Im Rahmen der Entwicklung von Karbonbeton untersuchen Forscher aus Halle, wie sie Solarmodule direkt im oder auf Beton aufbringen können und welche Fassadenformen für die Photovoltaik am besten geeignet sind. Sie haben jüngst ihre ersten Ergebnisse vorgestellt.
Forscher des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle entwickeln derzeit eine Möglichkeit, Photovoltaikzellen direkt auf Beton aufzubringen. Grundlage für die Forschung ist die Mitarbeit im C3-Projekt (Carbon Concrete Composite), in dem mehr als 150 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft, Verbänden und Vereinen organisiert sind, um einen Karbonbeton zu entwickeln. Auf diesen Betonstrukturen sollen dann die Solarzellen aufgebracht und verschaltet werden.
Elektrische Verschaltung ist Herausforderung
Der Karbonbeton soll den bisherigen Stahlbeton ablösen. Dabei ist das konstruktive Prinzip ähnlich, nur dass der Beton nicht mehr um die bisher genutzten Stahlgitter, sondern um ein Karbongitter gegossen werden. Die Vorteile: Mit Karbon löst man endlich die lästigen Korrosionsprobleme, die die Bauwirtschaft mit dem Stahl hat, und Karbon ist leichter und gleichzeitig stabiler, so dass die Bauelemente dünner gestaltet werden können. Das eröffnet nicht nur neue architektonische Möglichkeiten, sondern auch Chancen, die Photovoltaik direkt mit in den Beton einzubringen, indem der neue Baustoff direkt daraufhin entwickelt wird. „Wir gehen der Frage nach, ob sich Solarzellen auf den Fassadenelementen aus Karbonbeton aufbringen lassen, wie man sie elektrisch verschalten kann und wie sie am besten gestaltet sein sollten, um einen optimalen Stromertrag zu erreichen“, umschreibt Jens Schneider, Leiter der Gruppe Modultechnologie am Fraunhofer CSP, die Idee.
Drei Möglichkeiten untersucht
Die ersten Ergebnisse ihrer Forschungen haben die Wissenschaftler von Fraunhofer CSP bereits vorgelegt. So haben sie die Möglichkeiten erforscht, wie die Solarelemente überhaupt auf den Beton aufgebracht werden können. Dabei haben sich drei mögliche Wege herauskristallisiert. Zum einen können die Solarmodule direkt in Betonbauteile mit entsprechenden Aussparungen eingegossen werden. Auf diese Weise ließen sie sich ohne Kanten in die Fassade einfügen, allerdings bei einem Defekt nur schwer auswechseln.
Die zweite Möglichkeit ist, die Module auf Betonplatten zu laminieren oder zu kleben. Die dritte Option ist sie mit Druckknöpfen, Schrauben oder anderen Befestigungsmethoden an der Fassade anzubringen. Damit wären die Module einfach austauschbar. „Wir konnten zeigen, dass alle drei Möglichkeiten technisch machbar sind, optisch ansprechende Lösungen zulassen und beispielsweise auch die Anforderungen hinsichtlich der Tragkraft erfüllen“, fasst Jens Schneider die Forschungsergebnisse zusammen.
Keine glatten Fassaden
Außerdem haben die Wissenschaftler untersucht, wie sich die Erträge einer Fassadenanlage steigern lassen. Denn immer noch sich diese niedriger als die aus einer Dachanlage. Zudem sind die Solarfassaden, wenn sie im städtischen und dicht bebauten Raum errichtet werden, oft von Teilverschattung betroffen. Bei ihren Untersuchungen haben die Forscher aus Halle herausgefunden, dass der Stromertrag steigt, wenn die Fassaden nicht einfach plan sind.
Denn durch das Kippen, Neigen oder Wölben kann die für die Photovoltaik nutzbare Fläche genauso vergrößert werden wie durch eine Facettenoptik. Damit würde auch das Verschattungsproblem gelöst. Um solche Lösungen umzusetzen, muss die Solarbranche aber kleinere und biegsame Solarmodule anbieten. „Diese könnten der Schlüssel sein, um solche Lösungen zu marktfähigen Preisen anzubieten“, erklärt Schneider. (su)
