Fraunhofer CSP entwickelt Photovoltaik-Fassade mit bis zu 50 Prozent Mehrertrag

Noch hat es die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) in Deutschland schwer. Dennoch gibt es viele Forscher, die an optisch ansprechenden und zugleich ertragsreichen Lösungen arbeiten, um das Segment stärker zu erschließen. Dazu zählt das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP aus Halle. In dem Projekt „Solar shell“ haben sie gemeinsam mit Architekten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig eine Solarfassade entwickelt, die deutlich mehr Erträge bringen soll als bisherige Lösungen. Dies kommt daher, dass die Photovoltaik-Elemente gekippt werden können, um mehr Sonnenlicht zu absorbieren. Die Ideen entwickelten die Architekten  der HTWK und die Forscher des Fraunhofer CSP unterstützten sie bei der Umsetzung.

Gemeinsam sei ein zwei mal drei Meter großer Demonstrator aus Aluminium-Verbundplatten entstanden. Darin wurden insgesamt neun Solarmodule eingelassen, wie es weiter hieß. »Die Photovoltaik-Elemente, 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. »Und: Die Fassade macht auch optisch etwas her.«

In einem weiteren Projekt ging es um die Integration von Photovoltaik in Betonfassaden, konkret in speziell entwickelten Carbonbeton. Dafür arbeitete das Fraunhofer CSP mit der HTWK Leipzig und der TU Dresden an drei unterschiedlichen Konzepten und Verfahren. »Am Fraunhofer CSP haben wir untersucht, wie sich Photovoltaik-Elemente am besten an solchen Carbonbeton-Fassaden anbringen lassen – wie man also den neuartigen Beton optimal mit der Gewinnung von Sonnenstrom kombinieren kann«, erläutert Schindler.

Der eine Lösungsansatz sieht vor, die Photovoltaik-Elemente in die Fassadenteile zu integrieren: Entweder werden die Solarmodule direkt mit in die Betonteile eingegossen oder auf die Betonplatten laminiert oder geklebt werden. Es sei aber auch möglichmöglich, die Module mit Druckknöpfen, Schraubverbindungen oder anderen Methoden an den Betonplatten zu befestigen. Dies würde notwendige Wartungs- und Reparaturarbeiten erleichtern. »Wir konnten zeigen, dass alle drei Befestigungsmöglichkeiten technisch machbar sind«, so Schindler weiter.

Eine Herausforderung habe in der Maßhaltigkeit der Solarmodule mit den Fertigungsverfahren der Betonteile bestanden. »Die Maßhaltigkeit sollte direkt mit im Betonteil implementiert sein«, sagt Schindler. Zudem sei darauf zu achten, dass die Solarmodule nicht dort verschraubt werden, wo der Beton besonders dünn ist oder aber Carbonfasern liegen. Dies würde die Belastbarkeit des Fassadenteils beeinträchtigen würde.

Die entwickelten Konzepte sollen jetzt in dem im November 2019 gestarteten Nachfolgeprojekt „SOLARcon: Betonfassaden 2.0“ gemeinsam mit der HTWK Leipzig, der TU Dresden und zwei Unternehmen zu marktreifen Lösungen weiterentwickelt werden. Zudem würden die Photovoltaik-Komponenten und Schnittstellen zum Beton Langzeittests unterzogen, um herauszufinden, wie sie sich bei verschiedenen Witterungsbedingungen verhalten oder auf beschleunigte Alterungstests reagieren. Es seien auch Simulationen geplant, um zu berechnen, wie sich Beton und Verbindungsstelle zum Photovoltaik-Element bei hohen Temperaturen aufheizen oder welche Wind- und Drucklasten auf das Solarmodul wirken.