Wissenschaftler präsentieren besonders effiziente Design-Solarfassade

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Ästhetisch und effizient zugleich: Die von Architekten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) und Wissenschaftlern des Fraunhofer CSP entwickelte Solar-Fassade »SOLAR.shell« erzeugt dank ihres außergewöhnlichen Designs bis zu 50 Prozent mehr Sonnenenergie als herkömmlich angebrachte Solarmodule – und sieht dabei auch noch gut aus.

SOLAR.shell Photovoltaik Fassade Energiebedarf Gebäude
© Fraunhofer CSP/Christiane Rex
Übergang der West- zur Südfassade: Das Photovoltaik-Modul »SOLAR.shell« an der Haus-Fassade bringt bis zu 50 Prozent mehr Sonnenenergie als herkömmlich angebrachte Solarmodule.

Der Trick: Die Solarmodule in der lamellenartigen Fassade sind alle so ausgerichtet, dass sie am jeweiligen Gebäude im Jahresverlauf möglichst viel Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Eine maßstäblich verkleinerte Version der »SOLAR.shell« wird vom 30. November bis zum 20. Dezember 2017 in der HTWK Leipzig öffentlich ausgestellt (Nieper-Bau, Karl-Liebknecht-Straße 134, 04277 Leipzig). Über ein USB-Kabel kann die erzeugte Energie direkt vor Ort genutzt werden, beispielsweise zum Laden eines Handys.

Mit Solarmodulen auf dem Dach lässt sich die Energiebilanz eines Hauses erheblich verbessern. Mit der verfügbaren Dachfläche allein lässt sich der komplette Energiebedarf eines Gebäudes jedoch kaum decken. Weiteren Platz könnte die Fassade von Gebäuden bieten. Doch sowohl aus ästhetischen Gründen als auch wegen des geringen Sonnenertrags auf senkrechten Flächen wird diese Lösung selten umgesetzt. HTWK-Professor Frank Hülsmeier und sein Team vom Architektur-Institut Leipzig (ai:L) haben deshalb gemeinsam mit Partnern die Solarfassade »SOLAR.shell« entwickelt, die sowohl technisch als auch architektonisch überzeugt. »Zuerst haben wir nach ästhetischen Gesichtspunkten eine dreidimensional gefaltete Fassade entworfen und diese am Computer modelliert. Im nächsten Schritt wurde der Entwurf technisch optimiert. Dazu haben wir den Sonnenverlauf im Tages- und Jahreszyklus sowie die Höhe der umgebenden Gebäude an einem spezifischen Standort – in diesem Fall eine Straße in Berlin – in das Entwurfsmodell einbezogen und den Winkel der

Solarmodule optimiert«, so Hülsmeier. »So ist es uns gelungen, mit der gleichen Fläche an Solarmodulen bis zu 50 Prozent mehr Energie zu gewinnen als bei vertikal installierten Solarmodulen.« Mithilfe dieses »parametrisch-generativen« Vorgehens lässt sich für jeden beliebigen Standort die optimale Süd-, West- oder Ost-Fassade entwerfen.

Im Nieper-Bau der HTWK Leipzig wird nun ein im Maßstab 1:2 verkleinerter Ausschnitt der »SOLAR.shell“-Fassade ausgestellt. In den 2 x 3 Meter großen Demonstrator aus Aluminium-Verbundplatten sind insgesamt neun Solarmodule eingelassen. Diese  erzeugen direkt aus dem vor Ort einfallenden Sonnen- und Kunstlicht Strom, der über einen integrierten USB-Anschluss genutzt werden kann.

Die Entwicklung der SOLAR.shell wurde durch das Bundesprogramm »Zukunft Bau« gefördert. Unterstützung bei der Umsetzung des Demonstrators kam von der BOBO GmbH, SGB Steuerungstechnik GmbH und dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP, das die benötigten PV-Sondermodule anfertigte und den Demonstrator im Rahmen der internationalen Photovoltaik-Konferenz PV-Days erstmals am Fraunhofer CSP in Halle (Saale) öffentlich präsentierte.