ZSW forscht zur Gebäudeintegration von CIGS-Solarmodulen

Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) könnte mit einer neuen EU-Richtlinie ab 2020 einen Aufschwung erleben. Dann müssen alle neuen Nicht-Wohngebäude als „Niedrigstenergiegebäude“ gebaut werden. Auch die Bundesregierung will bis 2050 einen klimaneutralen Gebäudesektor erreichen. Diese Ziele ließen sich ohne einen wesentlichen Anteil Photovoltaik – nicht nur auf dem Dach, sondern auch in der Fassade – nicht erreichen, so das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) am Dienstag. Die Forscher haben ein neues Projekt geschaffen und wollen gemeinsam mit der Industrie besonders geeignete CIGS-Dünnschichtphotovoltaik für Fassadenanwendungen optimieren. Dabei stünden fertigungstechnische und systemtechnische Themen bei der Weiterentwicklung im Vordergrund.

„Im Forschungsprojekt betrachten wir das gesamte System einer Dünnschichtphotovoltaik-Fassade“, erklärt Dieter Geyer, Projektleiter am ZSW. „Wir optimieren das Moduldesign hinsichtlich Energieertrag, Schattentoleranz, Montagefreundlichkeit und Flexibilität der Modulgröße und passen es an die übrigen Systemkomponenten an.“ Sicherheit, Funktionalität und Zuverlässigkeit stünden bei der Untersuchung der elektronischen Komponenten im Vordergrund. Zudem wollten die Forscher das energiewirtschaftliche Potenzial von CIGS-Fassaden hinsichtlich des elektrischen und thermischen Energiebedarfs auf Gebäudeebene prüfen.

Die Stuttgarter Forscher übernehmen die die Auslegungsrechnungen, Labor- und Felduntersuchungen sowie die Erhebung von Betriebsdaten, wie es weiter hieß. Am neuen Institutsgebäude könnten Felduntersuchungen an der CIGS-Fassade vorgenommen werden. Auf dem Testfeld Widderstall würden dann Vergleichsdaten hinsichtlich Funktion und Ertrag durchgeführt. Die Betriebsdaten würden in die Simulation möglicher Beiträge von CIGS-Fassadensystemen zur Deckung des elektrischen Energiebedarfs in verschiedenen Gebäudetypen einfließen. Auch hinterlüftete Photovoltaik-Doppelfassaden und Wärmepumpen würden in das Projekt einbezogen. Die optimierten Fassadenmodule und Systemkomponenten werden am Ende von den Projektpartnern hergestellt, wie die Forscher betonen.

Sie sehen in der gebäudeintegrierten Photovoltaik mit CIGS-Technologie eine Möglichkeit für deutsche Hersteller und Anbieter von Produktionsanlagen, sich einen Massenmarkt zu erschließen. Partner des ZSW sind das Zentrum für angewandte Forschung nachhaltige Energietechnik der Hochschule für Technik Stuttgart der Anlagenbauer Manz CIGS Technology. Zu den assoziierten Partnern gehörten Avancis, Gartner Instruments, Kaco New Energy, SMA Solar Technology und Solaredge Technologies Das Projekt werde vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.

Der Anteil der gebäudeintegrierten Photovoltaik-Anlagen bewegt sich dem ZSW zufolge im Promillebereich. Dabei seien die Vorteile enorm, da BIPV-Anlagen neben Solarstrom auch wie klassische Fassaden Schutz vor Wind und Wetter, Abschattung und Tageslichtnutzung, Schallschutz sowie Wärmedämmung bieten würden. Dazu kämen noch ästhetische Vorteile. Die CIGS-Module stünden in variablen Modulgrößen, Sonderformen und als flexible Bauteile zur Verfügung.

Studien zufolge betrage in Städten die für die BIPV zusätzlich ökonomisch nutzbare Fassadenfläche im Mittel etwa zehn Prozent der wirtschaftlich nutzbaren Dachfläche. Die Kosten für gebäudeintegrierte Photovoltaik-Anlagen seien höher als bei Dachanlagen. Amortisationszeiten von zehn Jahren seien dennoch auch bei Solarfassaden möglich.