Living Lab Energy Campus

Sogenannte "erneuerbare" Energieträger werden in Zukunft einen substantiellen Anteil des in Deutschland verbrauchten Stroms ausmachen. Photovoltaik (PV) spielt dabei eine führende Rolle. Insbesondere im urbanen Umfeld ist der Einsatz von Windkraft beschränkt, PV hingegen kann hier aufgrund der exzellenten Integrierbarkeit glänzen. Deshalb ist PV auch im Living Lab Energy Campus (LLEC) der Hauptenergieträger. Alle PV-Anlagen auf dem Campus sind in ein virtuelles LLEC-Stromnetz eingebunden. So kann bilanziell die durch die PV-Anlagen generierte elektrische Energie entweder direkt eingesetzt, mittels Elektrolyse zu Wasserstoff transformiert und gasförmig oder in flüssigem Trägermaterial eingespeichert oder in den Batteriespeichersystemen zwischengespeichert werden. Die Regelung übernimmt die IKT Plattform.

PHOTOVOLTAIK: FORSCHUNGSTHEMEN IM LLEC

Aus Forschungssicht beschäftigen wir uns in erster Linie mit der Performanz der PV-Anlagen, aber auch mit Verlässlichkeit, Alterung und Lebensdauer unterschiedlicher Systeme und Anlagentypen. Dazu haben wir ein Einzelmodul Kennlinien-Messsystem auf dem Büroneubau 2.6 aufgebaut. Dieses ist co-finanziert durch das Land NRW im Rahmen des PV-Reliability Projekts. In diesem Performance- und Reliability-Labor werden Module aus den LLEC-PV-Demonstratoren zur Ermittlung von Degradationsmodellen und Leistungsvorhersagen untersucht. Dort können dann auch Abschattungs- und weiterführende Tests wie PID (Potential Induced Degradation) durchgeführt werden. Ein wichtiges Thema sind in diesem Kontext automatisierbare, bildgebende Verfahren zur Evaluation von Modulschäden (Defekte) und Auswirkungen auf die Modulleistung bzw. hochskaliert auf die Anlagenleistung. Hierfür verwenden wir auch KI (Künstliche Intelligenz)-Methoden und nutzen dabei die Expertise unserer Kolleginnen und Kollegen vom Jülich Supercomputing Centre (JSC). Die neuen Messverfahren und Analysemethoden können anschließend an den PV-Anlagen des LLEC getestet werden.

PHOTOVOLTAIK: DEMONSTRATORANLAGEN IM LLEC

PV-Freiflächenanlagen

Im LLEC nutzen wir aktuell brachliegende Freiflächen auf einem ehemaligen Reaktorgelände auf unserem Campus („Jülicher Entsorgungsgesellschaft für Nuklearanlagen mbH“) zur Errichtung von größeren PV-Kraftwerken mit einer Gesamtkapazität von 1,1 MWp.

Kenngrößen der PV-Freiflächenanlagen

PV auf und an Gebäuden

Darüber hinaus wurden (und werden) PV-Anlagen auf geeigneten Bestandsgebäuden und Neubauten errichtet. Dies erfolgt nicht nur in Form von Dachanlagen, sondern auch im Rahmen innovativer Lösungen, wie bspw. gebäudeintegrierte Fassaden-PV (GIPV), PV in Oberlichtern von Treppenhäusern oder als PV-Pergola auf der Dachterrasse des Schülerlabors JuLab. Am Ende der ersten Projektphase wurden so bislang insgesamt 0,5 MW an Solarkapazität in unterschiedlichen gebäudeintegrierten PV-Anlagen auf dem Jülicher Campus installiert.

Kenngrößen der PV-Dachanlagen

Kenngrößen von PV-Fassaden und PV-Pergola

Duale Flächennutzung: PV-Zaun

Mit zunehmendem Ausbau der Photovoltaik als Energieträger nimmt auch die Flächenkonkurrenz zu. Duale Flächennutzungskonzepte werden in Zukunft immer wichtiger. Daher integrieren auch wir im LLEC PV-Anlagen in unser Energiesystem, die auf bereits genutzten Flächen zum Einsatz kommen können. Hierzu gehört z.B. die vertikal errichtete Zaun-Photovoltaik-Anlage mit knapp 37 kWp. Die Anlage wurde im Jahr 2025 errichtet. Bei optimaler Ausrichtung liegt der PV-Stromertrag im Bereich von bis zu 80% der Leistung vergleichbar großer Flächenmodule. Wie die Flächen neben und zwischen den Zäunen genutzt werden können, hängt natürlich stark von der konkreten Anordnung bzw. den Abständen dazwischen ab. In jedem Fall aber führt die vertikale Anordnung der Module zu ganz neuen Ideen, wie sich sowohl der frei gewordene Platz als auch der durch die Zaunelemente gespendete Schatten nutzen lassen.

Duale Flächennutzung: Agri-Photovoltaik

Ein weiteres Beispiel für eine duale Flächennutzung stellen Agri-Photovoltaik Anlagen dar. In einer solchen Anlage können bestimmte Nutzpflanzen gewinnbringend unter PV-Paneelen angebaut werden und sind geschützt vor Sonne, zu viel Niederschlag oder Unwetter. Seit Mai 2025 gibt es eine solche Agri-PV Anlage auf dem Jülicher Campus. Das System wurde im Rahmen des Living Lab Energy Campus (LLEC) gemeinsam mit IBG-2 entworfen und co-finanziert und ist ein weiterer Demonstrator für innovative PV-Technologien, die in das Energiesystem des Campus integriert werden. Es liefert insgesamt gut 25 kWp. Neben den Untersuchungen an den PV-Modulen selbst bietet das System die Möglichkeit, den Einfluss unterschiedlich transparenter PV-Module auf das Pflanzenwachstum zu untersuchen.

Duale Flächennutzung: PV-Gehweg

Die Synergie zwischen Gehwegen und PV untersuchen wir im LLEC an einem kurzen Stück PV-Gehweg. Hier interessiert uns vor allem die Performanz und die Alterung der PV-Gehwegmodule. Denn Gehwegmodule sind großen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Auch Nässe und Verschmutzung können einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der PV-Module haben.

Übersicht über die PV-Anlagen mit dualer Flächennutzung

Zukünftige PV-Anwendungen

Im weiteren Verlauf des Projekts sollen weitere innovative PV-Konzepte umgesetzt werden. Dies kann in Form von Klein-Demonstrationsanlagen geschehen, oder aber in größeren Systemen, um die PV-Kapazitäten auf dem Campus nachhaltig zu erhöhen. So ist zurzeit beispielsweise eine e PV-Parkplatzüberdachung in Vorbereitung.