Forschen Sie mit und steigern Sie die Leistung einer Photovoltaik-Anlage

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Am interaktiven Versuchsstand können die Besucherinnen und Besucher selbst Solarmodule einer Photovoltaikanlage vermessen und testen, wie sich Sonnenstand, Sonneneinstrahlung oder Schatten auf die Leistung einer Solaranlage auswirken, welche weiteren Effekte die Leistung reduzieren und was passiert, wenn die Anzahl der Solarmodule variiert. Dabei diskutieren sie mit Experten über aktuelle Probleme bei der Energieerzeugung aus Sonnenlicht und werden mit neuen Lösungen vertraut gemacht.

Modulbasierte Leistungsoptimierer, bei denen jedes Modul einer PV-Anlage auf seinen individuellen Maximum Power Point eingestellt werden kann, sind inzwischen Stand der Technik, doch finden diese aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Installationskosten für größere Anlagen kaum Verwendung. Ein alternativer und einfacher Ansatz ist die dynamische Verschaltung der Module, mithilfe derer eine Sortierung auf unterschiedliche Strings möglich ist. Diese Variante der Leistungssteigerung von Photovoltaikanlagen wird in einer aktuellen Forschungskooperation der Projektgruppe Industrielle Messtechnik zusammen mit dem Photovoltaik-Pionieren der J. v. G. technology GmbH untersucht.

Für die Lange Nacht der Wissenschaften soll – basierend auf diesem Know-how – anhand eines interaktiven Versuchsaufbaus sowohl die Vermessung von PV-Modulen (via Source Measure Unit) als auch deren Leistungsoptimierung praktisch erfahrbar gemacht werden. An einer miniaturisierten PV-Anlage können dabei durch den Nutzer Randbedingungen, wie Sonnenstand, Einstrahlung und Verschattung, intuitiv verändert werden. Durch „Ausprobieren“ und basierend auf einfachen Messwertvergleichen kann zudem spielerisch die Leistung der PV-Anlage gesteigert werden. Der Nutzer wird damit mit aktuellen Problemen bei der Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht sowie vorhandenen und neuen Lösungsansätzen vertraut gemacht.

Begleitend zu den hardwaretechnischen Interaktionsmöglichkeiten kann der Nutzer über die interaktive Bedienung eines entsprechenden Simulationstools die Leistungsoptimierung eines Zwei-Leiter-PV-Systems untersuchen, wobei die Randbedingungen (Einstrahlung, Temperatur, leistungsreduzierende Effekte etc.) sowie die Anzahl der Module variiert werden können.

Sowohl die anwenderfreundliche technische Realisierung als auch die didaktische Aufbereitung betreffend kann auf Erfahrungen aus dem aktuellen Schul-Kooperationsprojekt mit dem Ostwald-Gymnasium der Stadt Leipzig zurückgegriffen werden, welches für Technikinteressierte verschiedener Altersklassen das Thema der Optimierung von Photovoltaikanlagen näher bringt. Christian Heddergott und Florian Senft