Projektideen der Ingenieurwissenschaften für Nachhaltigkeit und Bildung erhalten eku-Zukunftspreis 2024
Zwei Teams der Fakultät Ingenieurwissenschaften erhielten im Dezember 2024 für ihr erfolgreich abgeschlossenes Projekt „PAMKOP – Praktische Anwendung der Messtechnik in kooperativen Projektgruppen“ und die Projektidee „AgroMetrics – Messtechnik für nachhaltigen Pflanzenanbau“ den sächsischen »eku – ZUKUNFTSPREIS 2024«.
Mit dem »eku – Zukunftspreis für Energie, Klima, Umwelt 2024« zeichnet das Sächsische Staatsministerium für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft (SMEKUL) jährlich Projekte aus, die vorbildhaft zu einer ökologisch nachhaltigen Entwicklung in Sachsen und zum Schutz von Klima, Ressourcen, Natur und Umwelt beitragen. Die Initiative will ebenso das vielfältige Engagement im Freistaat unterstützen, sichtbar machen und die Kommunikation mit und zwischen den Akteurinnen und Akteuren befördern.
In der Kategorie „Wissenschaft“ konnte sich in diesem Jahr das Team von Prof. Mathias Rudolph (Professur Industrielle Messtechnik, Fakultät ING HTWK Leipzig) über ein Preisgeld für das Projekt „PAMKOP“ freuen.
PAMKOP | Praktische Anwendung der Messtechnik in kooperativen Projektgruppen
Das Grundkonzept des Projektvorhabens bestand in der Erweiterung der bisherigen Lehrformen um eine semesterbegleitende Projektarbeit, bei der eine Gruppe von Studierenden gemeinsam mit Schülerinnen und Schülern Problemstellungen von realen technischen Systemen und Anlagen bearbeiteten.
In zwei Durchläufen (SS23, WS23/24) befassten sich die Projektgruppen mit Themen rund um Agri-Photovoltaik, NIR-Diagnostik, mobiles Laden mittels Photovoltaik und Hydroponik. Agri-Photovoltaik beschreibt die gemeinsame Nutzung von Flächen für landwirtschaftliche Pflanzenproduktion und PV-Stromproduktion. Innerhalb dieses Themas lernten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer wie Messtechnik als Bestandteil der Agri-Photovoltaik unterstützende Funktionen aufweisen kann, beispielsweise durch das Messen der Pflanzengesundheit. Durch den Einsatz einer NIR-Kamera konnten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer Defekte in Solarzellen detektieren. Im Themengebiet mobiles Laden wurden Ladekurven von Akkus eines E-Rollers und E-Bikes durch Aufladung per Netzstrom und Solarfaltmodul aufgenommen. Weitere Projektgruppen beschäftigten sich eingehender mit der Ertragsabschätzung des Solarfaltmoduls an unterschiedlichen Standorten und dem Diebstahlschutz mittels GPS-Sensor. Hydroponik ist eine Form der Pflanzenzucht, die ohne Erde auskommt, indem die Pflanzen über ihre Wurzeln mit einer Wasser-Nährstofflösung versorgt werden. Innerhalb dieses Themas wurden die Teilnehmenden mit dem Aufbau und Betrieb von hydroponischen Systemen vertraut gemacht. Der Schwerpunkt lag dabei auf den eingesetzten mess- und automatisierungstechnischen Systemen, welche einer höheren Effizienz und Kontrolle beim Pflanzenanbau dienen.
Der erste Durchlauf fand ausschließlich mit Studierenden statt. Die Ergebnisse der Evaluation dieses ersten Durchlaufs wurden zur Verbesserung der Aufgabenstellungen und praktischen Versuchsstände für den zweiten Durchlauf genutzt, wobei neben den Studierenden auch Schülerinnen und Schüler teilnahmen.
Das Hauptziel des Projekts, bestand darin, den Praxisbezug in der Lehre zu erhöhen, sowohl für die Studierenden als auch für die Schülerinnen und Schüler. Im Rahmen der zweiten Evaluation sprachen sich 84 % der Studierenden für eine Erhöhung des Praxisbezugs im Vergleich zu herkömmlichen Praktika aus. Unter den Schülerinnen und Schülern vermeldeten 50 % eine Steigerung des Praxisbezugs im Vergleich zu üblichen Schulveranstaltungen. Weitere Ziele waren die Förderung des Interesses an MINT-Studiengängen (bei den Schülerinnen und Schülern), die Steigerung der intrinsischen Motivation, durch die Einnahme einer aktiven Rolle, die nachhaltigere Gestaltung der Wissensvermittlung und die Steigerung der Team- und organisatorischen Fähigkeiten. Die Erreichung dieser Ziele wurde ebenfalls anhand der Evaluation bemessen. Die Ergebnisse fielen zum größten Teil positiv aus, auch wenn definitiv Verbesserungspotenzial besteht.
Feststeht nach Beendigung des Projekts, dass die Entwicklung eines neuen Lernformats Zeit braucht und nicht innerhalb von zwei Durchläufen optimiert werden kann. Die Arbeit an neuen Lernformaten ist somit aufwändig, lohnt sich aber.
Die Projektidee „AgroMetrics“, welche sich aus dem Team von Prof. Rudolph bildete, wurde ebenfalls in der Kategorie „Wissenschaft“ prämiert.
AgroMetrics | Messtechnik für nachhaltigen Pflanzenanbau“
Das Ziel des Projekts besteht in der Entwicklung und Implementierung eines Versuchsstandes, der es ermöglicht, die Wechselwirkung zwischen Organischer Photovoltaik (OPV) und Pflanzenwachstum eingehend zu untersuchen. Konkret liegt der Fokus darauf, die Auswirkungen der Verdunkelung durch semitransparente OPV-Module auf dem Dach eines Gewächshauses auf das Pflanzenwachstum und das Klima innerhalb des Gewächshauses zu analysieren sowie auf der Ermittlung des Stromertrags. Durch die gemeinsame Betrachtung von Pflanzen- und Stromertrag, soll das Potenzial von OPV-Technologien beim Einsatz im Zier- und Nutzpflanzenanbau ermittelt werden.
Aufgebaut werden soll der Versuchsstand auf dem Gelände des Berufsbildungswerks (BBW) Leipzig. Dadurch kann die HTWK von dem Fachwissen der Pflanzenanbauerinnen und - anbauer profitieren. Auf der anderen Seite wird damit das Unterziel verfolgt, den Auszubildenden des BBW praxisnah die Messtechnik und dessen Unterstützungspotenzial näher zu bringen.
Konkret wird der Versuchsaufbau drei Versuchsstände umfassen, alle innerhalb von miniaturisierten Gewächshäusern. Über zwei der drei Versuchsstände werden OPV-Zellen in das Dach eingebracht. Der dritte Versuchsstand bleibt unverschattet und dient als Referenz. Das OPV-Modul des Versuchsstandes eins lädt tagsüber eine Batterie, welche nach Sonnenuntergang eine UV-LED betreibt. Dadurch wird die Wachstumszeit künstlich verlängert. Alle Versuchsstände sollen mit Technik ausgestattet werden, zur Aufnahme von Messwerten wie Helligkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc.