PV-Testanlage wird zum vernetzten Lernlabor

Praxisnah, interdisziplinär und technisch anspruchsvoll: Mit dem Ziel, Lehre stärker praxis- und projektorientiert zu gestalten, haben Studierende der TH Köln auf dem Dach des Campus Gummersbach eine Photovoltaik-Testanlage realisiert. Die Anlage ist von Anfang an so angelegt, dass sie sowohl für die Analyse von PV-Erträgen als auch für Lehr- und Forschungsarbeiten genutzt werden kann.

Den Aufbau und die Inbetriebnahme übernahmen Tayyip Yasar und Enes Akyildiz. Sie installierten die Anlage mechanisch, nahmen sie elektrisch in Betrieb und integrierten sie technisch in die bestehende Infrastruktur. Unterstützt wurden sie dabei vom Technischen Gebäudemanagement und den Zentralwerkstätten am Campus.

Die Anlage besteht aus drei Modulen mit je 385 Wattpeak, die unterschiedlich ausgerichtet sind. So lassen sich Einflüsse wie Sonnenstand, Tageszeit, Wetterbedingungen oder Verschattung direkt vergleichen. Ein Mehrkanal-Mikrowechselrichter ermöglicht es, jedes Modul einzeln zu steuern und auszuwerten. Die Gesamtleistung der Testanlage 1,155 Kilowattpeak.

Im nächsten Schritt erweiterten Eva Wermelskirchen, Maren Petsching und Max Hinnüber die Anlage um eine digitale Datenerfassung. Über OpenDTU, MQTT und einen Mosquitto-Broker integrierten sie den Wechselrichter in eine auf einem Raspberry Pi laufende Home-Assistant-Umgebung. Seitdem werden Spannungs-, Leistungs- und Ertragswerte kontinuierlich erfasst und in einem Dashboard visualisiert. Zusätzlich entwickelten sie eine Python-basierte Anwendung, die reale Messwerte mit simulierten PV-Erträgen vergleicht. Die Simulation basiert auf Wetterdaten, Sonnenstand und Anlagendaten – und zeigt bereits eine gute Übereinstimmung im Tagesverlauf.

Fachlich begleitet wurde das Projekt von Mirko Lotz-Blumberg und Prof. Dr. Michael Freiburg. „Die Anlage ist Teil einer vernetzten Laborumgebung, in der verschiedene Disziplinen zusammenkommen“, sagt Mirko Lotz-Blumberg. „So wird Energietechnik im wahrsten Sinne des Wortes erlebbar.“

Künftig soll die Plattform weiter ausgebaut und mit Systemen der Gebäudeautomation verknüpft werden – etwa durch die Einbindung von Verbrauchsdaten oder Batteriespeichern. So können Studierende untersuchen, wie lokal erzeugte Energie effizient genutzt und in intelligente Energiesysteme integriert wird. Langfristig ist vorgesehen, Mess- und Simulationsdaten über einen längeren Zeitraum zu erfassen. Ergänzend soll eine Wetterstation installiert werden, um lokale Einflüsse präziser zu berücksichtigen. Weitere Studierendengruppen können auf den bestehenden Arbeiten aufbauen und die Plattform kontinuierlich erweitern.