Solarfassade 29.09.2020, 10:27 Uhr

Die Gebäudehülle als Energielieferant

Die Fassade der neuen Halle am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB) schimmert in einem kräftigen Blau. Die CIGS-Dünnschichtmodule erzeugen dieses Farbenspiel. Entwickelt wurden die Module für die Integration in der Gebäudehülle und decken als Solarelemente einen Teil des Strombedarfs. Sensoren machen sie zu einem Real-Labor.

Sind die Gerüste einmal entfernt, wird die Erweiterungshalle durch die Solarmodule blau erstrahlen. Foto: Taao

Sind die Gerüste einmal entfernt, wird die Erweiterungshalle durch die Solarmodule blau erstrahlen.

Foto: Taao

Im Bereich Photovoltaik zählt das Helmholz-Zentrum Berlin zu den führenden Forschungseinrichtungen. Hier wird sich von der Grundlagenforschung bis zur Entwicklung von industriekompatiblen Produktionsmethoden mit dem Thema auseinandergesetzt. Die Fortbildungen des HZBs zu innovativen Fassadenlösungen für Fachleute aus Architektur, Planung und Bauen werden von der Beratungsstelle für Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) angeboten. Erstmals wurde jetzt ein Neubau des HZBs mit Solarmodulen ausgestattet. In dem Erweiterungsbau wird die Testinghalle bei BESSY II einziehen. Hier sollen für die Beschleunigungsphysik Komponenten entwickelt und getestet werden.

Am Neubau des HZBs wurden an der West-, Süd- und auch Nordseite 360 CIGS-Dünnschichtmodule angebracht. Da die Gebäudehülle als Vorhangfassade errichtet ist, sind die Module über ein Schienensystem vor die Fassade gehängt. Dadurch entsteht zwischen dem Modul und der Wärmedämmung ein kleiner Luftraum. „Mit der zusätzlich eingebauten Sensortechnik wollen wir in den nächsten Jahren erheben, wie sich die realen Wetterbedingungen, Feinstaub, Regen, Verschmutzungen auf die Leistung auswirken“, erklärt Samira Aden, Architektin am BAIP, HZB.

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Sensoren geben Auskunft über die Leistung der Solarmodule

Für die Sensortechnik ist Maximilian Riedel, Wissenschaftler am PVcomB, zuständig: „An jeder Seite des Gebäudes erfassen Sensoren die einfallende Strahlungsleistung der Sonne. Die Module erzeugen nicht nur elektrischen Strom, sie erwärmen sich auch durch die Bestrahlung, was wiederum ihre Leistung verringern kann. Deshalb messen wir an den Rückseiten der Module mit 72 Thermofühlern die Temperatur. Außerdem erfassen wir die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Spalt hinter den Modulen an verschiedenen Stellen in der Fassade, um zu sehen, wie gut die Wärme bei verschiedenen Spaltbreiten abtransportiert wird.“ Da die Module an West-, Süd und Nordseite der Fassade angebracht ist, können die Wissenschaftler einen Vergleich der Leistungen aufstellen und drüber Aussagen treffen, wie sich die Module bei direktem Licht oder bei Streulicht verhalten.

„Die Module werden von AVANCIS in Thorgau bei Leipzig produziert, das sind CIGS-Dünnschichtmodule, und wir konnten sie in diesem kräftigen Blau erhalten, das HZB-typisch ist. Die Besonderheit der Module besteht in der verdeckten Aufhängung, welche eine rahmenlose Ausführung ohne zusätzliche Einfassung am Modulrand ermöglicht. Dadurch lassen sich die Module ideal mit der Metallvorhangfassade des Gebäudes kombinieren. Jedes Modul hat eine Leistung von etwa 135 Watt. Insgesamt haben wir damit eine Peak-Leistung von knapp 50 Kilowatt installiert“, erklärt Projektleiter Dirk Mielke vom HZB.

„Dieses Photovoltaik-Projekt ist etwas Besonderes“, betont Dr. Björn Rau, der die BAIP-Beratungsstelle leitet. Es ist das erste komplette Gebäude, dass mit seiner fassadenintegrierten Photovoltaikanlage als Real-Labor betrieben wird. Über einen langen Zeitraum hinweg haben die Wissenschaftler durch die umfangreiche Messtechnik die Möglichkeit, neue Erkenntnisse über das reale Verhalten von Solarmodulen in einer Fassade bei verschiedenen Jahreszeiten und Witterungsbedingungen, zu erhalten. „Ganz bewusst haben wir bei diesem Projekt auch Wert auf die gestalterische Integration der Module in die Gebäudehülle gelegt und mit der CIGS-Technologie das Materialsystem ausgewählt, über das am HZB eine sehr große Expertise existiert. Viele Forschungsgruppen am HZB arbeiten mit CIGS-Dünnschichten, von der Materialforschung bis hin zur Entwicklung von Bauelementen“, fügt Rau hinzu.

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Von www.helmholtz-berlin.de