Das Gewächshaus, das sich selbst versorgt
Elektrotechnikstudenten der FH Münster entwickeln energieautarkes Anzuchthaus
Elektroingenieure mit grünem Daumen: (v.r.) Luca Zollhöfer, Jan Sievert, Aaron Winkelmann und Hendrik te Uhle von der FH Münster haben ein (fast) energieautarkes Gewächshaus entwickelt. Prof. Dr. Konrad Mertens unterstützte die Gruppe. (Foto: FH Münster/Jana Bade)
Verschiedene Sensoren messen die Temperatur und Feuchtigkeit innerhalb und außerhalb des Gewächshauses. Ein Display im Schaltschrank gibt Auskunft über die aktuellen Sensorwerte. (Foto: FH Münster/Jana Bade)
Die vier Elektrotechnikstudenten eint ihr Interesse an erneuerbaren Energien. Auf dem Dach ihres Gewächshauses und an der Außenwand installierten sie daher jeweils ein Solarmodul. (Foto: FH Münster/Jana Bade)
Fällt die Innentemperatur unter acht Grad Celsius, wird die Erde im Gewächshaus automatisch über Heizkabel erwärmt. Versteckt hinter den Pflanzen befindet sich außerdem ein Bewässerungsschlauch. (Foto: FH Münster/Jana Bade)
Münster/Steinfurt (19. Mai 2023). Im Mai herrscht Hochbetrieb im Gemüsebeet – vor allem kälteempfindliche Sorten, die im Gewächshaus vorgezogen wurden, können nun ins Freie gepflanzt werden. Bis zu diesem Zeitpunkt haben die jungen Pflanzen mitunter schon viel Pflege erfahren: Sie benötigen ausreichend Wasser, einen hellen Standort und vor allem Wärme. Mit dem damit verbundenen hohen Stromverbrauch haben sich vier Studenten der FH Münster ausgiebig beschäftigt und eine klimafreundliche Lösung entwickelt: Die angehenden Elektroingenieure Hendrik te Uhle, Luca Zollhöfer, Jan Sievert und Aaron Winkelmann haben ein Gewächshaus gebaut, das sich über eine Photovoltaikanlage möglichst selbstständig mit Energie versorgt.
Die Idee kam Zollhöfer auf der Suche nach einem passenden Anzuchthaus für seine Chili-Schoten. „Ich wollte das privat immer schon mal machen und habe mich gefragt, ob ein energieautarkes Gewächshaus realisierbar ist“, berichtet er. Denn gerade Chilis benötigen besonders viel Wärme. Ein passendes Gewächshaus von der Stange fand der Student für diesen Zweck jedoch nicht. Die Lehrveranstaltung Projektmanagement bot schließlich den idealen Rahmen, um gemeinsam mit seinen drei Kommilitonen ein eigenes Projekt auf die Beine zu stellen. Die Studenten eint ihr Interesse an erneuerbaren Energien – sie alle entschieden sich in ihrem Elektrotechnikstudium für die Vertiefungsrichtung Energie- und Automatisierungstechnik. Prof. Dr. Konrad Mertens, Leiter des Labors für Optoelektronik und Sensorik, begleitete das Projekt.
Rund einen Meter lang, 50 Zentimeter breit und 80 Zentimeter hoch ist nun das Ergebnis. Die Außenwände des Mini-Hauses bestehen aus Polycarbonatplatten. „Das ist einfacher zu verarbeiten als Plexiglas“, erklärt Sievert. Gemeinsam mit te Uhle und mit Unterstützung des Werkstatt-Teams des Zentralbereichs Elektrotechnik und Informatik (ZBE) verantwortete er den Bau der Außenkonstruktion. Auf das Dach und an der Seite montierten sie außerdem zwei Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 70 Watt. Die Hauptarbeit von Winkelmann und Zollhöfer verbirgt sich indes in einem Kasten an der Außenwand des Gewächshauses – sie programmierten die Steuereinheit. Dort laufen alle Daten ihrer verbauten Sensoren zusammen: So misst ein Sensor die Feuchtigkeit im Boden, andere erfassen die Temperatur innen, außen und im Boden. Bei weniger als acht Grad Celsius erwärmen schließlich Heizkabel automatisch die Erde, ein Bewässerungssystem versorgt die Pflanzen bei Bedarf mit Wasser. „Die Grundidee ist, Frost zu vermeiden und den Boden nicht zu trocken werden zu lassen. So schaffen wir halbwegs optimale Bedingungen“, erläutert Winkelmann.
Soweit der Plan – bei ihren ersten Tests im Januar stellten sie jedoch fest, dass zwei Solarzellen in dieser Jahreszeit zu wenig Energie liefern. „Die Sonneneinstrahlung und damit der Stromertrag sind einfach zu gering“, erklärt Sievert. „Für mehr Solarmodule haben wir aber leider keinen Platz, da wir sonst den Pflanzen zu viel Licht nehmen.“ Völlig energieautark ist das Gewächshaus zumindest im tiefsten Winter also nicht. Als problematisch erwies sich auch die Luftzirkulation. Ohne Belüftungssystem beschlägt das Gewächshaus aufgrund der höheren Luftfeuchtigkeit schnell von innen. Im Sommer könnte es außerdem zu heiß werden. „Wir würden daher beim nächsten Mal eine andere Isolierung wählen. Außerdem wäre ein Lüfter oder zumindest eine Klappe sinnvoll“, empfiehlt Sievert.
Insgesamt werten die Studenten ihre Projektarbeit dennoch als Erfolgserlebnis. „Für mich war es das erste praktische Projekt und eine interessante Erfahrung. Wir konnten zum Beispiel zuerst unseren Bodensensor nicht mit unserer Software ansteuern. Dann hieß es natürlich erstmal: auf Fehlersuche gehen“, berichtet Zollhöfer. „Teilweise passten die Bauteile auch einfach nicht zusammen. Man lernt ständig dazu“, ergänzt Sievert. Am besten gefiel der Gruppe das gemeinsame Tüfteln. „Das Zusammenarbeiten hat Spaß gemacht. Und als dann am Ende alles funktionierte, war das ein cooler Moment“, betont te Uhle. Auch Mertens ist zufrieden: „Im Großen und Ganzen hat alles wie geplant geklappt. Die Studenten haben sich viele Gedanken gemacht und ihre Aufgaben gut aufgeteilt. Insgesamt war es eine runde Sache und eine gute Teamarbeit.“ Nach Abschluss des Projektes verbleibt das Gewächshaus nun für weitere Testzwecke am Fachbereich.