SolarChip

Wie Be­ton­fas­sa­den zu strom­pro­du­zie­ren­den Son­nen­kol­lek­to­ren wer­den

Die For­schungs­platt­form BAU KUNST ER­FIN­DEN ent­wi­ckelt in Ko­ope­ra­ti­on mit dem Helm­holtz-Zen­trum Ber­lin für Ma­te­ria­li­en und En­er­gie und sechs In­du­s­trie­part­nern Fas­sa­den­e­le­men­te, die in der La­ge sind, Solar­mo­du­le un­ter­schied­lichs­ter Art und Ge­ne­ra­tio­nen, auch zu­künf­ti­ger, noch nicht be­kann­ter Ge­ne­ra­tio­nen, auf­zu­neh­men.

Die Son­ne ist be­reits heu­te ei­ne wich­ti­ge En­er­gie­qu­el­le und die Pho­to­vol­ta­ik wird in Zu­kunft ei­ne der wich­tigs­ten Strom­ver­sor­gungs­tech­no­lo­gi­en wer­den. Ge­bäu­de spie­len hie­rin ei­ne wich­ti­ge Rol­le. Sie agie­ren zu­neh­mend mit dem En­er­gie­sys­tem und ha­ben das Po­ten­tial, zu de­zen­tra­len En­er­gie­zen­t­ren zu wer­den. Das heu­te in der ge­bäude­in­te­grier­ten Pho­to­vol­ta­ik (BIPV) do­mi­nie­ren­de Ma­te­rial ist die Si­li­zi­um-So­lar­zel­le. Be­kannt sind hier zu Solar­mo­du­len ver­schal­te­te Panee­le, die sich weit­ge­hend als Auf­dach-So­lar­strom­an­la­ge eta­b­liert ha­ben. Sol­che An­la­gen be­nö­t­i­gen Platz, der in Bal­lungs­zen­t­ren nur be­g­renzt zur Ver­fü­gung steht. Wei­ter­hin muss si­li­zi­um­ba­sier­te Pho­to­vol­ta­ik nach Sü­den aus­ge­rich­tet wer­den, um das Son­nen­licht ef­fek­tiv nut­zen zu kön­nen. Da Ge­bäu­de- und Paneel­geo­me­trie oft nicht au­f­ein­an­der ab­ge­stimmt sind, ent­steht ei­ne ad­di­ti­ve Äst­he­tik, die kei­ne ge­stal­te­ri­sche Ein­heit mit dem Ge­bäu­de er­laubt.

Die BIPV bie­tet gro­ßes Po­ten­zial, auch in Bal­lungs­ge­bie­ten ver­brauchs­nah sig­ni­fi­kan­te Men­gen er­neu­er­ba­rer En­er­gie be­reit zu stel­len. Gleich­zei­tig konn­te sie bis heu­te kaum Fuß fas­sen. Seit 2020 wird auf­grund neu­er EU-Vor­schrif­ten ei­ne höhe­re Nut­zung von PV an Ge­bäu­den ge­for­dert. Die­se Ent­wick­lung wur­de in die Richt­li­nie 2010/31/EU über­führt, die hin­sicht­lich der Ge­bäu­de­ef­fi­zi­enz ei­nen na­he­zu Null-En­er­gie-Ge­bäu­de-Stan­dard (NZEBs) bis 2020 an­st­rebt. Dies wird al­lein über her­kömm­li­che PV-An­la­gen auf Dächern auf­grund der un­güns­ti­gen Re­la­ti­on von Ge­bäu­de­e­n­er­gie­be­darf und der zur Ver­fü­gung ste­hen­den Dach­flächen nicht um­zu­set­zen sein. Fas­sa­den bie­ten dem­ge­gen­über enor­me Flächen zur po­ten­zi­el­len En­er­gie­er­zeu­gung. Sie sind für de­zen­tra­le PV-Stro­m­er­zeu­gung in Sied­lungs- und Bal­lungs­ge­bie­ten ge­eig­net.

Des­halb be­darf es grund­le­gen­der Ent­wick­lungs­ar­beit, wie sich PV-Tech­no­lo­gie mit ih­ren sch­nel­len Ent­wick­lungs­zy­k­len mit trag­fähi­gen Bau­stof­fen von lan­ger Le­bens­dau­er ver­bin­den lässt, um das gro­ße Po­ten­tial von BIPV zu er­sch­lie­ßen. Die Ent­wick­lung von PV-Zel­len hat ei­ne ra­san­te Ge­schwin­dig­keit, und Be­ton ist welt­weit vor al­lem in Bal­lungs­zen­t­ren ei­ner der meist­ein­ge­setz­ten Bau­stof­fe. So wird die Ge­bäu­de­hül­le wird als wich­ti­ge en­er­gie­er­zeu­gen­de Fläche er­sch­los­sen.

Auf den Grund­la­gen von „Dy­sC­re­te / Ds­sC­re­te“ konn­te die Grund­i­dee in­zwi­schen auf ih­rem Weg von der Grund­la­gen­for­schung über die an­ge­wand­te For­schung zur ar­chi­tek­to­ni­schen Um­set­zung ent­schei­dend wei­ter­ent­wi­ckelt wer­den. Um der dy­na­mi­schen Ent­wick­lung neu­er Schicht­sys­te­me (wie DSSC, ssDSC, OPV, CIGS, Pe­rows­kit, Tan­dem­zel­len so­wie mo­dif­zier­te Si­li­zi­um­zel­len) und den re­la­tiv lan­gen Ent­wick­lungs­zy­k­len in der Bau­in­du­s­trie und den Bau­pro­zes­sen zu be­geg­nen, ar­bei­tet Bau Kunst Erfn­den in ei­ner Ko­ope­ra­ti­on mit dem Helm­holtz-Zen­trum Ber­lin für Ma­te­ria­li­en und En­er­gie, Dr. Björn Rau und ei­nem Kon­sor­ti­um aus In­du­s­trie­part­nern (Schwab-Stein GmbH, RECK­LI GmbH, fscher­wer­ke GmbH & Co. KG, AE­con­ver­si­on GmbH & Co. KG, GES Ge­bäu­de- En­er­gie­sys­te­me GmbH) ak­tu­ell an dem Sys­tem „So­lar­Chip“.

„So­lar­Chip“ ver­sucht die kur­zen Ent­wick­lungs­zy­k­len in der Pho­to­vol­ta­ik mit den lan­gen Ent­wick­lungs­zy­k­len im Bau­we­sen sinn­voll zu syn­chro­ni­sie­ren, in­dem neu­ar­ti­ge, Fas­sa­den­e­le­men­te ent­wi­ckelt wer­den, die in der La­ge sind So­la­r­e­le­men­te un­ter­schied­lichs­ter Art und Ge­ne­ra­tio­nen, auch zu­künf­ti­ger, noch nicht be­kann­ter Ge­ne­ra­tio­nen, auf­zu­neh­men.

Laufzeit

Forschungs- und Projektförderung

Kooperationspartner

  • Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
  • Reckli GmbH
  • Schwab-Stein GmbH
  • fischerwerke GmbH & Co. KG
  • AEconversion GmbH & Co. KG