biomass for a decentralized household energy provision in rural areas at the Kenyan South Coast. The main question posed in this research is whether the renewable products of an oil tree and related energy end-use appliances could potentially be a cheap, widely available and socially accepted substitute for kerosene and traditional biomass. The research data and results are based on a UNDP GEF SGP funded pilot project. The project was conceptualized by the author and implemented with local communities with support from the German Development Service (DED), the World Wide Fund (WWF) and various government institutions in Kwale District between 2006 and 2010. The first theoretical part of this study describes the negative socio-economic, environmental and health related impacts of the current household energy provision and energy use in Developing Countries (DCs). It becomes obvious that the households’ strong dependency on kerosene and traditional biomass severely hampers the achievement of national and international development goals. The potentials and barriers when introducing renewable energy technologies (RETs) in DCs are presented by using selected project examples. The discussion emphasizes that not only economical, institutional and infrastructural factors contribute to the low dissemination rates of RETs in DCs but also the social acceptance by potential users. Finally the results from this investigation are used to discuss the current and future household energy provision in Kenya. The second part of the study elaborates on the possibility of sustainably introducing the oil tree Jatropha curcas L. as a bioenergy source to rural households. For that purpose the feasibility of introducing the Jatropha value chain on a community level was tested and analyzed by taking three crucial aspects into consideration; the tree’s environmentally sound production (cultivation), the economic transformation (processing) of the seed material into usable fuel and socially accepted end-usage of the Jatropha products. In this context the UN-funded project served as a baseline for the data collection. After conducting a socio-economic survey among 137 households participating in the project, the introduction of a Jatropha value chain was analyzed in three chronological steps: (i) Firstly, the most viable region for the tree’s cultivation was determined by monitoring seed production rates from three different agro-ecological zones. (ii) A manually operated hydraulic press was designed and tested to produce Jatropha oil and briquettes. (iii) The acceptance of a specially designed Jatropha oil lamp (Akiba lamp) was determined. Furthermore, the heat efficiency of Jatropha briquettes was tested and compared to firewood (kitchen test). Results from the socio-economic household survey indicated that traditional biomass and kerosene were the most vital energy sources for households in the research area. Seventy-three per cent of the interviewed households exclusively used firewood for cooking, resulting in an average consumption of 4.2 kg per household per day. Over 60% of the households collected their firewood from adjacent forests while the remaining 40% gathered the wood from their farms. average, each household spent 4.8 hours per week in search of firewood. In respect of lighting, kerosene was used by 99% interviewee with an average consumption rate of 2.8 litres per household per week. The analysis of the Jatropha value chain showcased that it was possible to implement all parts of the chain in high potential growing zones of the research area: (i) The trial areas located in agro-ecological zones with relatively high rainfall in the coastal lowland had the highest seed production after two years of growth. In contrast, the trial area located in the coastal upland with prevalently lower rainfall only produced small amounts of seed within the same period. (ii) The hydraulic press was able to simultaneously produce Jatropha oil and briquettes with an extraction rate of 11% oil and 89% briquettes. (iii) The Akiba lamp consumed half as much oil as the commonly used kerosene lamp. The results of this work reveal that the Jatropha value chain could be successfully implemented in selected rural areas of Kenya and other DCs with similar agro-ecological and socio-economic conditions. It therefore has the potential to provide a renewable, alternative energy source to kerosene and traditional biomass as well as other more complex energy technologies that are difficult to introduce to DCs.

Fulltext:
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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
English

Interne Identnummern
RWTH-CONV-125167
Datensatz-ID: 63746

Beteiligte Länder
Germany

 GO


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The record appears in these collections:
Document types > Theses > Ph.D. Theses
Faculty of Georesources and Materials Engineering (Fac.5) > Division of Earth Sciences and Geography
Publication server / Open Access
Public records
Publications database
551310
530000

 Record created 2013-01-28, last modified 2022-04-22


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