Umweltministerium Baden-Wü̈rttemberg fördert Projekt zu bauwerksintegrierter Photovoltaik

Auf dem Weg zum klimaneutralen Baubestand bietet gebäudeintegrierte Photovoltaik ein enormes Potenzial fü̈r zusätzliche nachhaltige Stromerzeugung. Mit rund 1,5 Millionen Euro fördert das Umweltministerium Baden-Württemberg ein Forschungsprojekt zu bauwerksintegrierten Photovoltaik-Anlagen, kurz: BIPV.

Projekt ArKol: Wärmepotenzial von Fassaden erschließen

Etwa 30 Prozent der Endenergie in Deutschland werden heute für Raumwärme und Trinkwassererwärmung eingesetzt. Zu einem Gelingen der Wärmewende können Fassaden als „Wärmewände“ einen Beitrag liefern, der bislang wenig Beachtung gefunden hat. Ein Forschungskonsortium unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat im Projekt „ArKol“ zwei neuartige solarthermische Fassadenkollektoren entwickelt, die architektonisch ansprechend einen integralen Bestandteil der Fassade darstellen: einen Streifenkollektor und eine solarthermische Jalousie (Bilder oben, www.ise.fraunhofer.de). Fassaden weisen gegenüber der klassischen Aufdach-Installation von Solarthermie-Kollektoren eine Reihe von Vorteilen auf. So passt das Einstrahlungsprofil bei Heizungsunterstützung der Innenräume besser zum tatsächlichen Energieverbrauch: Im Winter, wenn die Sonne niedriger steht, wird die Fassade in einem günstigeren Winkel angestrahlt als das Dach und kann daher einen höheren Ertrag liefern. Im Sommer dagegen, wenn der Wärmebedarf deutlich geringer ist und sich im Wesentlichen auf die Trink­wasser­erwärmung beschränkt, unterliegen die Fassadenkollektoren einer geringeren Sonneneinstrahlung. Sie erzeugen daher weniger überschüssige Wärme, was die Materialbelastung von Kollektor und Fluid verringert und eine längere Lebensdauer ermöglicht. Im urbanen Raum mit hohen Gebäuden stehen zudem mehr Flächen an Fassaden als auf Dächern zur Verfügung. 

Solarthermische Jalousie als multifunktionales Fassadenelement

Das Gewinnen von solarer Wärme an transparenten Gebäudebereichen ist mit herkömmlichen Kollektoren bisher nicht oder nur unter Einschränkung der Transparenz möglich. Gleichzeitig werden in verglasten Fassaden von Hochhäusern häufig Jalousien zwischen Glasscheiben in Doppelfassaden eingesetzt. Durch die Sonneneinstrahlung treten Temperaturen bis zu 100 °C in diesem Zwischenraum auf. Die solarthermische Jalousie kann diese überschüssige Wärme wie ein solarthermischer Kollektor abführen und bietet gleichzeitig die volle Beweglichkeit und Funktionalität eines Lamellen-Sonnenschutzes (Bilder oben). Somit kann die solarthermische Jalousie bei Bedarf komplett gerafft werden und bietet dann volle Transparenz. Durch das Abführen der Wärme kann im Sommer zudem die Kühllast des Gebäudes verringert werden, was den Energiebedarf zusätzlich senkt. Dazu werden Wärmerohre (Heat-Pipes) in die Lamellen integriert, um die Wärme der als Absorber dienenden Lamellen über eine schaltbare thermische Kopplung »trocken«, ohne Flüssigkeitstransfer, an einen seitlichen Sammelkanal zu übergeben. Dank dieses Wärmeübertragungskonzepts können die Lamellen durch einfaches Lösen des ­Kontakts wie herkömmliche Jalousien bewegt werden. Die Jalousie ist vor allem für Doppelfassaden geeignet, deren Zwischenraum einen guten Witterungsschutz bietet. „Die solarthermische Jalousie kann als multifunktionales Fassadenelement für ein angenehmes Raumklima und guten Blendschutz sorgen und gleichzeitig den Energiebedarf für Warmwasserbereitung und Klimatisierung verringern“, erklärt Projektleiter Simon Häringer.

Solarfassade als Stromlieferant

Ab 2021 müssen alle Neubauten in der EU den neuen Standard des „Niedrigstenergiegebäudes“ erfüllen. Das fordert die 2010 verabschiedete EU-Gebäuderichtlinie. Innovative Solarfassaden sind dabei schon heute ein wichtiger Bestandteil um die hohen Strom- und Heizkosten stark zu reduzieren. Die BIPV–Module werden bei einer Solar-Kaltfassade in der äußeren Schale angeordnet, für eventuelle Reparaturen können die Glas-Glas-Module problemlos rausgenommen werden.