Projekt 20559/01

Entwicklung eines solarbetriebenen, vakuumgedämmten Kühlschrankes für medizinische Anwendungen

Projektträger

va-Q-tec AG
Karl-Ferdinand-Braun-Str. 7
97080 Würzburg
Telefon: 0931/35942-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Es soll eine Transportbox für den temperaturstabilen Transport insbesondere für Medikamente in heißen Ländern entwickelt und als Prototyp hergestellt werden. Diese Thermo-Transportbox enthält neben einer hocheffektiven Vakuumisolation eine aktive Kühlung auf Basis der Peltiertechnik sowie ein selbstregulierendes Energiemanagement, das den Energieverbrauch der Box auf die jeweilige Situation anpasst.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFür die Thermotransportbox (kurz: Solarbox) wurden zunächst die notwendigen Phasenwechselmaterialien charakterisiert im Hinblick auf ihr Speichervermögen, ihre thermische Be- und Entladung und Ihre Zyklenstabilität. Anschließend wurde die thermische Isolation optimiert. Als Gehäuse der Box wurde ein standardisiertes Bausystem verwendet, das eine hohe mechanische Stabilität garantiert. Parallel zu dieser Entwicklung wurde die Peltiertechnik entwickelt. Dazu zählte neben der Auswahl der Module auch die Entwicklung der Elektronik, die das Energiemanagement regelt. In das thermisch und mechanisch optimierte Gehäuse wurde die Peltiertechnik integriert. Das Komplettsystem wurde zunächst im Labor optimiert und dann einem Feldtest erfolgreich unterzogen.
Parallel zu den hier genannten technischen Entwicklungen wurden Anwender in der Praxis befragt. Dadurch ist der Bedarf nach einer kompletten Systemlösung bestehend aus einem Lagerkühlschrank, der zu entwickelnden Solarbox und einer kleinen leichten, rein passiven Transportbox, die ebenfalls im Rahmen des Projektes unter Zugriff auf einige Vorerfahrung entwickelt worden ist, deutlich geworden.


Ergebnisse und Diskussion

Die umfangreichen Überlegungen und Befragungen zeigten, dass für die Praxis nur eine komplette Lösung von der Krankenstation bis hin zum Patienten im Camp sinnvoll ist. Dabei muss permanent der Temperaturbereich von +2°C bis 8°C eingehalten werden.
Die notwendigen Komponenten für die komplette Systemlösung wurden entwickelt. Dabei konnte für die Lagerhaltung (z. B. in der Missions- oder Krankenstation) auf eine sehr energieeffiziente Kühltruhe aus dem Programm der Phocos AG zurückgegriffen werden. Die Tragebox, die ebenfalls Vakuumisolationspaneele enthält und rein passiv wirkt, soll als Transportsystem auf dem Feld, also z. B. im Lager zur Verteilung von Impfstoffen, verwendet werden. Die gewünschte Funktionsweise konnte erreicht werden. Die Solarbox als Herzstück des Systems kann einerseits zum Zwischenlagern der Medikamente verwendet werden, andererseits als Transporteinheit auf einem Fahrzeug. Die Solarbox funktioniert in aufgeladenem Zustand ca. 1 bis 2 Tage bei 2°C bis 8°C ohne weitere externe Energiezufuhr. Die Energiezufuhr kann über eine Solaranlage erfolgen oder über eine andere elektrische Energieversorgung, z. B. die Autobatterie. Dabei wird die Energie dem Versorgungssystem nur dann entzogen, wenn die Energiezufuhr ausreichend gegeben ist. Ansonsten vertraut die Solarbox auf ihre passiven Qualitäten.
Es zeigte sich, dass die entwickelte Solarbox sehr gut funktioniert und dass der gewünschte Temperaturbereich selbst bei hohen Außentemperaturen von über 30oC gewährleistet werden kann. Die erforderliche mechanische Robustheit ist gegeben. Ebenso konnte die Funktion der passiven Tragebox für ca. 24 Stunden gezeigt werden.
Das System hat also seine volle Machbarkeit demonstriert. Die Untersuchungen in den Feldtests in Tansania und bei anderen Einsätzen sind noch nicht abgeschlossen. Die Solarbox kann mit den verwendeten Systemen und Materialien problemlos hergestellt werden. Sollte sich ein größerer Bedarf einstellen, so ist das generelle Design der Box zu überdenken. Es könnten dann eventuell spezielle Formen für die Her-stellung der Box beschafft werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Von der Solarbox und dem Komplettsystem wurde ein Flyer erstellt, die bei verschiedenen Anlässen verteilt wurde und werden wird. Zudem ist die Solarbox in verschiedene Produktbroschüren, Präsentationen und Internetdarstellungen aufgenommen.
Bei der IKK Messe in Hannover im November 2005 wurde die Solarbox auf dem Stand der DBU ausgestellt.


Fazit

Die Solarbox und das die Solarbox ergänzende Equipment darf als eine sehr interessante und technisch ausgereifte Lösung für einen sicheren und thermisch stabilen Transport auch bei thermisch extremen Anwendungen betrachtet werden.