Wenn es um die Integration von Solarmodulen in die Fassade geht, greift der Architekt auf das zurück, was er kennt. Denn die Photovoltaik in der Gebäudehülle unterscheidet sich von der Anwendung her nicht von anderen Glaselementen.
Das Angebot an Produkten ist inzwischen groß und die Hersteller bieten alles, was das Architektenherz begehrt. Der Architekt kann dabei wählen, ob er die Photovoltaik als neues Gestaltungselement nutzt oder ob er sie überhaupt nicht sehen will.
Die volle Transparenz
So gibt es viele Projekte, die mit der Optik der kristallinen Solarmodule spielen. Denn mit der unterschiedlichen Anordnung der Solarzellen im Modul sind nicht nur unterschiedliche Transparenzen zu erreichen, sondern auch ganz verschiedene Designvorstellungen umsetzbar.
So hat Almaden Europe Doppelglasmodule mit verschiedenen Abständen der Solarzellen zueinander im Portfolio. Mit dem herkömmlichen Design der Solarmodule und durchsichtigen Folien erreicht das Unternehmen eine Transparenz von etwa zwölf Prozent.
So viel Sonnenlicht dringt zwischen den Spalten der 60 Zellen durch. Werden zehn Solarzellen weniger auf der gleichen Modulfläche verteilt, erhöht sich die Transparenz auf 26 Prozent. Werden nur 40 Zellen auf die gleiche Modulfläche gesetzt, steigt die Transparenz sogar auf 42 Prozent.
Eleganz für das Glasdach
Almaden ordnet jeweils zehn Zellen in vier oder fünf vertikalen Reihen an und lässt zwischen den einzelnen Reihen einen größeren Abstand. Die Zellen können aber auch gleichmäßig auf die gesamte Fläche verteilt werden, wie das beispielsweise Aleo Solar macht. Der Hersteller im brandenburgischen Prenzlau laminiert 40 Zellen in fünf Reihen mit jeweils acht Solarzellen immer mit dem gleichen Abstand zueinander ein.
Das Elegante, wie die Prenzlauer ihr BIPV-Modul nennen, erreicht zwar mit den 40 monokristallinen Zellen nur 200 Watt und damit weniger Leistung als ein Modul mit 60 Zellen. Doch dafür eignet es sich für Glasüberdachungen oder Glasfassaden.
Beide Lösungen kombiniert die Sonnenstromfabrik in Wismar. Das Unternehmen laminiert beispielsweise acht Streifen zu je sechs Zellen zwischen zwei Modulgläser. Damit erreicht das Paneel eine Transparenz von 27 Prozent. 53 Prozent des Sonnenlichts lässt das Excellent M32 der Wismarer in den hinter dem Modul liegenden Raum. Dort sind 32 Zellen mit gleichmäßig großen Abständen angeordnet.
Es geht aber noch weiter. Hersteller wie Ertex Solar oder PVP Photovoltaik befreien den Architekten sogar von jeglichen Regelmäßigkeiten. Die Unternehmen sind in der Lage, die Solarzellen komplett nach Designvorgaben des Kunden anzuordnen.
Schmale Siliziumstreifen einlaminiert
Ein ganz ungewöhnliches Design hat Solarnova auf der diesjährigen Intersolar in München gezeigt. Das Unternehmen hat viele schmale Streifen aus Siliziumsolarzellen zwischen zwei Glasscheiben laminiert. Jeder dieser Streifen ist nur drei Millimeter breit. Durch die Spalte zwischen den einzelnen Streifen dringen 50 Prozent des Sonnenlichts in den Raum, in dem das Modul als Fensterscheibe eingesetzt wird.
In München hat Solarnova das Modul in einer Größe von ein mal drei Metern ausgestellt. Das Unternehmen kann aber Module bis zu einer Größe von 2,5 mal 3,7 Metern herstellen. In Zukunft werden auch unterschiedliche Transparenzen drin sein.
Module gebogen
Noch größer geht es bei Ertex Solar. Der österreichische Hersteller schafft es auf 2,2 mal fünf Meter. Er verwendet dabei Glasdicken zwischen vier und zwölf Millimetern. In dieser Größe kann Ertex auch Isolierglasmodule liefern. Außerdem sind ganz unterschiedliche Modulformen möglich.
Solche individuellen Sonderanfertigungen liefern auch Luxor oder Sunovation. In einem Projekt in Mekka hat Sunovation gezeigt, was alles geht. Denn dort hat das Unternehmen die Brückenübergänge zur Kaaba mit grünen, halbrunden Modulen überdacht.
Sunovation hat auch ein Grundmodul namens Eform im Angebot. Das ist zwar erst einmal ein rechteckiges Paneel. Doch es ist in ganz unterschiedlichen Transparenzen und vor allem in verschiedenen Farben zu haben. Dazu nutzt Sunovation entweder farbige Solarzellen oder eingefärbte Modulgläser. Selbst Sonderdrucke sind zu haben, sodass die Module durchaus auch in der Optik einer Klinkerfassade daherkommen können.
Ein ähnlich breites Spektrum an Designmöglichkeiten bieten aber noch andere Hersteller. Diese stehen der konventionellen Glasindustrie in nichts nach. Vom gestalterischen Standpunkt hat der Architekt damit freie Hand. So hat schon seit vielen Jahren Ertex Solar viel Kompetenz beim Bedrucken von Solarmodulen entwickelt. Auch Hersteller wie Solarnova oder Nice Solar Energy bieten Module in ganz unterschiedlichen Farbgebungen an.
Die Technologie gut versteckt
Dabei kann der Architekt auch auswählen, wie deutlich die Solarzellen noch zu sehen sein dürfen. Denn je dünner die Farbschicht ist, desto stärker ist die Photovoltaiktechnologie erkennbar. Dann sind die Leistungsverluste aber nicht so hoch wie mit einer dicken Farbschicht, hinter der die Solarzellen optisch komplett verschwinden. Einige Hersteller nutzen auch einen Rasterdruck. Dabei wird die Farbschicht nicht flächig, sondern in vielen kleinen Punkten aufgebracht, die von ebenso kleinen Flächen ohne Farbe umgeben sind.
Dadurch entsteht aus der Ferne betrachtet eine flächige Farbgebung, hinter der die Solarzellen verschwinden. Nur bei ganz genauem Hinsehen aus der unmittelbaren Nähe der Module ist das Raster zu erkennen. Auch hier gilt: Je weniger Fläche bedruckt ist, desto mehr Leistung bringt das Modul im Vergleich zu einem Standardmodul mit der gleichen Zelltechnologie.
Ganz ohne Farbpigmente kommt das Kromatix-Glas von Swissinso aus. Das wird von verschiedenen Modulherstellern wie Emirates Insolaire, einem noch jungen Hersteller aus Dubai, genutzt. Auch der Dünnschichthersteller Avancis erreicht mit dieser Technologie die unterschiedliche Farbgebung seiner Module. Die Technologie basiert darauf, dass die Wellenlängen, die für die Wahrnehmung der Farbe durch das menschliche Auge verantwortliche sind, vom Modulglas reflektiert werden. Der Rest wird vom Modul für die Stromproduktion genutzt.
Diese physikalische Logik steht hinter jeder Farbgebung und ist die Ursache dafür, dass es eigentlich keine weißen Solarmodule geben kann. Denn dann würde das gesamte Lichtspektrum vom Modul für die menschliche Farbwahrnehmung reflektiert und es bliebe keine Sonnenstrahlung mehr für die Stromerzeugung im Halbleiter übrig. Gleichzeitig wünschen sich viele Architekten möglichst helle Fassadenfarben – am besten sogar Weiß.
Das reine Weiße
Die Lösung dieses Dilemmas hat Solaxess im Portfolio. Das Schweizer Unternehmen produziert selbst keine Module. Es vertreibt aber eine Spezialfolie, mit der jede erdenkliche Farbe möglich ist – auch Weiß.
In diesem Falle reflektiert die Folie nicht das gesamte Lichtspektrum, sondern nur die Wellenlängen des für den Menschen sichtbaren Lichts. Alle anderen Wellenlängen dringen durch die Folie auf die darunterliegenden Solarzellen. Damit ist eine Stromerzeugung selbst mit einem weißen Modul möglich.
Mit diesen verschiedenen Technologien befreien die unterschiedlichsten Hersteller die Architekten von den Vorgaben der Photovoltaik, wenn diese in der Fassade eingesetzt werden soll. Sie sind Ausdruck einer Solarindustrie, die sich durchaus von der Massenfertigung wegbewegen und den Anforderungen der Architektur gerecht werden kann.
Sifatec
Schwenkbare Konsole
Die Anforderungen an den Schutz gegen Absturz sind hoch und nicht billig. Nicht selten wird vor allem bei der Wartung daran gespart. Um hier Abhilfe zu schaffen, hat der Gerüsthersteller Sifatec mit Sitz in Köln ein System entwickelt, das mit einem speziellen Mechanismus direkt an der Absturzkante angebracht wird. Es kann temporär oder dauerhaft zur Absturzsicherung dienen. Dazu wird eine Halteplatte am Dachrand angebracht, an der ein Geländer eingehängt wird. Diese Halteplatte bleibt dauerhaft am Dachrand befestigt. Das erleichtert beim nächsten Wartungsintervall die abermalige Installation des Geländers.
Um auch an die Dachkante zu kommen, wenn die Absturzsicherung installiert ist, hat das Unternehmen jetzt eine schwenkbare Konsole entwickelt. Sie ist in der Längsachse um 90 Grad drehbar und schafft so einen kleinen Abstand zwischen Dachkante und Geländer. Dieser muss mit Fangnetzen abgesichert werden. Dann kann der Handwerker aber auch Arbeiten am Rand des Daches erledigen, ohne auf ein Geländer als Absturzsicherung verzichten zu müssen.
Im Überblick
Diese Firmen werden im Artikel erwähnt:
Solarnova: www.solarnova.de
Solaxess: www.solaxess.ch
Almaden Europe: www.almaden-europe.de
Aleo Solar: www.aleo-solar.de
CS Wismar: www.sonnenstromfabrik.com
PVP Photovoltaik: www.pvp.co.at
Ertex Solar: www.ertex-solar.at
Sunovation: www.sunovation.de
Luxor Solar: www.luxor-solar.com
Nice Solar Energy: www.nice-solarenergy.com
Avancis: www.avancis.de
Axsun
Mehr Ertrag aus der Fassade holen
Bifaziale Module erzeugen Strom auf Vorder- und Rückseite. Eigentlich wurden sie vor allem für aufgeständerte Anlagen konzipiert, bei denen die von einem hellen Hintergrund reflektierten Sonnenstrahlen für zusätzlichen Ertrag sorgen.
Dass sie sich auch sehr gut für Solarfassaden eignen, hat Giuseppe Fent gezeigt. Der Architekt hat sich auf die solare Gebäudehülle spezialisiert und in der Schweiz ein Haus mit bifazialen Modulen von Axsun ausgestattet. Die Module des Herstellers aus dem schwäbischen Laupheim ersetzen die eigentlichen Glasflächen des Systems Lucido, das von Fent entwickelt wurde.
Lucido ist eine transparente Wärmedämmung. Das Modul wird dabei vor die Fassade montiert. Dazwischen entsteht ein Luftspalt. Ein Massivholzabsorber wandelt die zwischen die Solarzellen dringende Sonnenstrahlung selektiv in Wärme und in Kälte um. Auf diese Weise schützt der warme Holzabsorber gegen Wärmeverluste im Winter. Gleichzeitig wird so die Frischluft vorgewärmt.
Dieser Luftspalt ist gleichzeitig breit genug, damit die Sonnenstrahlen an der Fassade reflektiert werden. Damit können die Module auf der Rückseite ebenfalls Strom erzeugen. Zusammen mit dem Fraunhofer ISE hat der Architekt errechnet, dass dadurch 15 Prozent Mehrertrag drin sind. Tatsächlich liegt der zusätzliche Ertrag aber nach dem ersten Betriebsjahr sogar bei über 30 Prozent.
Galaxy Energy
Solarfassade kombiniert Alt- und Neubau
Bei der Sanierung des Firmensitzes des Druckluftspezialisten Mader in Leinfelden-Echterdingen sollte das Gebäude um einen Neubau erweitert werden.
Das Stuttgarter Architekurstudio Fischer hat das übernommen und einen neuen Gebäudeteil entworfen, der optisch zunächst nicht mit dem Altbau harmonierte. Die Herausforderung war, dass die Geschosshöhen des Alt- und des Neubaus unterschiedlich sind.
Um das zu kaschieren, hat der Architekt die Fenster unregelmäßig und mit unterschiedlichen Größen an der Fassade angeordnet. Das macht das gesamte Gebäude in seiner Erscheinung einzigartig. Die Fenster sollten sich in eine vorgehängte, hinterlüftete Solarfassade einfügen, die das gesamte Gebäude umgibt. Allerdings konnte der Architekt durch die unregelmäßigen Fensterflächen keine Solarmodule in Standardformaten als Gebäudehülle verwenden.
Deshalb hat Galaxy Energy 396 Solarmodule in fünf verschiedenen Größen hergestellt und an einer Unterkonstruktion aus Aluminium an der Fassade befestigt. Die Module liefern 70 Prozent des Energiebedarfs im Gebäude. Um im Falle eines Brandes das Übergreifen des Feuers auf andere Stockwerke zu verhindern, wurde die Unterkonstruktion mit acht Brandschotts unterbrochen.
Die Module der Fassade am neuen Hauptsitz von Züblin in Stuttgart zeigen, was die Hersteller inzwischen alles draufhaben.
Transparente Module eignen sich als Überdachung.
Riesige Module mit individuellem Zelldesign hat Ertex für dieses Projekt produziert.
