Foto: Thomas Fritsch

Da haben sich zwei Seiten gefunden, die gemeinsam die Welt ein bisschen besser machen wollen...

Da haben sich zwei Seiten gefunden, die gemeinsam die Welt ein bisschen besser machen wollen: Manuel Ehnes und Björn Steiner haben schon vier Mal Preise beim Regionalwettbewerb Jugend forscht / Schüler experimentieren abgeräumt – die Schnepf
Planungsgruppe setzt innovative Energiesysteme für Funktionsbauten in Industrie, Gewerbe und kommunaler Hand um. Gemeinsam erschließt das ungewöhnliche „Joint Venture“ gerade „die dritte Dimension“ für Solar-Kraftwerke.

 

Wer jetzt denkt – Kinderkram! – der irrt gewaltig. Wäre das, was die beiden 14-jährigen Gymnasiasten Manuel und Björn in diesem Jahr als Projektarbeit bei „Jugend forscht“ (erfolgreich; 1. Platz im Bereich „Technik“ – mit Sonderpreis vom Verein Deutscher Ingenieure) eingereicht haben, eine Diplom-Arbeit gewesen, „hätten sie mit Sicherheit bestanden“, sagt Martin Palmer, selbst Diplom-Ingenieur Versorgungstechnik, der das Nachwuchs-Forscher-Duo auf Seiten der Schnepf Planungsgruppe betreut. Und verweist darauf, dass die Patentschrift für die „Solarbäume“ von Manuel und Björn bereits beim Patentamt eingereicht sei. Denn das Marktpotential für diese einzigartigen, vertikalen Solar-Kraftwerke dürfte ziemlich gewaltig sein.


Wäre die Fläche Nagolds komplett mit konventionellen Solarmodulen bedeckt, haben die beiden Jungforscher berechnet, könnte man die dadurch verbrauchte Fläche auf cirka 20 Prozent, die Größe Öschelbronns (Ortsteil von Gäufelden; Kreis Böbligen) reduzieren – würde man mit den Solarmodulen „in die dritte Dimension“, also „nach oben“, gehen. „Die Flächenersparnis wäre einfach gewaltig.“ Ultimativ ein Zukunftsthema also in Zeiten, in denen Flächenverbräuche – ganz gleich wofür – in der Gesellschaft immer kritischer gesehen werden.

Allerdings reicht es nicht, einfach beliebig viele Solar-Panels vertikal übereinander anzuordnen – das hatten Manuel und Björn schon bei ihrem ersten „Fotovoltaik for Future“-Projekt vor einem Jahr herausgefunden: Es braucht eine „intelligente“ Form der einzelnen Solar-Panels, die dann auch noch im richtigen Abstand und Winkel zueinander – und zur Sonne – an ihrem „Baumstamm“ angebracht werden müssten, um die wirklich optimale Strom-Ausbeute zu erzielen. Denn – das ist wohl selbsterklärend: beschatten sich die „Solar-Blätter“ gegenseitig, wird die Strom-Ausbeute geringer. Es müsste also ein „Optimum“ zwischen Form der „Blätter“ und ihrer jeweiligen Anordnung sowie Ausrichtung geben, mit denen sich die auf den Blättern befindlichen Solar-Module der Sonne zuwenden.

Ein Fall für Experimente. Endlose Versuchsreihen. Genau da kam nach dem ersten Sieg bei „Jugend forscht“ letztes Jahr die Schnepf Planungsgruppe für die beiden Jungforscher ins Spiel: Klaus Schnepf hatte den Zeitungsartikel über das so innovative Bionik-Projekt des Forscher-Duos gelesen, war sofort vom Potential den Projekts „elektrisiert“. Und ließ auf einem Teil seines Firmengeländes auf dem Nagolder Wolfsberg das für die nun notwendigen Versuchsreihen benötigte Experimentier- Feld einrichten: Gleich drei der „Solarbäume“ konnten hier aufgestellt werden – eines als „Referenz-Objekt“ in einer Standard-Ausstattung; zwei weitere mit Modifikationen etwa bei der Neigung / Ausstattung der „Solar-Blätter“ (angebrachte Dioden zum Beispiel verhindern an beschatteten Solar-Panels ein Abschalten der Stromproduktion) oder der „Nachführung“ der Blätter nach dem jeweiligen Sonnenstand.

Was beim Lesen des sehr detaillierten (und beeindruckenden) Projekt-Berichts der beiden 14-Jährigen auffällt: Die gesamte Forschungsarbeit war (und ist) extrem interdisziplinär angelegt. Die „Blätter“ ihrer Solarbäume haben sie selbst mit Hilfe eine 3D-Druckers erstellt – inklusive der Ermittlung des idealen, witterungsbeständigen Materials für den Außeneinsatz ihrer Solar-Bäume. Am 3D-Drucker entstanden auch zum Beispiel die (extrem exakt berechneten) Zahnräder für den Dreh-Mechanismus der kompletten Solar-Bäume – nachdem sie diese in einem CAD-Programm ebenfalls eigens designt hatten. Für die exakte Nachführung der Solarbäume nach dem Sonnenstand musste ein spezielles Steuerprogramm geschrieben werden – auch das leisteten die Schüler selbständig.

Wie auch die Ausstattung ihrer „Versuchs-Bäume“ mit Elektronik und Sensoren, unterstützt vom Jugendforschungszentrum Schwarzwald-Schönbuch , sowie die Übertragung der in den verschiedenen Versuchs-Reihen ermittelten Daten in verschiedene Auswertungs-Programme – um die alle fünf Minuten im Freiland-Versuch erhobenen Daten auch qualifiziert bewerten zu können. Übrigens: Vollständig im Internet – denn alle Daten gehen in Echtzeit auf eine Website, so dass die beiden
Jungs ihr Freiland-Versuchsfeld auf dem Wolfsberg komplett von daheim aus, auch via Webcam, überwachen können. Absolute Forschungs-Königsklasse!

Und genau diese Auswertungen sind es denn auch, die einen letztlich nur noch staunen lassen: Minutiös lässt sich ablesen, wie sich beispielsweise durch den erwähnten Einbau der Dioden die Stromausbeute eben mal von den 100 Prozent des Referenz-Solarbaums (ohne Dioden) auf 250 Prozent steigern ließ. Und noch mehr Potential steckt in der Nachführung der Solarbäume mittels exakt getimten Motor nach dem Sonnenstand – wie viel genau, dass sollen die weiteren Testläufe in den kommenden Monaten zeigen. Denn bis die Nagolder Solarbäume dann wirklich einmal „marktreif“ auch für den großtechnischen Einsatz sein werden, werden Manuel und Björn sicher noch so manchen weiteren Forschungseinsatz leisten müssen.

Autor: Axel H. Kunert Fotos: Thomas Fritsch

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