Photovoltaik in Gebäudefassaden Sie sind nicht nur effizient, sondern ästhetisch

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PV-Anlagen, die auf Dächern oder Freiflächen montiert sind, sind funktional. Anders die im Rahmen des Projekts Design-PV entwickelten gebäudeintegrierten PV-Module. Sie sind ästhetisch ansprechend und lassen sich nahtlos in Gebäudefassaden integrieren.

Die gestiegene Nachfrage nach erneuerbaren Energien und die Notwendigkeit, bisher ungenutzte Flächen für die Energieerzeugung zu erschließen, haben zur Entwicklung neuer Ansätze in der Gebäude-integrierten Photovoltaik (BIPV) geführt. Denn obwohl ein großes Potenzial vorhanden ist, werden derzeit weniger als 1 % der Fassadenflächen tatsächlich für Photovoltaik genutzt. Fassadenanlagen erreichen im Schnitt 65 % der Stromproduktion einer optimal geneigten Aufdachanlage und eine mittlere Leistungsdichte von etwa 185 W/m².

Forscher am Fraunhofer FEP haben im Rahmen des Projekts Design-PV Fortschritte erzielt. Ihr Fokus liegt auf der harmonischen Integration von Solarmodulen in die Gebäudearchitektur ohne Kompromisse bei der Ästhetik einzugehen.

Technologie für nahtlose Integration

Im Zentrum der Entwicklungen steht die Rolle-zu-Rolle Nano-Imprint-Lithografie (NIL), eine Fertigungstechnologie, die bereits in anderen High-Tech-Industrien erfolgreich eingesetzt wird. Diese Methode ermöglicht die großflächige Strukturierung von Materialien und damit die Herstellung von Solarmodulen, die optisch kaum von konventionellen Fassadenelementen zu unterscheiden sind. Durch das Aufbringen von speziellen Dekorfolien auf die PV-Module wird ein einheitliches Design zwischen PV-aktiven und nicht-aktiven Fassadenelementen erreicht.

Materialwissenschaftliche Herausforderungen

Der Einsatz von Dekorfolien bringt einige materialwissenschaftliche Probleme mit sich. Die Haftung dieser Folien auf dem Frontglas der PV-Module und der metallischen Oberflächen der Fassadenelemente muss gewährleistet sein, um eine langfristig stabile Verbindung zu erzielen. Hierbei spielt das Material ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) eine Schlüsselrolle. ETFE ist aufgrund seiner Witterungsbeständigkeit gut geeignet, zeigt jedoch eine geringe Oberflächenhaftung. Um diese zu verbessern, hat das Fraunhofer FEP ein Plasmaverfahren entwickelt, welches die Oberfläche im Nanometerbereich aufraut und somit die Haftung der Dekorfolien signifikant steigert.

Erprobung und weitere Entwicklungsschritte

Bis zur Halbzeit des Projekts konnten verschiedene Dekorlinien erfolgreich auf PV-Module und andere Fassadenelemente aufgebracht und getestet werden. Die Ergebnisse der Tests, durchgeführt von der Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln (ISFH), sind aus technischer Sicht vielversprechend: Die dekorierten Module erreichen eine Energieeffizienz von bis zu 80 % im Vergleich zu nicht abgedeckten Modulen. Das zeigt, dass ästhetische Integration nicht unbedingt zu signifikanten Einbußen der Energieerzeugung führen muss.

Zukünftige Arbeiten im Projekt umfassen die Erprobung neuer Dekore und Farben sowie Langzeittests zur Bestimmung der Witterungsbeständigkeit. Diese Untersuchungen sind entscheidend, um die langlebige Nutzung und Akzeptanz der entwickelten BIPV-Lösungen sicherzustellen und damit einen wesentlichen Beitrag zur Klimaneutralität zu leisten. (heh)

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