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Neue Solarfassaden erzeugen bis zu 50 Prozent mehr Strom

© HTWK Leipzig, A. Heller© HTWK Leipzig, A. HellerLeipzig – Solaranlagen befinden sich meist auf Hausdächern, da hier die Sonneneinstrahlung am höchsten ist. Das große Potential der Gebäudefassaden bleibt weitgehend ungenutzt. Forschende am Fraunhofer-CSP und an der HTWK Leipzig haben nun herausgefunden, wie der Ertrag von PV-Elementen an Fassaden deutlich gesteigert werden kann.

Dass PV-Anlagen in Fassaden integriert werden können, ist bekannt. Obwohl es dort viel ungenutzt Fläche gibt, wird diese Möglichkeit derzeit noch viel zu selten genutzt. Die im Projekt SOLAR.shell entwickelte Solarfassade mit neuer Facetten-Optik ermöglicht deutlich höhere Stromerträge.

Neuartige Solarfassade liefert bis zu 50 Prozent mehr Sonnenenergie
Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle haben gemeinsam mit Architekten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) eine Solarfassade neuartige präsentiert, „Die Photovoltaikelemente, die in diese Fassade integriert sind, liefern bis zu 50 Prozent mehr Sonnenenergie als planar an Gebäudewänden angebrachte Solarmodule«, sagt Sebastian Schindler, Projektleiter am Fraunhofer CSP. Die Idee und Entwürfe entwickelten die Architekten der Hochschule.

Dazu musste u.a. geklärt werden, wie die Photovoltaik-Element gekippt sein müssen, damit diese möglichst viel Sonnenstrahlung abbekommen. Auch die optimale Größe der Solarmodule, d.h. wie viele Solarzellen sollten sie enthalten, musste festgelegt werden. Die Ergebnisse wurden in einem 2x3 Meter großen Demonstrator aus Aluminium-Verbundplatten gezeigt, in den insgesamt neun Solarmodule eingelassen sind. Die Fraunhofer-Experten standen mit ihrem Know-how, Rat und Tat zur Seite. Die verwendeten Photovoltaikelemente stammen ebenfalls aus dem Fraunhofer CSP.

Solarmodule auch für Betonfassaden geeignet
Auch für Betonfassaden haben die Forschenden entsprechende Möglichkeiten entwickelt, Photovoltaikelemente zu integrieren. Genauer gesagt für Fassaden aus Carbonbeton: Dieser wurde von einem mehr als 150 Partner umfassenden Konsortium im Projekt »C³ – Carbon Concrete Composite« entwickelt. Statt Stahldrähte verleihen dabei Carbonfasern dem Beton die nötige Stabilität.

Drei unterschiedliche Konzepte und Verfahren wurden erarbeitet, um die PV-Elemente in die Fassadenteile zu integrieren: So können die Solarmodule direkt mit in die Betonteile eingegossen oder aber auf die Betonplatten laminiert oder geklebt werden. Auch ist es möglich, die Module mit Druckknöpfen, Schraubverbindungen oder anderen Methoden an den Betonplatten zu befestigen – auf diese Weise lassen sie sich für Wartungen oder Reparaturen leicht abnehmen. „Wir konnten zeigen, dass alle drei Befestigungsmöglichkeiten technisch machbar sind“, fasst Schindler zusammen.

Nachfolgeprojekt SOLARcon: Betonfassaden 2.0 – PV-Integration in Fertigbeton
Im Nachfolgeprojekt SOLARcon,ebenfalls gemeinsam mit der HTWK Leipzig und der TU Dresden sowie zwei Unternehmenspartnern, etablieren die Fraunhofer-Experten nun seit November 2019 marktreife Lösungen für die Integration von PV-Modulen in Fertigbetonteile. Weitere Fragen sind zu klären, beispielsweise ob die Befestigung der Solarzelle dauerhaft hält. Die PV-Komponenten und die Schnittstelle zum Beton werden nun mit Langzeittests geprüft (Witterung, Alterung, etc.). Zusätzlich zu diesem experimentellen Ansatz stehen Simulationen auf der Agenda. Über diese können die Experten u.a. berechnen, wie sich Beton und Verbindungsstelle zum PV-Element bei hohen Temperaturen aufheizen oder welche Wind- und Drucklasten auf das Solarmodul wirken.

© IWR, 2020


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10.03.2020

 



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