Projekt Sun Skins: Energie aus der Gebäudehülle dank multifunktionaler Solarflächen

(13.7.2023) Wie können Fassadenflächen zur Solarenergiegewinnung beitragen und zugleich ansprechend gestaltet sein? „Bis 2050 soll der Gebäudebestand in Deutschland klimaneutral sein, der Energiebedarf soll wesentlich aus standortnahen erneuerbaren Energien wie Solarenergie gedeckt werden. Wie dies im Leichtbau mittels organischer Photovoltaikelemente für die Gebäudehülle gelingen kann, untersuchen wir in unserem gemeinsamen Forschungsvorhaben ,Sun Skins‘“, erklärt Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Timo Carl, Professor für digitales Entwerfen und Konstruieren [dEK] an der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS).
Erste Ergebnisse präsentierte das Forschungsteam auf der BAU in München auf dem Stand der Zukunft Bau Forschungsförderung. Die Frankfurt UAS führt das Projekt federführend mit der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe, der Kunsthochschule Kassel und zwei Industriepartnern durch, das vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) gefördert wird.

Detailansicht des Demonstrators mit den solaren Leichtbaupaneelen. (Bild: Carl/Frankfurt UAS) 

„Organische Solarzellen (OPV) sind gegenüber siliziumbasierten Photovoltaikzellen flexibler und anpassungsfähiger. Sie sind leicht, biegbar, teiltransparent, farblich gestaltbar und unempfindlicher gegenüber der Ausrichtung zur Sonne, Teilverschattungen und Temperaturschwankungen. OPV ist daher im Bereich der gebäudeintegrierten Photovoltaik (GiPV) ökologisch und ökonomisch eine Alternative zu siliziumbasierten Photovoltaik-Zellen“, erläutert Prof. Dr. Carl. „Wir können den Anteil gebäudeintegrierter Photovoltaik signifikant erhöhen, wenn es gelingt, ästhetisch innovative Trägersysteme zu entwickeln, die intelligent auf unterschiedliche architektonische Randbedingungen adaptiert werden können. Hierzu liefert unsere Forschungsarbeit einen Beitrag.“

Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung von dreidimensionalen, solaren Leichtbaupaneelen: Organische Photovoltaikelemente werden dazu zwischen zwei dünne thermoplastisch umgeformte Folien aus Polycarbonat integriert. Dieses Verbundbauteil lässt sich im Entwurf mit Hilfe eines eigens entwickelten digitalen Planungstools in Form, Farbe und Transparenzgrad variieren und somit an verschiedene Einbausituationen anpassen. Den Prototyp des Leichtbauträgersystems aus Polycarbonat als Demonstrator für die gestalterische Qualität und geometrische Flexibilität hat das Forschungsteam auf der Messe präsentiert.