Projektlaufzeit: 02/2024 - 12/2024

Im Rahmen der Energiewende hat die Bundesregierung beschlossen, dass bis 2035 Strom ausschließlich aus erneuerbaren Energien erzeugt werden soll. Bis 2030 sollen Wind- und Solarenergie bereits 80% des Gesamtstrombedarfs decken. Die Stromerzeugung aus Solarenergie soll verdreifacht werden und somit auf rund 200 Gigawatt steigen. Um die erforderlichen Strommengen zu gewährleisten, werden Flächen benötigt, auf denen PV-Module installiert werden können. Die PV-Freiflächenanlagen stehen in ihrem Flächenbedarf in Konkurrenz mit der landwirtschaftlichen Nutzung. Ein Lösungsansatz der Flächenkonkurrenz ist durch die Agri-Photovoltaik gegeben. Hierbei wird auf einem Gebiet sowohl Pflanzenanbau als auch Stromerzeugung, mithilfe von hochaufgeständerten oder vertikal angebrachten PV-Modulen, realisiert. Bisher wird Agri-PV vor allem auf bereits bestehenden landwirtschaftlichen Flächen betrieben, doch ergeben sich durch den Einsatz von sogenannten „organischen Photovoltaik Zellen“ (kurz: OPV) neue Möglichkeiten für den Obst- und Gemüseanbau in Gewächshäusern. In organischen PV-Zellen werden Polymer- oder kleine Molekülzellen aus kohlenstoffbasierten Materialen als Absorber verwendet. Dadurch entstehen leichte und flexible Zellen, die in ihrer Farbe und Transparenz beeinflusst werden können.

Im Rahmen des Projekts wird ein Versuchsstand entwickelt, um den Anbau von Nutzpflanzen unter einem Gewächshausdach mit integrierten organischen PV-Zellen zu erforschen. Der Versuchsaufbau, der in einem miniaturisierten Glasgewächshaus stattfindet, umfasst drei Versuchsstände: zwei mit PV-Zellen im Dach und einer als Referenzfläche ohne Verschattung. Der erste Versuchsstand nutzt gespeicherte Sonnenenergie, um nach Sonnenuntergang eine UV-LED zu betreiben und das Pflanzenwachstum zu verlängern. Ein Mikrocontroller sammelt Messwerte und steuert die Beleuchtung. Der zweite Versuchsstand ist verschattet, ohne zusätzliche Beleuchtung.

Der Versuch zielt darauf ab, die Auswirkungen der Verschattung auf das Pflanzenwachstum und das Gewächshausklima zu untersuchen. Es wird geprüft, ob die Verlängerung der Wachstumszeit durch UV-LEDs mehr Ertrag bringt als die unverschattete Referenzfläche.

Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Professur Industrielle Messtechnik

Telefon: +49 (0)341 3076 4150
E-Mail: mathias(dot)rudolph(at)htwk-leipzig.de

B.Eng. Laura Ruminger
Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Telefon: +49 (0)341 3076 8723
E-Mail: laura(dot)ruminger(at)htwk-leipzig.de

ELSTATIK Stiftung (www.elstatik.de)