In die Gebäudehülle werden bislang kaum Photovoltaikmodule integriert. Ein Forschungsprojekt unter der Leitung des ZSW Baden-Württemberg will das mit Partnern aus Forschung und Industrie ändern: Sie wollen die für Gebäudeintegration besonders geeignete CIGS-Dünnschichtphotovoltaik für Fassaden optimieren.
„Wir optimieren das Moduldesign hinsichtlich Energieertrag, Schattentoleranz, Montagefreundlichkeit und Flexibilität der Modulgröße und passen es an die übrigen Systemkomponenten an“, erklärt Dieter Geyer, Projektleiter am ZSW. Ziel sei es, die auf Dächern und Freiflächen kommerziell erfolgreiche Technologie nun auch in diesen Markt zu bringen. Assoziierte Partner des ZSW sind unter anderem Avancis, Kaco New Energy und SMA sowie Solaredge. Es stehen sowohl fertigungstechnische als auch systemtechnische Themen auf dem Programm. Das Projekt wird zudem vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.
Niedrigenergiegebäude ab 2020 Standard
An den elektronischen Komponenten untersuchen die Forscher die Aspekte Sicherheit, Funktionalität und Zuverlässigkeit. Außerdem prüfen sie das energiewirtschaftliche Potenzial von CIGS-Fassaden im Hinblick darauf, wie der elektrische und thermische Energiebedarf auf Gebäudeebene gedeckt werden kann. Im Rahmen von Felduntersuchungen an der CIGS-Fassade am neuen Institutsgebäude in Stuttgart und auf dem Testfeld Widderstall führen die Forscher eine vergleichende Bewertung der verschiedenen Systemvarianten hinsichtlich Funktion und Ertrag durch.
Die gebäudeintegrierte Photovoltaik, kurz BIPV, könnte vor allem bei größeren Gebäuden künftig einen Aufschwung erleben: Ab 2020 müssen alle neuen Nichtwohngebäude in der EU als „Niedrigstenergiegebäude“ gebaut werden, dürfen also fast keine Energie mehr für Heizung, Warmwasser, Lüftung und Kühlung benötigen. Deutschland strebt zudem bis 2050 einen klimaneutralen Gebäudesektor an.
Eine ästhetische Fassade mit CIGS-Modulen
Bislang befinden sich rund drei Viertel aller Photovoltaikanlagen auf Dächern, ein weiteres Viertel auf Freiflächen. Der Anteil der gebäudeintegrierten Anlagen bewegt sich im Promillebereich. Dabei sind die Vorteile enorm: Neben der elektrischen Energiegewinnung bietet die BIPV mit vergleichbarer Qualität die Funktionen klassischer Fassaden wie Schutz vor Wind und Wetter, Abschattung und Tageslichtnutzung, Schallschutz sowie Wärmedämmung.
Durch CIGS-Dünnschichtmodulen in der Fassade gibt es auch ästhetische Vorteile: Die Module bieten die gleichen Gestaltungsmöglichkeiten wie Glasfassaden, da ihre Zellstruktur anders als bei der Silizium-Photovoltaik kaum sichtbar ist, was homogene Glasflächen in dezenten Farben ermöglicht. Variable Modulgrößen, Sonderformen und flexible Bauteile stehen ebenfalls zur Verfügung. Laut mehreren Studien beträgt in Städten die für die BIPV zusätzlich ökonomisch nutzbare Fassadenfläche im Mittel etwa zehn Prozent der wirtschaftlich nutzbaren Dachfläche. Vor allem bei Gebäuden mit mehr als drei Geschossen ist oft mehr Platz an der Fassade als auf dem Dach. (nhp)
