In Marburg kam bei der Sanierung eines radiologischen Zentrums eine gewölbte Fotovoltaik-Fassade zum Einsatz. Dabei bilden die PV-Module das gestalterische Kernelement.

Sunovation hat individuell gefertigte Glas-Glas-PV-Module für die Fotovoltaik-Fassade eines Ärztezentrums in Marburg geliefert. Das medizinische Versorgungszentrum hat durch den Einsatz bildgebender Diagnostikgeräte einen enormen Stromverbrauch. Im Zuge der Modernisierung des Bestandbaus kam daher eine stromerzeugende Fotovoltaik-Fassade zur Erzeugung nachhaltiger Energie zum Einsatz.

Dabei wurde auf grundlegende Veränderungen der Bau-Substanz verzichtet. Die alte Fassade hat man zurückgebaut und durch die moderne, stromerzeugende Glasfassade ersetzt. Gestalterisches Kernelement ist dabei eine neu entstandene Gebäuderundung, die durch die Überbauung einer innenliegenden Gebäudeecke entstanden ist. Dadurch hat man die vormals optisch unterbrochene Fassade geschlossen und gestalterisch in die Gesamtfassade integriert. Hervorgehobene Fensterausschnitte mit Passepartout-Rahmen ziehen sich wie horizontale Lichtbänder durch das Gebäude und verleihen ihm gemeinsam mit der gewölbten Formgebung seine besondere Dynamik. Neben gestalterischen Überlegungen spielten bei der Entwurfsfindung auch funktionale Aspekte eine Rolle. In der ehemaligen Innenecke entstand ein grosszügiges Treppenhaus mit Aufzug.

Individuelle Fotovoltaik-Fassade als Stromlieferant

Die schwarze Fotovoltaik-Fassade besteht aus individuell gefertigten, rahmenlosen Glas-Glas-Modulen des Herstellers Sunovation, der auf gebäudeintegrierte Fotovoltaik spezialisiert ist. Die PV-Fassade wurde als vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) ausgeführt. Um den Besonderheiten des Bestandbaus gerecht zu werden, sind Module und Unterkonstruktion massgefertigt. „Eigentlich handelt es sich um eine herkömmliche Glasfassade. Wir können jede Glasfassade auch als Fotovoltaik-Fassade errichten. Es bedarf ein wenig mehr Planung und Technik, rechnet sich aber langfristig auch finanziell“, sagt Architekt Hagen Plaehn.

Für diese Bauweise stellt man den PV-Modulverbund mittels eines kalten Verfüllprozesses her, der eine spannungsfreie Einbettung der Solarzellen in gebogene Gläser ermöglicht. Die gesamte Fassadenanlage verfügt über eine installierte Leistung von 55 kW. Neben einer klassischen Solaranlage auf dem Flachdach des Gebäudes trägt sie zur Stromerzeugung direkt am Ort des Stromverbrauchs bei. Die Fassadenanlage ist als Bürgersonnenkraftwerk des Vereins Sonneninitiative e.V. konzipiert.

Quelle: www.solarserver.de

Dank einer Entwicklung eines chinesischen Hochschulteams könnte es in Zukunft bunte Solarzellen für die Integration in Gebäude geben, die trotzdem einen hohen Wirkungsgrad haben.

Ein Team der der Shanghai Jiao Tong University hat zusammen mit anderen chinesischen Hochschulen farbige Solarzellen entwickelt, deren Wirkungsgrad kaum tiefer ist als der von herkömmlichen PV-Modulen. Sie nutzen dazu sogenanntes photonisches Glas, das sie in einer dünnen Schicht auf die Solarzellen sprühen.

Gewöhnliche Farbpigmente absorbieren und reflektieren einen merklichen Teil des Sonnenlichts. Bisher hatten farbige Solarzellen daher einen deutlich geringeren Wirkungsgrad. Das photonische Glas besteht hingegen aus kleinen Zinksulfidkugeln. Sie reflektieren nur einen sehr schmalen Wellenlängenbereich des Sonnenlichts. Je nach Grösse der Kugeln erscheint die Solarzelle dadurch in blau, grün oder lilafarben. Der Effekt ähnelt dem von Schuppen auf Schmetterlingsflügeln. Weil so fast das gesamte Sonnenlicht zur Solarzelle durchdringt, sank der Wirkungsgrad in den Versuchen lediglich von 22,6 auf 21,5 Prozent.

Bisherige Versuche mit den sogenannten Strukturfarben hätten zu unerwünschtem Schillern der Module geführt. Diesen Effekt gebe es bei dem neuen photonischen Glas nicht, heisst es in der Pressemitteilung. Beschleunigten Alterungstests zufolge sollen Farbe und Leistung der Module zudem über die Lebensdauer stabil bleiben.

Indem man das photonische Glas durch eine Maske aufsprüht, lassen sich auch Muster auf der Zelle oder dem Modul erzeugen. Das Farbspektrum ist bisher beschränkt, doch die Forschenden wollen kräftigere Farbtöne entwickeln und die Palette ausweiten. Farbige Solarzellen und -module sollen den Gestaltungsspielraum für die Gebäudeintegration (Building Integrated Photovoltaics, kurz BIPV) erweitern.

Quelle: www.solarserver.de

Die Stockwerkeigentümer vom Frohlwegpark in Buchs haben kürzlich gemeinsam entschieden, einen Beitrag gegen die aktuelle Energiekrise und der in den nächsten Monaten drohenden Stromknappheit zu leisten. Dafür haben sie nicht nur auf den Dächern, sondern auch an den Fassaden beider Mehrfamilienhäuser moderne, leistungsfähige Fotovoltaikanlagen installiert. Die Anlagen
haben eine Leistung von rund 60 Kilowatt.

Die Fassadenanlagen sind besonders im Winterhalbjahr wertvolle Stromlieferanten, wenn der Strom knapp ist, die Sonne flach am Himmel steht und auf dem Dach möglicherweise Schnee liegt.

Quelle: Werdenberger & Obertoggenburger vom 29. August 2022, S. 19

Gebäudeintegrierte Photovoltaik, häufig BIPV (building-integrated photovoltaic) genannt, steht für die Integration von Photovoltaikmodulen in die Gebäudehülle. Solche Module produzieren nicht nur Strom, sondern übernehmen auch die Funktion eines Bauteils. Ein BIPV-Bauelement ist eine Baukomponente, die als Teil der Gebäudehülle (Element der Bedachung und der Fassadenverkleidung), als Beschattungsvorrichtung (Sonnenschutz), als Architekturelement (z. B. Überdachung, Balkonbrüstung) und als jedes sonstige architektonische Element (optische und akustische Abschirmung) verwendet wird.

Energie Schweiz hat einen Ratgeber BIPV herausgegeben: «Integrierte Photovoltaik – Ratgeber für Bauherrschaften».

Ratgeber als PDF, 18 Seiten.

Zwei neue Mehrfamilienhäuser in Männedorf am Zürichsee haben die Jury des Watt d‘Or überzeugt. Mit dem Preis prämiert das Bundesamt für Energie herausragende Projekte, die die Architektur der Zukunft repräsentieren.

Die neuen Mehrfamilienhäuser sind komplett in Solarmodule eingehüllt. Den grössten Teil der opaken Fassadenbereiche sind mit Modulen eingekleidet, die ihrerseits mit rotbraun eingefärbten Solargläsern versehen sind.

Weisse Module sorgen für Auflockerung

Um der Fassade die optische Schwere zu nehmen, hat der Architekt René Schmidt, der auch schon ein autarkes, solar versorgtes Mehrfamilienhaus in Brütten konzipiert hat, mit weissen Solarmodulen ausgeführt. Diese Auflockerung ist aufgrund einer speziellen Technologie möglich, die von den Ingenieuren des CSEM in Neuchâtel entworfen und von Solaxess zur Marktreife weiterentwickelt wurde. Das Unternehmen mit Sitz in Marin-Epagnier stellt die nanotechnologische Folie aus verschiedenen Komponenten her. Ein Polymerharz sorgt dabei für die Stabilität der Folie.

Kosten gesenkt

Diese wird zwischen Solarzellen und Frontglas gelegt und so mit in das Modul einlaminiert. Die Folie sorgt dafür, dass ausschliesslich der Teil des sichtbaren Lichts von der Oberfläche des Moduls reflektiert wird, der für die Farbgebung entscheidend ist. Der Rest des auftreffenden Lichtspektrums kann von den darunter liegenden Solarzellen für die Stromproduktion genutzt werden. Dadurch werden einerseits weisse Module möglich, die Strom erzeugen und andererseits die Verluste durch die Farbgebung verringert. Inzwischen hat Solaxess auch weitere Farben im Portfolio. Dadurch kann Solaxess die Produktion der Folien skalieren, was zusammen mit der Weiterentwicklung im vergangenen Jahr dafür sorgt, dass die Preise der Folie um zwei Drittel gesunken sind.

Solartechnologie verschwindet aus der Wahrnehmung

Die Folie kann mit sämtlichen Solartechnologien kombiniert werden. René Schmid hat sich für monokristalline Solarzellen entschieden. Diese bleiben aber aufgrund der Folie für den Betrachter komplett unsichtbar. Auch die Farbgebung der restlichen rotbraunen Module lässt die Solarzellen unter dem Frontglas verschwinden.

www.photovoltaik.eu

Foto: ZSW / www.hochbau-fotografie.de

Eine Photovoltaik-Fassade kann Büros in substanzieller Grössenordnung zuverlässig Strom liefern. Das zeigen aktuelle Ergebnisse des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Am Beispiel der Photovoltaikfassade des ZSW-Institutsgebäudes in Stuttgart ermittelten die Forschenden, wie hoch der Anteil von selbst erzeugtem Solarstrom am gesamten Stromverbrauch sein kann. Diese Daten übertrugen sie auf ein Modellgebäude. Das Ergebnis: Der Strom aus den Solarmodulen von Dach und Fassade kann bei einem Standard-Bürogebäude fast 40 Prozent des Gesamtbedarfs decken – und das sogar ohne den Einsatz von Solarstromspeichern. Die Kombination aus Dach- und Fassadenphotovoltaik lohnt sich sowohl im Tagesverlauf als auch saisonal.

Neben einer PV-Dachanlage auch Solarmodule in die Gebäudehülle zu integrieren lohnt sich, denn mit zunehmender Gebäudehöhe steigt die Fläche der Fassade stetig an, während die Dachfläche konstant bleibt. Über die Stromerzeugung hinaus ermöglichen Photovoltaikfassaden den Schutz vor Wind und Wetter. Ausserdem bieten sie Verschattung, reduzieren Wärmeverluste und ersetzen konventionelle Bauteile. Eine schallisolierende Wirkung haben sie auch. Eine gute Wirtschaftlichkeit ist immer dann gegeben, wenn bereits bei der Planung von neuen Gebäuden eine Solarfassade berücksichtigt wird.

Bei der Nutzung von Dünnschichtmodulen mit einem Halbleiter aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS) kommen ästhetische Vorteile hinzu. Die Module bieten die gleichen Gestaltungsmöglichkeiten wie Glasfassaden. Das ermöglicht homogene Glasflächen in dezenten Farben. Variable Modulgrössen, Sonderformen und flexible Bauteile stehen ebenfalls zur Verfügung.

Fassaden-PV ermöglicht Eigenversorgung von 29 Prozent

Welchen Anteil am Strombedarf eines Bürogebäudes Photovoltaikmodule an der Fassade und auf dem Dach decken können, haben die Forschenden am ZSW anhand eines Modells mit realen Erzeugungs- und Verbrauchsdaten ausgerechnet. Sie gingen davon aus, dass bei einem typischen fünfstöckigen Verwaltungsbau ein Viertel der Gesamtfassade und 30 Prozent der Dachfläche mit Photovoltaik belegt werden. Bei diesem Modell liefern allein die Fassaden über den Zeitraum von einem Jahr 29 Prozent des verbrauchten Stroms. Die Kombination von Photovoltaik an der Fassade und auf dem Dach steigerte den Eigenversorgungsanteil sogar auf 39 Prozent. 58 Prozent des Solarstroms konnten dafür eingesetzt und so lokal verbraucht werden. Der Rest verbesserte den Ökostromanteil im Netz.

Solaranteil von 39 Prozent ohne Batterie möglich

Der hohe solare Anteil am Stromverbrauch ist ohne Batteriespeicher möglich. Das liegt daran, dass Bürogebäude vor allem tagsüber Strom benötigen, der erzeugte Solarstrom daher den ganzen Tag über zu einem guten Teil sofort verbraucht werden kann. Eine Speicherung des Stroms für einen späteren Verbrauchszeitpunkt ist daher nicht unbedingt nötig. Dies wirkt sich positiv auf die Kosten des gesamten Photovoltaiksystems aus.

Hinzu kommt: Solarfassaden erzeugen bei geeigneter Ausrichtung wie im untersuchten Beispiel vor allem in den Morgen- und Abendstunden Strom, die Dachanlagen dagegen vor allem in den Mittagsstunden. So gibt es ein dauerhaft hohes Solarstromangebot in der stromverbrauchsintensiven Zeit zwischen 8 und 18 Uhr. Auch über die Jahreszeiten hinweg passen Dach- und Fassadensolaranlagen gut zueinander und machen so die Stromversorgung von Bürogebäuden grüner: Während für die Dachanlage erwartungsgemäss die grössten Leistungswerte in den Sommermonaten auftreten, ergänzt die Photovoltaikfassade durch ihre höchste Leistungsabgabe während der Wintermonate das jährliche Erzeugungsprofil auf ideale Weise. Fassadenanlagen nutzen die tief stehende Sonne im Winter aufgrund ihrer vertikalen Ausrichtung besser als Dachanlagen.

Quelle: www.solarserver.de

Die Solarelemente werden so ausgerichtet, dass der Energieverbrauch im Gebäude in Kombination mit der Nutzung der Räume so gering wie möglich ist. © Arno Schlüter

Eine von Schweizer Forschern entwickelte flexible Solarfassade sorgt nicht nur für mehr Komfort. Sie gleicht die eigene Ausrichtung zur Sonne dem Energiebedarf und der Nutzung der Räume an. Auf diese Weise erzeugt sie mehr Energie als im Gebäude verbraucht wird.

Das neuartige Solarfassadensystem der Forschergruppe um Arno Schlüter, Professor für Architektur und Gebäudesysteme an der ETH Zürich, besteht aus einem leichten Seilnetz, an dem in Reihen angeordnet Photovoltaikelemente befestigt sind. Diese werden einzeln angesteuert und von einem weichen pneumatischen Element – einem Aktuator – vertikal und horizontal bewegt. Auf diese Weise können sie sich perfekt nach konkreten Vorgaben ausrichten.

Gleichzeitig spenden die Solarelemente Schatten für die Räume, vor deren Fenstern sie angebracht sind. Durch ihre Beweglichkeit können die Nutzer der Gebäude über das Photovoltaiksystem den Lichteintrag in die Räume regulieren. Ein lernfähiger Algorithmus steuert dabei die Bewegungen der Paneele so, dass die Stromgewinnung und die Einsparungen bei Heizung und Kühlung zusammen einen möglichst geringen Gesamtenergiebedarf ergeben. Dabei berücksichtigt der Algorithmus auch, wie der Raum gerade genutzt wird und optimiert das Klima entsprechend. Durch diese Regulierung des Energiehaushalts der Räume kann die Fassade mehr Energie produzieren als im Gebäude verbraucht wird.

Messungen von Prototypen haben gezeigt, dass die beweglichen Solarpaneele an einem klaren Sommertag rund 50 Prozent mehr Energie als statische Fassadenmodule erzeugen. Anhand von Simulationen hat das Forscherteam ausgerechnet, wie viel Energie bei der Nutzung der Räume durch die Solarfassadenkonstruktion eingespart werden kann. Sie haben das für Kairo, Helsinki und Zürich simuliert. Am effektivsten ist die Solarfassade in gemäßigten Klimazonen wie in Mitteleuropa.

Quelle und ausführlicher Artikel: photovoltaik.eu