Solarforschung in Halle Sonnenenergie: Hausfassaden als Strom-Sammler

Die Sonne scheint immer aufs Dach, also wird sie da von Solarmodulen eingefangen. Und was ist mit den Fassaden? Da knallt sie doch auch drauf, kann man das da nicht auch nutzen? Genau das erforscht man in Halle.

Doppelhaus - das linke Hausdach mit klassischen Schindeln, das rechte ist mit Solarmodulen bestückt.
Der Klassiker - Solarmodule auf dem Dach. Bildrechte: imago/Schöning
Doppelhaus - das linke Hausdach mit klassischen Schindeln, das rechte ist mit Solarmodulen bestückt.
Der Klassiker - Solarmodule auf dem Dach. Bildrechte: imago/Schöning
Bruckdorf Photovoltaikanlage bei Halle
Oder Sonnenstromgewinnung auf großen Flächen wie hier in der Nähe von Halle. Bildrechte: imago images / Steffen Schellhorn
Erster Solarradweg in Deutschland, in Erftstadt, eine 90 Meter lange Teststrecke mit Solarmodulen, die Strom produzieren und befahrbar sind.
Nicht nur Hausdächer bescheint die Sonne, sondern auch Radwege. Dieser Radweg in Erfstadt, machte als erster Solarradweg Deutschlands Furore. 2018 eingeweiht sorgt er seither weniger für Strom denn für Schlagzeilen, wegen technischer Probleme wie Kurzschlüssen nach Regenfällen. Bildrechte: imago images / Jochen Tack
Eine Parkhausfassade, die mit Solarpanelen bestückt ist
Weit älter ist dieses Projekt aus Chemnitz: Das Solarparkhaus stammt aus dem Jahr 2008, ist 19 Meter hoch, 120 Meter lang und hat an der Fassaden der obersten sechs Etagen Photovoltaik-Module verbaut. Durch Sonneneinstrahlung wird jährlich so viel Strom eingefangen, wie umgerechnet 15 Haushalte verbrauchen. Bildrechte: imago/Schöning
Mehrfamilienhaus mit horizontalen Sonnenkollektoren an der Hauswand.
Vereinzelt wird bereits an gängigen Hausfassaden mit Solarpanelen experimentiert wie hier in Nordrhein-Westfalen - Bildrechte: imago images / blickwinkel
Fotovoltaik-Anlage an Hochhaus
22- bis 25-Geschosser prägen das Bild der Großwohnsiedlung Helene Weigel in Berlin. Eine der 70 Meter hohen Südfassade wurde auf 426m Quadratmeter Solarplatten angebracht, sie liefern pro Jahr 25.000 kWh Solarstrom, also etwas mehr als sechs Vier-Personenhaushalte. Bildrechte: imago images / Schöning
Eine Solaranlage über einem Feld.
Das Fraunhofer ISE experimentiert auch mit Anlagen, die Photovoltaik und Landwirtschaft gemeinsam möglichmachen. Bildrechte: MDR/Fraunhofer ISE
Eine schwimmende Solaranlage in Holland
In den Niederlanden gibt es erste Solaranlagen auf Seen. Ähnliche könnten in Mitteldeutschland auch auf Tagebauseen entstehen. Bildrechte: MDR/ BayWa r.e.
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Hausfassaden sind oft direkter Sonnenstrahlung ausgesetzt. Warum nutzt man die Fläche nicht genauso wie auf Dächern, um Energie zu gewinnen, fragte sich ein Forschungsteam des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP aus Halle. Warum das bisher keiner macht, hat seine Gründe, - der Winkel der Sonneneinstrahlung auf die Fläche ist ungünstig, zudem sind die Photovoltaikanlagen optisch selten Hingucker.

Gießen, kleben, schrauben

Neun Solarmodule auf einer  Wand
Das Photovoltaik-Modul "SOLAR.shell" an der Hausfassade liefert bis zu 50 Prozent mehr Sonnenenergie als herkömmlich angebrachte Solarmodule. Bildrechte: Fraunhofer IMWS

An beiden Hinderungsgründen lässt sich schrauben, befanden die Hallenser und entwickelten zusammen mit Leipziger Architekten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK) zum einen optisch ansprechende Anlagen. Dazu musste das Team zum einen die Kernfrage lösen: Welches Photovoltaik-Element muss in welchem Winkel gekippt sein, damit es möglichst viel Sonne abkriegt? Wie groß müssen die einzelnen Module sein, mit wie vielen Solarzellen? Wie befestigt man die Photovoltaikanlage am effektivsten an Betonfassaden?

Zum anderen tüftelte die Gruppe an Möglichkeiten, wie die Anlagen an der Fassade montiert werden, und kamen auf drei verschiedene Varianten: Man kann die Solarmodule in die Betonteile eingießen - dann passen sie perfekt, wenn die Betonteile in der Produktion gleich entsprechende Aussparungen bekommen. Man kann sie ankleben oder auf die Platten auf den Beton laminieren. Oder anschrauben oder mit Druckknöpfen anbringen, was wiederum den Vorteil hat, dass man sie zwecks Wartung oder Reparatur auch wieder abnehmen kann.

Tests mit Carbonbeton

Eine Fassade in Facetten-Optik ermöglicht einen deutlich höheren Stromertrag. Dafür sind kleine und flexible Solarmodule gefragt.
Eine Fassade in Facetten-Optik ermöglicht einen deutlich höheren Stromertrag. Dafür sind kleine und flexible Solarmodule gefragt. Bildrechte: A. Heller, ai:L der HTWK Leipzig

Das klingt erst mal toll, heißt aber nicht, dass sich jetzt schon jede beliebige Fassade nachrüsten lässt. Das Forschungsteam hat nämlich seine Photovoltaikanlagen an einem neuartigen Beton getestet, an Carbonbeton, einer preisgekrönten Entwicklung aus Dresden. Darin übernehmen Carbonfasern die Stabilisierungsaufgabe, anstelle der bisher gängigen Stahldrähte. Das Ergebnis an sich überzeugt Projektleiter Sebastian Schindler vom Fraunhofer Institut: "Die Photovoltaikelemente, die in diese Fassade integriert sind, liefern bis zu fünfzig Prozent mehr Sonnenenergie als planar an Gebäudewänden angebrachte Solarmodule". In einem Nachfolgeprojekt wird jetzt anhand von Langzeittestst daran geforscht, wie langlebig die Solarzelle an den Fertigbetonteilen haftet und was in den Schnittstellen zwischen Beton und Solarmodul bei verschiedenen Wetterlagen passiert.

lfw

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