Fraunhofer CSP und HTWK Leipzig entwickelten gemeinsam den Solar-Shell-Demonstrator. Foto: Fraunhofer IMWS

Energetisches Bauen

07. Mai 2020 | Artikel teilen

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Photovoltaik für die Fassade

Photovoltaik-Module werden im Gebäudebereich meist auf dem Dach montiert – schließlich bekommen sie dort am meisten Sonnenlicht ab. Bisherige Fassaden-Module bieten dagegen eine vergleichsweise geringe Stromausbeute und werden auch aus optischen Gründen oft verschmäht. Doch es geht auch anders: Forscher des Fraunhofer-Instituts haben gemeinsam mit Architekten ertragsoptimierte Solarfassaden entwickelt, die nicht nur leistungsfähiger sind, sondern auch noch gut aussehen.

Natürlich will niemand die Photovoltaik (PV) generell vom Dach auf die Fassade bringen. Aber wären zusätzliche Elemente an den Hauswänden nicht dennoch sinnvoll? Schließlich gibt es dort viel freien Platz, und wenn Deutschland bis spätestens 2038 aus der Kohleverstromung aussteigen will, muss man hierzulande sicher noch viel mehr regenerierbare Energiequellen anzapfen als bisher.

Geringe Stromausbeute

Kleine gekippte Solarmodule ermöglichen einen höheren Stromertrag.  Foto: A. Heller, ai:L der HTWK Leipzig

Bisher wurden die Möglichkeiten für PV an der Fassade allerdings kaum genutzt. Das hat Gründe: Die Sonne strahlt üblicherweise eher in einem ungünstigen Winkel auf die Fassaden, was die Stromausbeute dort angebrachter Module stark einschränkt. Außerdem gilt die Fassade bekanntlich als Visitenkarte des Hauses, und viele Menschen empfinden Solarelemente an dieser Stelle nicht gerade als Verschönerung. Allerdings gelten solche Einschränkungen und Vorbehalte nur für herkömmliche Module, die man in einer Ebene parallel zur Fassade ausrichtet.

Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer CSP (Center für Silizium-Photovoltaik) arbeiten allerdings schon seit ein paar Jahren an der Solarfassade der Zukunft. Im Ende 2017 abgeschlossenen Projekt SOLAR.shell haben sie gemeinsam mit Architekten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) über neue Fassadengestaltungen nachgedacht und ihre Vision in Form des so genannten Solar-Shell-Demonstrators nachgebaut (siehe Foto ganz oben).

Kleinteilig und gekippt

Der 2 x 3 m große Demonstrator besteht aus Aluminium-Verbundplatten und verfügt über neun Solarmodule des Fraunhofer CSP. Das Design der Wand entwickelten die Architekten der HTWK Leipzig. Es wurden bewusst kleinteilige PV-Elemente gewählt, die verschiedene Neigungswinkel haben und zum Teil in unterschiedliche Richtungen weisen.

Aus Sicht der Forschenden können Fassadenmodule mit optimierter Ausrichtung zur Sonne die solare Stromerzeugung auf dem Dach sinnvoll ergänzen. „Die Photovoltaik-Elemente, die in diese Fassade integriert sind, liefern bis zu 50 % mehr Sonnenenergie als planar an Gebäudewänden angebrachte Solarmodule“, sagt Sebastian Schindler, Projektleiter am Fraunhofer CSP. „Und: Die Fassade macht auch optisch etwas her.“

Solarfassaden aus Beton

Übrigens hat das Fraunhofer CSP auch im Rahmen des Großprojekts „C3 – Carbon Concrete Composite“ bereits mit der Leipziger Hochschule (sowie der TU Dresden) zusammengearbeitet. In dem Teilprojekt ging es um Solarfassaden aus Carbonbeton. Dabei entstanden drei verschiedene Verfahren, um Solartechnik und Beton miteinander zu verbinden. Die Module werden entweder direkt bei der Wandherstellung in die Betonteile eingegossen oder später auf diese laminiert beziehungsweise geklebt. Bei der dritten Variante wird die PV mithilfe mechanischer Verbindungen wie Schrauben oder Druckknöpfe am Beton befestigt – das erleichtert spätere Wartungs- oder Reparaturarbeiten.

Im November 2019 startete das Nachfolgeprojekt „SOLARcon“ – ebenfalls gemeinsam mit der HTWK Leipzig und der TU Dresden sowie zwei Unternehmenspartnern. Im Rahmen dieses noch laufenden Projekts geht es nun um die Entwicklung marktreifer Lösungen für die Integration von PV-Modulen in Fertigbetonteile.

Photovoltaik am Beton

Solarbalkone: Durch ihre goldene Farbe sind diese Brüstungen nicht als Solarmodule erkennbar. Foto: Balco Balkonkonstruktionen GmbH

Mit PV an der Fassade beschäftigt sich übrigens auch die Balco Balkonkonstruktionen GmbH aus Berlin. Das Unternehmen bietet seinen Kunden Balkonsysteme an, bei denen PV-Module zur Stromerzeugung in der Brüstung integriert sind. Dabei geht es zwar nicht um Module mit optimierter Ausrichtung zur Sonne, aber dennoch um eine interessante Lösung gerade für mehrgeschossige Wohnungsbauten. Normale Fassadenmodule müsste man bei solchen Gebäuden irgendwie noch in die Lücken zwischen den vielen Fenstern und Balkonen „quetschen“. Das ist aus optischen Gründen ein No-Go. Integriert in die Balkonbrüstung kann PV aber durchaus attraktiv aussehen.

Bei der Balco-Lösung kommen Module als Brüstungsverkleidung zum Einsatz, die nicht nur Strom produzieren, sondern auch gestalterische Ansprüche erfüllen. Ihre kristalline Oberfläche verleiht den Balkonen einen eleganten Charakter. Sie sind zudem in unterschiedlichen Farbvarianten erhältlich und damit individuell an unterschiedliche Gebäudefassaden anpassbar. Farben jenseits des PV-typischen Dunkelblau bis Schwarz führen dazu, dass die Brüstungen von außen gar nicht mehr als Solarmodule erkennbar sind. Um das ästhetische Erscheinungsbild zu optimieren, erfolgt die Kabelführung und Anschlusstechnik zudem verdeckt.

Über den Autor Roland Grimm ist seit Februar 2013 freier Journalist mit Sitz in Essen und schreibt regelmäßig Fachwissen-Artikel für BaustoffWissen. Zuvor war er rund sechs Jahre Fachredakteur beim Branchenmagazin BaustoffMarkt und außerdem verantwortlicher Redakteur sowie ab 2010 Chefredakteur der Fachzeitschrift baustoffpraxis. Kontakt: freierjournalist@rolandgrimm.com

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