Solaranlage für die Paddlergilde in Wuppertal

am Beyenburger Stausee

Die Paddlergilde in Wuppertal hat den Zuschlag für den Klimaschutzpreis unseres Vereins erhalten. Ausschlaggebend war das schon 125 jährige Bestehen der Paddlergilde und ihre Gemeinnützigkeit. Die Anlage ist inzwischen von der Solarwerstatt Wuppertal auf dem Bootshaus am Beyenburger Stausee installiert.

 

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Klimaschutzverein verschenkte Solaranlage -

Vereine konnten sich bewerben

Gemeinnützige Vereine konnten sich für den Klimaschutzpreis des „Klimaschutzvereins regen e.V.“ bewerben. Der Klimaschutzverein suchte einen Verein, dem er eine neue, fertig installierte Solaranlage mit einer Leistung von 3KW schenken kann.

Bewerben konnten sich alle gemeinnützigen Wuppertaler Vereine, die die Möglichkeit haben, eine Solaranlage aufzustellen. Die Bewerber müssen 5 Jahre gemeinnützig bleiben und der Betrieb der Solaranlage muss zum Vereinszweck passen. Aus der Bewerbung sollte hervorgehen, wofür sich der Verein einsetzt und warum gerade er eine Solaranlage gut gebrauchen kann. Zudem sollte schon ein möglicher Standort (zum Beispiel eine konkrete Dachfläche) benannt werden, auf dem ausreicht Platz und möglichst keine Verschattung sein soll.

„Uns ist wichtig, dass das Thema Klimaschutz breit in die Zivilgesellschaft getragen wird“, sagt der Vorsitzende des Klimaschutzvereins, Kristian Bisek. „Denn Vereine haben eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Klimaschutz beizutragen und auf ihre Mitglieder einzuwirken“. So können Vereine beispielsweise eine Veränderung des Nutzerverhalten zum Energie- und Wassersparen geben oder in den von ihnen genutzten Räumen besonders auf energiesparende Technik oder Ressourceneffizienz achten. Ein Heimatverein macht vielleicht besondere Informationsveranstaltungen zum Umweltschutz oder ein Kulturverein zahlt eingeladenen Künstlern eine klimaneutrale Anreise.

Bewerben konnten sich Vereine und Mitglieder von Vereinen, die ein kreatives Projekt zum Klimaschutz, zur Energieeffizienz, zur Verringerung von CO₂-Emissionen planen, durchführen oder in den letzten drei Jahren durchgeführt haben. Die Bewerbungen sollten nicht länger als drei DIN A4 Seiten sein und können per E-Mail an klimaschutzverein@wtal.de eingereicht werden. Der Bewerbungsschluss war am 9. Juli 2017.

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Solaranlage Friedenskirche Hahnerberger Str. 221 in Wuppertal-Cronenberg

In Zusammenarbeit mit der Evangelischen Gemeinde Cronenberg und dem Klimaschutzverein regen e.V. in Wuppertal wurde am 27. Juni 2015 unter Anleitung der Solarwerkstatt Wuppertal auf dem Dach der Friedenskirche eine fünf Kilowatt leistende Fotovoltaikanlage errichtet, die Strom aus Sonnenlicht erzeugt.

Die von der Solaranlage jährliche erzeugte Energiemenge von ca. 3.700 Kilowattstunden ist ausreichend für eine teilweise Versorgung des Gebäudes mit elektrischer Energie oder den Betrieb von bis zu drei Elektrofahrzeugen.

Das Land NRW hatte im Jahr 2001 die Solaranlage mit 5.000 € aus dem Förderprogramm für regenerative Energien (REN) gefördert. Darüber hinaus wurde die Anlage von den Wuppertaler Stadtwerken (WSW) mit einem Zuschuss von 1.500 € gefördert. Den grossen Rest von 25.000 € hat der Klimaschutzverein, der Betreiber der Anlage ist, mit einem Kredit der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) aus dem 100.000-Dächer-Programm der Bundesregierung und nicht zuletzt mit Mitteln aus der Vereinskasse finanziert. Bis zum Jahr 2014 stand die Solaranlage auf der Kinderklinik des Klinikum Wuppertal, heute Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin des Helios Klinikum Wuppertal.

Die ins Netz eingespeiste Energie wird von den Stadtwerken Wuppertal entsprechend dem Eneuerbare-Energie-Gesetz mit 0,51 Euro pro Kilowattstunde bis zum Ende des Jahres 2021 vergütet. Eine von den Wuppertaler Stadtwerken gespendete Anzeigetafel informiert über die aktuelle Leistung der Solaranlage, die ins Netz eingespeiste Energie und die vermiedene Belastung der Atmosphäre von 2.940 Kilogramm Kohlendioxid pro Jahr.

Mit dem Ende des Jahres 2021 geht die Anlage in das Eigentum der ev. Gemeinde über und dient weiterhin der Versorgung des Gebäudes mit elektrischer Energie und/oder den Betrieb von Elektrofahrzeugen.

Solaranlage auf dem Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin in Wuppertal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kinder brauchen Sonne

Schülerinnen und Schüler der Städtischen Erich-Fried-Gesamtschule errichteten unter Anleitung der Solarwerkstatt Wuppertal auf dem Dach (Google Maps) des Zentrums für Kinder- und Jugendmedizin des Klinikums in Wuppertal-Barmen eine Fotovoltaikanlage. Zusätzlich wurde eine Hinweis- und eine Anzeigetafel in der Eingangshalle der Klinik installiert. Vom 28.08.2001 bis 29.08.2014 hat die Solaranlage 51.126 kWh ins Netz eingespeist und der Umwelt über 38 Tonnen Kohlendioxid erspart.

Montage beendet: Florian Wülfrath, Dipl.-Ing. Kristian Bisek, Halil Kahraman, Axel Rieck, Marc Günther, Dr. Leitzig (Foto: regen e.V.)

 

Projektbeschreibung

In Zusammenarbeit mit den Architekten Thiede, Messthaler und Klösges (TMK Düsseldorf) errichteten Schülerinnen und Schüler des Technikkurs der Städtischen Erich-Fried-Gesamtschule Wuppertal-Ronsdorf in ihren Sommerferien unter Anleitung der Solarwerkstatt Wuppertal auf dem Dach des Zentrums für Kinder- und Jugendmedizin im Klinikum Barmen eine fünf Kilowatt leistende Fotovoltaikanlage, die Strom aus Sonnenlicht erzeugt.

Das Team bei der Mittagspause von links nach rechts: Elina Alischewski, Nele Petersen, Dennis Bersau, Janosch Köhler, Michael Stuhlmann von der Erich-Fried-Gesamtschule Wuppertal-Ronsdorf Ausserdem dabei: Thomas Draga, Erich-Fried-Gesamtschule Wuppertal-Ronsdorf, Wolfram Jörges, Solarwerkstatt Wuppertal, Andreas Krutzke, Fachhochschule für Technik und Wirtschaft (FHTW) Berlin, Kristian Bisek, Klimaschutzverein regen e.V. Wuppertal

Im Rahmen eines Workshop engagierten sich Jugendliche, Bürgerverein und Fachleute gemeinsam für die Idee des Klimaschutz und den Ausbau erneuerbarer Energiequellen. Die Idee stammt von Herrn Dr. Leitzig, Arzt der Kinderklinik, der zusammen mit dem Klimaschutzverein regen e.V. in Wuppertal dieses Projekt vorangetrieben hat. Die von der Solaranlage jährliche erzeugte Energiemenge von ca. 4.000 Kilowattstunden ist in der Lage, die elektrischen Geräte von ein bis zwei Intensivpflegeplätzen für Frühgeborene zu betreiben (Brutkasten, Herz-Kreislauf-Monitor, Beatmungsgerät usw.). Das Land NRW hat das Projekt mit 5.000 Euro aus dem Förderprogramm für erneuerbare Energien (REN) gefördert. Darüber hinaus wurde die Anlage von den Wuppertaler Stadtwerken (WSW) mit einem Zuschuss von 1.500 Euro gefördert. Den grossen Rest von 25.000 Euro hat der Klimaschutzverein, der auch der Betreiber der Anlage ist, mit einem Kredit der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) aus dem 100.000-Dächer-Programm der Bundesregierung und nicht zuletzt mit Mitteln aus der Vereinskasse finanziert. Möglich wurde das Projekt durch die Klinikverwaltung (ehem. Klinikum Wuppertal GmbH), welche die benötigte Dachfläche unentgeltlich zur Verfügung stellt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die ins Netz eingespeiste Energie wird von den Stadtwerken Wuppertal  mit 0,51 Euro pro Kilowattstunde vergütet. In der Eingangshalle der Kinderklinik wurde eine von den Wuppertaler Stadtwerken gespendete Anzeigetafel installiert, die Kinder über die Leistung der Solaranlage und vermiedene Belastung der Atmosphäre informieren.

Technische Beschreibung

Im Zuge der Neuerrichtung des Zentrums für Kinder- und Jugendmedizin im Klinikum Barmen erhält das Gebäude eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von ca. 5 kWp, die einen jährlichen Ertrag von ca. 4000 kWh erbringen kann. Diese Energiemenge ist in der Lage, die elektrischen Geräte von ein bis zwei Intensivpflegeplätzen zu betreiben (Brutkasten, Herz-Kreislauf-Monitor, Beatmungsgerät usw.).

Die Anlage wird auf dem Flachdach aus 40 Solarmodulen a 125 Watt in mehreren Reihen eine Fläche von ca. 150 m² einnehmen, wobei die eigentliche Modulfläche nur ca. 38 m² umfasst. Damit die im Winkel von 35° nach Süden ausgerichteten Module sich nicht gegenseitig verschatten ist ein mindestens dem dreifachen ihrer Höhe entsprechender Abstand zwischen den Reihen erforderlich.

Elektrisch werden die 40 Module in 4 Reihen mit einer mittleren Spannung von 270 VDC und einer Stromstärke von 4,6 ADC. Das entspricht zehn Module in 4 parallelen Reihen. Zwei Netzeinspeisewechselrichter richten diesen Gleichstrom um in eine Wechselspannung von 230 V. Gleichzeitig kontrollieren sie das öffentliche Netz auf Sicherheits- und Einspeisungsrelevante Grössen (Abschaltung, Netzspannung, Netzfrequenz, Netzimpedanz) und halten den Solargenerator (die Solarmodule) ständig im Punkt maximaler Leistung (MPP, Maximum-Power-Point).

Damit die Solarmodule auf dem Dach in ihrer Position bleiben und auch bei den zu erwartenden Windlasten das Dach nicht ungewollt verlassen werden sie auf sogenannte Kieswannen aus 100%ig recyceltem Polyäthylen geschraubt, in welche die, der zu erwartenden Windlast entsprechende, Menge Kies eingefüllt wird.

Die ins Netz eingespeiste Energie wird von einem Zähler der Stadtwerke Wuppertal erfasst, und von diesen mit 0,51 Euro/kWh zzgl. Mehrwertsteuer vergütet. Darüber hinaus wurde die Anlage von den Wuppertaler Stadtwerken mit einem Zuschuss von 1.533 Euro gefördert.

Das Land NRW hat das Projekt mit 5.113 Euro aus dem REN-Programm gefördert. Den grossen Rest von 25.565 Euro hat der Klimaschutzverein regen e.V., der auch der Betreiber der Anlage ist, mit einem Kredit aus dem 100.000-Dächer Programm der Bundesregierung und nicht zuletzt mit Mitteln aus der Vereinskasse finanziert. Die Tilgung des Kredits erfolgt durch den Verkauf der ins Netz eingespeisten Energie.

Ohne Herrn Dr. Leitzig, Kinderarzt ebenda, der sich innerhalb der Klinikverwaltung (Klinikum Wuppertal GmbH) für dieses Projekt eingesetzt hat, und damit erst die Voraussetzungen dafür schuf, dass die Klinikum Wuppertal GmbH in einem langfristigen Vertrag die benötigte Dachfläche unentgeltlich zur Verfügung stellte, wäre das Projekt gar nicht erst zustande gekommen. Danke!

Dank gilt auch den Schülerinnen und Schülern aus dem Technikkurs der Erich-Fried-Gesamtschule, die in den Sommerferien  2001 unter Anleitung ihres Lehrers Dipl.-Ing. Kristian Bisek von der Städtischen Erich-Fried-Gesamtschule Wuppertal-Ronsdorf, von Dipl.-Ing. Wolfram Joerges von der Solarwerkstatt Wuppertal und Herrn Krutzke vom Fachbereich Umwelttechnik der FHTW-Berlin die Fotovoltaikanlage errichtet haben.

In der Eingangshalle der Kinderklinik informiert eine Anzeigetafel über technische Daten der Solaranlage, sowie über den Betriebszustand, Momentanleistung, bisher Eingespeiste Energie und vermiedene CO2-Belastung der Atmosphäre. Diese Tafel wurde von den Wuppertaler Stadtwerken gespendet. Danke!

Die Wechselrichter sind über einen Datenlogger und ein Modem mit dem Telefonnetz verbunden. So werden die Betriebsdaten jederzeit abrufbar, so dass ein möglichst unterbrechungsfreier Betrieb der Anlage sichergestellt werden kann. Auf einer eigenen Website können die aktualisierten Daten jederzeit abgerufen werden.

Kristian Bisek, Klimaschutzverein regen e.V.
Wolfram Jörges, Solarwerkstatt Wuppertal
Wuppertal, Februar 2002

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Gesamtschule Ronsdorf

Erich-Fried-Gesamtschule Ronsdorf In Zusammenarbeit mit der Erich-Fried-Gesamtschule in Wuppertal Ronsdorf wurde 1996 die erste 5 kW-Solaranlage mit Unterstützung von Schülern, Eltern und Lehrern durch die Firmen SOTECH, ALEX und CLEMENS errichtet.

10 Jahre Projekt SONNIG

Ein Beitrag von Kristian Bisek

zum 25-jähigen Bestehen der Städtischen Erich-Fried-Gesamtschule Ronsdorf

1. Projektverlauf

-                     1994 Projektierung des Projekt SONNIG

-                     1995 Modellbau und Planung im Unterricht, Förderanträge, Sponsoren

-                     1996 Schüler, Eltern und Lehrer errichten eine Fotovoltaikanlage

-                     1997 Ronsdorfer Solarpfad wird mit 11 Stationen eröffnet

-                     1998 Erweiterung des Ronsdorfer Solarpfads auf 25 Stationen

-                     1999 SONNIG-Daten online im Internet

-                     2000 Erweiterung der Solaranlage um Strahlungssensor

-                     2001 Erweiterung des Ronsdorfer Solarpfads auf 50 Stationen

-                     2002 Schüler errichten eine Fotovoltaikanlage auf der neuen Kinderklinik

-                     2003 Verarbeitung von Daten im Unterricht

-                     2004 10-Jahre Projekt SONNIG

-                     2005 Erhöhung der Leistung nach Erneuerung der Module

-                     2016 20-Jahre Projekt SONNIG

2. Schüler planen eine Solaranlage

An der Städtischen Erich-Fried-Gesamtschule in Ronsdorf sollte 1994 eine Fotovoltaikanlage errichtet werden. Politischer Hintergrund war damals die lokale Agenda 21. Im Rahmen des Klimaschutzabkommens (Aalborg Charta)hatten sich viele Städte verpflichtet, den Ausstoß an Treibhausgasen zu mindern. Schüler, Eltern und Lehrer begannen einen Beitrag zur Verringerung des Treibhausgases CO₂ zu planen. Der Förderverein der Schule stand dem Projekt anfangs skeptisch gegenüber. Nur wenige Handwerksbetriebe waren in der Lage Solartechnik anzubieten. Förderprogramme zur Breitenförderung der Solarenergie existierten zu diesem Zeitpunkt weder auf Bundes-, Landes- noch kommunaler Ebene. Die erste netzgekoppelte Fotovoltaikanlage in Wuppertal war 1992 von dem kleinen gemeinnützigen Verein namens "regen e.V." (abgeleitet von regenerativer Energie) mit Unterstützung des Landes Nordrhein-Westfalen errichtet worden. Dieser Verein übernahm im Jahr 1994 die Projektierung einer großen Fotovoltaikanlage auf dem Dach der Schule. Mehr Informationen dazu siehe: http://www.efg.wtal.de/SOLAR/son1.htm

Zunächst bauten Schüler des zehnten Jahrgangs im Technikunterricht ein Maßstab getreues Funktionsmodell und präsentierten es auf Schulveranstaltungen. Eltern und Lehrer hatte kaum eine genaue Vorstellung von der Dimension und den Kosten einer Fotovoltaikanlage Ronsdorfer Handwerks betriebe meldeten Interesse an und wurden als Sponsoren gewonnen. Förderprogramme vom Land und dem lokalen Energieversorger kamen 1996 hinzu und machten eine 100-prozentige Finanzierung des Projekts möglich.          Ein Gestattungsvertrag wurden mit der Kommune als Abb. 1: Die Planung beginnt am Modell Gebäudeeigentümer abgeschlossen, Förderanträge (Foto: Ehlert) wurden gestellt und ein Finanzkonzept erstellt.

(siehe auch: Sicher durch den Schulalltag, Beitrag G II 5.1, S. 6)

Beteiligte am Bau der Solaranlage:

Betreiber: Förderverein Gesamtschule Ronsdorf e.V.

Projektidee: Dipl.-Ing. Kristian Bisek, Dr. Klaus Ehlert

Lieferung und Bauleitung: Firma SOTECH, Düsseldorf

Montage: Firma Alex, Wuppertal-Ronsdorf

 Dacharbeiten: Firma Clemens, Wuppertal-Ronsdorf

Baustoffe: Firma Urspruch, Wuppertal Ronsdorf

Schülerinnen und Schüler des Technikkurs 10. Jahrgang 1996           

Zwischenfinanzierung: Stadtsparkasse Wuppertal

Lokale Förderung: Wuppertaler Stadtwerke AG

Landesförderung: REN-Programm Ministerium Bauen und Wohnen

3. Projektidee entwickeln

SONNIG SONnenenergie betriebene Niederspannungserzeugung an der Gesamtschule Ronsdorf

Was fehlte war ein Projektname und eine Projektidee. Die Lehrer Dipl.-Ing. Kristian Bisek und Dr. Klaus Ehlert entwickelten den

Projektnamen SONNIG. Die Idee des Projekts war, die Computer an der Schule ideell mit Strom aus Sonnenenergie zu versorgen.

Zur ganzjährigen Versorgung sämtlicher Computer der Schule für wenigstens 5 Stunden täglich war eine größere Fotovoltaikanlage nötig. Die Anlage sollte elektrische Energie erzeugen, die ins öffentliche Netz eingespeist werden konnte. Nach zweijähriger Vorbereitungszeit wurde 1996 mit Unterstützung von Eltern, Schülern und Handwerkern wie dem Dachdeckermeister Clemens (einer unser ehemaligen Schüler), die erste netzgekoppelteFotovoltaikanlage auf dem Dach der Schule fertig gestellt.

4. Förderverein betreibt Fotovoltaikanlage

Der Förderverein der Schule betreibt diese Fotovoltaikanlage mit einer Spitzenleistung von fünf Kilowatt (kW_p) seit 1996. Die zu erwartende Energiemenge beträgt je nach Sonnenscheindauer zwischen 3.000 und 4.000 Kilowattstunden (kWh) jährlich. Dies entspricht etwa dem Bedarf eines Vierpersonen-Haushaltes. Der Umwelt bleibt jährlich eine Menge von ca. 3 Tonnen des Treibhausgases CO₂ erspart. Die Fotovoltaikanlage steht auf dem Flachdach der Schule und ist genau nach Süden ausgerichtet. Die von der Sonne beschienene Fläche der Solaranlage beträgt 40 m², die benötigte Dachfläche beträgt 200 m². Die fotovoltaisch erzeugte Energie wird ins Netz der Wuppertaler Stadtwerke AG eingespeist. In Wuppertal wurden zu Beginn 56,6 Pfennig, ab dem ab 1. Januar 2001 dann 50,62 Cent pro Kilowattstunde (kWh) erstattet. Diese sogenannte Einspeisevergütung wird entsprechend den Regelungen des Erneuerbare-Energie-Gesetz (EEG) 20 Jahre lang gezahlt.

Der aus Sonnenenergie gewonnene elektrische Strom deckte anfangs indirekt ganzjährig die Versorgung sämtlicher Computer der Schule für 5 Stunden täglich. Dies war leider noch nicht einmal 1% des Gesamtbedarfs der Schule an elektrischer Energie, denn der liegt bei bei ca.

700.000 Kilowattstunden jährlich. Das würde ausreichen um:

-          200 Familienhaushalte zu versorgen oder die

-          Pyramide des Pharao Cheops zu errichten - und das jedes Jahr!

Aber die Gesamtversorgung der Schule mit elektrischer Energie war nicht Ziel des Solarprojekts. Neben einem Beitrag zum Klimaschutz und der Erzeugung von Solarstrom war die Multiplikatorfunktion des Solarprojekts im Stadtteil ein wichtiges Ziel.

5. Didaktik

Der didaktische Zweck der Fotovoltaikanlage steht jedoch im Vordergrund. Folgende didaktische Aspekte werden mit dem Solarprojekt an unserer Schule deutlich:

-          die Anzeige der momentan erzeugten Leistung,

-          die Anzeige der bisher ins Netz eingespeisten Energie,

-          die Verarbeitung der Solardaten im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht,

-          die Berechnung der Menge des der Umwelt ersparten Treibhausgases CO_2,

-          Vergleich der Leistungsdaten benachbarter Fotovoltaikanlagen,

-          die Demonstration des Potentials an erneuerbarer Energie,

-          die auf dem Gebäude der Schule gewonnen werden kann,

-          die Beobachtung der Energiegewinnung und direkten Nutzung der Sonnenenergie,

-          die Information über Klimaschutz und Minderung der CO₂-Belastung,

-          die Demonstration dezentraler Energieversorgung und Verringerung von Energietransportverlusten bzw.      Umspannungsverlusten.

Bei einem Rückblick auf die gesetzten Ziele kann nach 10 Jahren folgendes festgestellt werden. Die Computer der Schule können schon längst nicht mehr mit der von der Fotovoltaikanlage gewonnenen Energie betrieben werden. Dazu ist ihre Zahl mittlerweile zu groß geworden. Ein wirtschaftliches Ziel wurde jedoch unmittelbar und nicht erst nach zehn Jahren erreicht. Der Förderverein der Schule konnte die Fotovoltaikanlage ohne finanzielle Lasten übernehmen und freut sich jedes Jahr - und das für die Dauer von insgesamt 20 Jahren gesetzlich garantiert - über 1.500 bis 2.000 Euro Einspeisevergütung vom Energieversorger. Dafür läßt sich so manches in der Bibliothek bewegen oder auch mal ein neuer Computer anschaffen.

6. Solarpfad Ronsdorf

Die Idee eine Fotovoltaikanlage aufs Dach zu bauen wurde von zahlreichen Familien und Firmen im Stadtteil Ronsdorf aufgegriffen. Unter Federführung der Schule wurden die Standorte der thermischen und elektrischen Solaranlagen zum

„Ronsdorfer Solarpfad“ zusammengefaßt. Ausgehend von der Gesamtschule können Interessierte Bürger einen für sie informativen Teil des Solarpfades begehen und Anlagen verschiedener Bauart vergleichen und mit den Betreibern Informationen austauschen. Die erste Führung fand am 1. Mai 1997 statt. In den folgenden Jahren arbeiteten die Schüler an der Erweiterung des Ronsdorfer Solarpfades von anfangs 12 auf 50 Stationen. Bis zum Jahr 2003 wurden im Stadtteil Ronsdorf um die Schule herum insgesamt 50 Fotovoltaikanlagen mit einer Gesamtleistung von 140 Kilowatt Leistung installiert. Das sind 16 % der im gesamten Versorgungsgebiet der Stadt Wuppertal installierten Leistung. Dies waren bis Ende 2003 fast 900 Kilowatt. Vergleicht man nach 10 Jahren Projektlaufzeit den Bestand an Solaranlagen in Stadtteil Ronsdorf läßt sich durch die Multiplikatorfunktion des schulischen Solarprojekts eine deutliche Verdichtung von Solartechnik feststellen. Dazu trägt auch der „Ronsdorfer Solarpfad“ bei.

Eine im Foyer der Schule installierte Anzeigetafel wird täglich von 1200 Schülern, Lehrern und Besuchern passiert. Die aktuellen elektrischen Leistungswerte (Watt) und das Anwachsen der ins Netz eingespeisten Energie (Kilowattstunden) kann jeden Tag beobachtet werden.

Abb. 3: Solardaten öffentlich darstellen

Ein Ziel des Projektes SONNIG ist es, Daten und Erträge anderer Solaranlagen in Ronsdorf oder anderswo zu messen, auszuwerten und zu vergleichen. Im folgenden Kapitel werden Unterrichtsbeispiele gezeigt.

7. Fotovoltaik im naturwissenschaftlichen Unterricht

Didaktische und methodische Überlegungen

Mit dem Bau der Photovoltaikanlage gingen auch Überlegungen zur Einbindung des Themas in den Fachunterricht einher. Es wurden Erfahrungen gesammelt und Ideen entwickelt, die Thematik und die Meßergebnisse im Unterricht zu berücksichtigen. Das betrifft zur Zeit die Fächer Physik, Technik, Chemie, Gesellschaftslehre und Erdkunde.

Besonders bietet das Wahlpflichtfach Naturwissenschaften (Klasse 7-10) an unserer Schule die Möglichkeit ein Konzept rund um die Solaranlage zu entwickeln. Die Themen

Sonnenenergie, Licht, Lichtmessung, Beleuchtung, Photovoltaik, Halbleiter, Silizium, Funktionsweise von Solarzellen wurden unterrichtet. Aber auch für den Unterricht der Sekundarstufe II bietet sich das Thema an. Für einen Physikkurs der gymnasialen Oberstufe kann das Thema einen breiten Bereich  abdecken, denn der Einzugsbereich des Themas ist weit gestreckt vom Hallwachseffekt und Einsteins lichtelektrischem Effekt bis zur Konzeption der ersten Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 5 % und bis hin zur Entwicklung

organischer Solarzellen. Zur experimentellen Behandlung des Themas dient ein „Solar-Experimentierkoffer“ des Arbeitskreis Schulinformation Energie (www.mark-e.de/der_solar_experimentierkoffer.asp) der sich hervorragend einsetzen läßt. Der Koffer ermöglicht es, mit 11 beschriebenen Versuchen, fotovoltaische Grundversuche durchzuführen. Der Solar-Experimentierkoffer enthält die komplette Ausstattung für elf Experimente für 12 bis 16 Schüler und bietet sich für den Einsatz in der Sekundarstufe I an. Im zugehörigen Schülerarbeitsheft finden Ihre Schüler die Versuchsanleitungen, Diagramme und Hinweise für die Versuchsaufnahme und auswertung. Im Lehrerheft finden Sie verschiedene Möglichkeiten für den Themeneinstieg sowie Anregungen für die Umsetzung im Unterricht. Der eigenen Kreativität sind keine Grenzen gesetzt. Allein die Messung der Beleuchtungsstärke führt schnell auch in den Bereich des Energiesparens.

 

8. Solardatenverarbeitung im Unterricht

Die Schüler arbeiten an der Auswertung und dem Vergleich der Leistungsdaten der Anlage mit anderen Fotovoltaikanlagen. Ziel ist es, Kriterien für die Optimierung von Solaranlagen zu gewinnen. Dazu übertragen sie die Daten in Excel-Tabellen, um eine Vergleichbarkeit zu ermöglichen. Die Datenerfassung erfolgt am Wechselrichter der Fotovoltaikanlage, bei dem folgende Daten abgefragt werden können:

-                     Aktuelle Leistung,

-                     Tages-/Monatsspitzenleistung,

-                     aktuelle Solarspannung, -strom,

-                     Solarstrahlung und Modultemperatur, - Tages-/Monats/Jahresgesamtarbeit.

 

 

Alle 28 Tage werden die Daten in einen externen Rechner übertragen und weiterverarbeitet. Wir arbeiten mit einer Software, die es auch ermöglicht, die Daten als ASCII-Datei zu exportieren. So stellen wir die Meßdaten bis 2005 im INTERNET zur Verfügung: www.efg.wtal.de/SOLAR/son1.htm Die Schüler können die Daten aus dem INTERNET abrufen und in einer Tabellenkalkulation (z. B. EXCEL-Tabellen) verarbeiten.

Abb. 6: Vergleich der monatlichen Solarerträge in den Jahren 1997 (links) bis 2003 (rechts):

der Juli 1999 war mit 530 kWh fast doppelt so sonnig wie der Juli 1998 mit 274 kWh.

Integriert man die Fläche unter den Leistungskurven, so gewinnt man den Wert der elektrischen Arbeit in Kilowattstunden, die von der Solaranlage an diesem Tages ins Netz eingespeist wurde. Dazu übertragen die Schüler die Daten aus dem Internet in Spalten einer EXCEL-Tabelle. Die Daten sind in einem Zeitraster von zehn Minuten abgelegt. Die Summe der Daten braucht also nur noch durch das Zeitintervall von einer sechstel Stunde geteilt werden. Ein einfache Verfahren, das auch von Schülern der Sekundarstufe I durchgeführt wird.

An dem bewölkten 12. Juli 2003 wurden 13,85 Kilowattstunden, an dem unbewölkten 14. Juli 2003 wurden 22,06 Kilowattstunden Energie gewonnen.

Ob nun ein Sommer wirklich verregnet war oder nicht wird im Folgenden deutlich. So war das Jahr 2003 das insgesamt ertragreichste Jahr der letzten zehn Jahre. Mit 3287 Kilowattstunden war es um 20 % sonniger als das Jahr 2002 mit 2655 Kilowattstunden.

 

9. Weiter Unterrichtsbeispiele

Der Bezug zum Lehrplan Physik des zehnten Jahrgangs sind die Themen elektrische Arbeit und Leistung. Die Schüler sollten diese Begriffe auseinanderhalten können, was manchen "Experten" schwer fällt. Beim Thema Halbleitertechnik ist die Behandlung der Effekte an der p-n-Grenzschicht vorgesehen. Der fotovoltaische Effekt vermittelt die theoretische Grundlage der Solartechnik. In der Chemie geht’s um Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie. Elektrolyse und Wasserstofftechnologie, Solarwasserstoff und Brennstoffzellen.

                  Der Sommer 2003 war mit über 45 Grad Celsius der heißeste in zehn Jahren.

Wirtschaftsgeographie thematisiert die Energiequellen und Energieströme weltweit. Solartechnologie könnte in Zukunft Lücken in der Energieversorgung abgelegener Gebiete schließen. Dabei sind Sonnenscheindauer und Sonnenstrahlung interessante Parameter. So beträgt die Sonnenscheindauer in Nordrhein-Westfalen zwischen 1.300 und 1.600 Stunden pro Jahr, in Baden-Württemberg bis zu 1.900 Stunden pro Jahr. Die Solarstrahlung erreicht in Deutschland Werte zwischen 800 und 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr. In Gebieten zwischen 20. und 40. Breitengrads, zum Beispiel in der Sahara aber auch im Himalaja, liegen die Werte zwischen 2.000 und 2.500 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.

Abb. 10: Die Grafiken zeigen den Tagesverlauf der Solarstrahlung (Watt pro Quadratmeter) Auch die Geschichte der Fotovoltaik ist höchst interessant. Der fotovoltaische Effekt wurde schon 1839 von dem französischen Physiker Henry Becquerel entdeckt. Albert Einstein konnte im Jahr 1905 den fotovoltaischen Effekt theoretisch erklären. Parallel zu Entwicklung der Halbleitertechnik und des ersten Transistors wurde 1954 die erste Silizium-Solarzelle hergestellt. Dies war die Voraussetzung für die solare Energieversorgung von Satelliten. Der amerikanische Satellit Vanguard I war 1958 der erste, der durch fotovoltaische Zellen versorgt wurde. Heute wird die Internationale Raumstation (ISS) mit elektrischer Energie versorgt. Ins deutsche Verbundnetz speisen Fotovoltaikanlagen jährlich circa 280 Millionen Kilowattstunden ein.

Dieser Beitrag wurde mit freundlicher Genehmigung entnommen aus:

Bisek, K.: Schuldach mit Solaranlage - regenerative Energienutzung. Rechtsfragen,

Sicherungsmaßnahmen, Unfallprävention klären. In: Sicher durch den Schulalltag. Raabe Verlag Berlin Oktober 2003

Bisek, K.: SONNIG geht´s prima. Schüler installieren eine Solaranlage. In: Sicher durch den Schulalltag. Raabe Verlag Berlin März 2004

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Adlerbrücke

Im Sommer 1999 ist die erste Fotovoltaikanlage auf dem Wuppertaler Schwebebahnhof Adlerbrücke in Zusammenarbeit mit den Wuppertaler Stadtwerken (WSW) ans Netz gegangen.

 

Schwerpunkte des Projekts

• Verbindung von öffentlichem Personennahverkehr und Solartechnik
• Integration der Solartechnik in die Bahnhofsarchitektur
• Imageförderung der Wuppertaler Schwebebahn
• Beitrag zur dezentralen Energieversorgung und zum Klimaschutz
• Einsparung der Kosten für Glasflächen und Montage
• Öffentlichkeitswirksame Anzeige der Energiegewinnung
• Multiplikator für die Idee der solaren Stromerzeugung
• Erschließung neuer Anwendungsgebiete für die Fotovoltaik

 

“Die Idee, die weltbekannte Wuppertaler Schwebebahn im Zuge der Modernisierung mit einer Photovoltaikanlage auszurüsten, zeigt anschaulich, daß umweltfreundliche Personenbeförderungsmittel und ökologisch ausgerüstete Energietechnik eine sinnvolle Einheit bilden können.
 
Die vorgesehene Photovoltaikanlage wird dazu beitragen, das Image der Wuppertaler Schwebebahn weiter zu fördern. Umgekehrt stellt die Schwebebahn einen wichtigen Multiplikator für die Idee der solaren Stromerzeugung dar. Die Besonderheiten des Projekts eignen sich auch, neue Anwendungsgebiete für die Photovoltaik zu erschließen.”

(Dr. Michael Vesper, 26. März 1998)

 

Projektbeschreibung Fotovoltaikanlage des Schwebebahnhofs Adlerbrücke

Im Rahmen der Jahrhunderterneuerung der Wuppertaler Schwebebahn ist der Bahnhof Adlerbrücke mit einer Solaranlage ausgestattet worden.

Anstelle der üblichen Überkopfverglasung der Bahnsteige wurden teiltransparente Solarmodule montiert, die elektrischen Strom aus Sonnenlicht erzeugen und ins Netz der Wuppertaler Stadtwerke AG einspeisen. 18 Stück dieser 3,87 Meter langen "und damit vielleicht längsten Solarmodule der Welt" Module sind auf dem Dach der erneuerten Schwebebahnhaltestelle Adlerbrücke installiert.

Diese Solarmodule sind in der Solarmodulfabrik der Firma Pilkington Solar in Gelsenkirchen hergestellt worden. Sie entwickeln eine Leistung von je 265 Watt. Dazu wurde ein besonders Herstellungsverfahren entwickelt. Die üblichen Glasflächen wurden durch teiltransparenten Solarmodule ersetzt, die in Fassaden und Dächern eine in Zukunft kostengünstige Anwendung darstellen. Durch den hohen Publikumsverkehr in dem Schwebebahnhof wird eine besonders öffentlichkeitswirksame Darstellung der Gewinnung erneuerbarer Energie erreicht.

Kurz gesagt, Solarenergie zum Begreifen. Die Programme zur Breitenförderung der Solarenergiehaben in Wuppertal haben zum Bau von vielen privaten und gewerblichen Anlagen geführt. Das Projekt Adlerbrücke soll nicht nur eine gute Werbung für die direkte Nutzung der Sonnenenergie sein, sondern durch seine möglichen Folgeprojekte deutlich zur Marktvergrößerung beitragen.

Das Pilotprojekt wird federführend vom Verein für Klimaschutz regen e.V. getragen. Weitere Partner bei der Verwirklichung des Projektes sind das Ministerium für Bauen und Wohnen, die Wuppertaler Stadtwerke AG, die AG Solarer Umbau der Wuppertaler Jungsozialisten, der Energiewende e.V. Wuppertal und der ASTA AK-Solar der BUGH Wuppertal. Dieses Pilotprojekt soll als Vorläufer für die Ausstattung weiterer Bahnhöfe mit Solaranlagen, soweit Denkmalschutz und Wirtschaftlichkeit dies zulassen, dienen.

Arbeitsgruppe Solaranlage Adlerbrücke

Initiatoren:
AG Solarer Umbau der Wuppertaler Jungsozialisten AStA AK-Solar der BUGH Wuppertal Energiewende e.V. Wuppertal Ministerium für Bauen und Wohnen NRW Betreiber: Verein zur Förderung regenerative Energien regen e.V. Wuppertaler Stadtwerke AG

Firmen:
Architekturbüro Schuster, Düsseldorf Industrie- und Versorgungstechnik Weiner + Reimann GmbH Karschny Elektronik GmbH, Breiholz Pilkington Solar International GmbH, Köln Solarwerkstatt Wuppertal Thyssen Klönne

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Gesamtschule Else Lasker-Schüler

Projektbeschreibung

Sonnige Else Fotovoltaikanlage der Städtischen Gesamtschule Else Lasker-Schüler

Am 7. Dezember 2004 wurde die Solaranlage einschließlich der aktuell fertiggestellten Anzeigetafel der Öffentlichkeit übergeben. Sie ist jetzt zu besichtigen in der Else-Lasker-Schüler-Gesamtschule, Else-Lasker-Schülerstaße 30, Wuppertal-Elberfeld.

Was lange währt, wird endlich gut ! Geschafft, wir haben unsere neue Solaranlage, eine Fotovoltaikanlage. Mit ihr wird die eingestrahlte Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt. Sie ist ein Gemeinschaftswerk der Städtischen Gesamtschule Else Lasker-Schüler und des Wuppertaler Klimaschutzvereins regen e. V., der die Anlage finanziert hat und sie auch betreiben wird. Dank der Wuppertaler Stadtwerke können nun auch die aktuellen Daten der Solaranlage im Foyer der Schule angezeigt werden. Eine im Foyer der Schule installierte Anzeigetafel wird täglich von 1200 Schülern, Lehrern und Besuchern passiert. Die aktuellen elektrischen Leistungswerte (Watt) und das Anwachsen der ins Netz eingespeisten Energie (Kilowattstunden) kann jeden Tag beobachtet werden.

Direkt nach den Osterferien 2003 ging es los. Gamal Makhloufi (12), Dominik Martilotti (12), Gesa Brüssermann, Vera Lewandowsky, Sven Henke, Luisa Tasche, Berkan Genc, Alper Agtas, Hatice Acar, Dahud Faroun (alle 10f), allesamt Schüler aus verschiedenen Physik-Kursen, schleppten 18 mehr als 2 m² große Solarmodule und bis zu 6 m lange Alu-Profile auf das Else-Dach.

Hier mussten unter fachkundiger Anleitung von Solar-Ingenieur Wolfram Jörges von der Wuppertaler Solarwerkstatt die Alu-Profile zu großen Gestellen zusammengebaut werden, was einiges an Bohren, Sägen und Schrauben notwendig machte. Hierbei zeigten die Mädchen, dass sie auch bei diesen Arbeiten gut mit den Jungs mithalten können. Leider spielte das Wetter nicht immer so ganz mit, so dass von den Akteuren auch eine gewisse „Regen- und Windfestigkeit„ gefordert wurde. Außerdem scheuten sich die Schüler auch nicht, auf dem Boden knieend und liegend zu arbeiten, was sie ja (im Physik-Unterricht) normalerweise nicht tun.

Als Verstärkung kamen nach einigen Tagen noch Dennis Addamo, Cengiz Colak und Marius Pich (10c) dazu.
Innerhalb von etwa einer Woche war das Werk vollbracht, die ca. 40 m² große Anlage montiert. Jetzt musste Ing. Jörges nur noch den Wechselrichter, der den erzeugten Gleich- in Wechselstrom verwandelt, montieren und die elektrischen Anschlüsse vorbereiten.

Besten Dank an alle Helfer/innen !

 

Einige Daten der Fotovoltaikanlage:
Leistung: max. 3 kW
Module: 18 Stück polykristalline Solarmodule a 170 Watt (Modul alfasolar 170 P)
Fläche: ca. 40 m²
Erwartete Energie: ca. 2250 kWh pro Jahr

Kosten: ca. 21.500 Euro
Zuschüsse: 1.500 Euro von der Wuppertaler Stadtwerke AG , vom Land NRW 3.600 Euro aus dem REN-Programm
Finanzierung: 20 % durch Zuschüsse, 80 % über Kredite aus dem 100.000-Dächer-Programm der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)

Heribert Haman, Städtische Gesamtschule Else Lasker-Schüler Wuppertal-Elberfeld
Kristian Bisek, Klimaschutzverein regen e.V.
Wolfram Jörges, Solarwerkstatt Wuppertal
Wuppertal, 2003/2004

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Wuppertal-Vohwinkel, Lienhard-Platz

Bereits 1994 hat regen e.V. seine erste netzgekoppelte Fotovoltaikanlage in Betrieb genommen. Die Anlage ist nach 24 Jahren immer noch in Betrieb und hat in dieser Zeit über 20.000 Kilowattstunden elektrische Energie ins Netz der Wuppertaler Stadtwerke eingespeist. Der Standort ist am S-Bahnhof in Wuppertal-Vohwinkel, Lienhard-Platz.