¹ Technische Universität München
² Technische Universität München
Experimente zum Thema Photovoltaiksysteme
Der Ausbau der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung nimmt weltweit stetig zu. Besonders Photovoltaik (PV) gewinnt aufgrund stark gesunkener Anlagenpreise immer mehr an Bedeutung – von kleinen privaten Anwendungen wie Balkonkraftwerken bis hin zu großen Freiflächenanlagen. Die grundlegenden Komponenten und Funktionsprinzipien sind dabei stets sehr ähnlich.
In diesem Workshop werden die zentralen Bestandteile von Photovoltaiksystemen praxisnah und experimentell untersucht. Im Mittelpunkt stehen schülerzentrierte Experimente in Gruppenarbeit, die sich direkt für den Einsatz im Unterricht eignen.
Thematische Schwerpunkte des Workshops sind: U-I-Kennlinie von PV-Modulen, Funktionsweise von MPP-Trackern und Funktionsweise von Wechselrichtern.
Im ersten Experiment analysieren die Teilnehmenden ein PV-Modul hinsichtlich U-I-Kennlinie und Maximum Power Point (MPP) bei verschiedenen Rahmenbedingungen und machen sich dabei mit der grundlegenden Messtechnik vertraut. In weiteren Experimenten werden MPP-Tracker und Wechselrichter mithilfe dafür entwickelter Platinen untersucht. Für alle Versuche wurden geeignete und zugleich kostengünstige Komponenten ausgewählt bzw. teilweise selbst entwickelt. Sämtliche Experimente wurden bereits erfolgreich mit Schüler- und Studierendengruppen erprobt und eignen sich zum Beispiel hervorragend für die 8. und 11. Jahrgangsstufe.
Zu den Personen
Stephan Baur ist Diplom-Physiker und seit mehr als 15 Jahren als Gymnasiallehrer für Mathematik, Physik und Informatik tätig. Parallel dazu arbeitet er als Autor beim Bergverlag Rother sowie als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme an der Technischen Universität München (TUM). Dort promoviert er im Bereich dezentrale Energieversorgung in Entwicklungsländern und engagiert sich besonders in der praxisnahen Hochschullehre. So entwickelte und betreute er unter anderem das Praktikum „Dezentrale Energiesysteme“ und wirkte am Aufbau des DBU-Schülerlabors mit. Seit vielen Jahren unterstützt Stephan Baur zudem Bildungseinrichtungen in Ländern wie Nepal, Togo, Simbabwe und Burkina Faso. Ein Schwerpunkt seiner Arbeit liegt auf der Entwicklung innovativer Experimente und entsprechender Lehrkonzepte. Für sein Engagement als Lehrer wurde er 2024 mit dem Klaus-von-Klitzing-Preis ausgezeichnet.
Maximilian Hock ist Doktorand am Lehrstuhl für Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme an der Technischen Universität München (TUM) und arbeitet im Forschungsteam CoSES zu Themen der Verteilnetzsimulation und Künstlichen Intelligenz. Er studierte Elektrotechnik und Informationstechnik und schloss sein Masterstudium im Jahr 2024 ab. Im Rahmen des Bildungsprojekts EduGrid verantwortete er zunächst die technische Entwicklung und Produktion der Hardware für die zugehörigen Experimentierkästen. Die entstandenen Lehrkonzepte erprobte er anschließend mit Kollegen während eines Auslandsaufenthalts in Ghana in der Praxis. Aktuell passt er gemeinsam mit Studierenden das Lehrmaterial von EduGrid für den Einsatz an deutschen Schulen an. Zudem war er 2026 an der Gründung des gemeinnützigen Vereins EduGrid e. V. beteiligt, der sich der offenen und frei zugänglichen Bildung im Bereich erneuerbarer Energien widmet.