Solarfassade am HZB im Praxistest

So wird die Erweiterungshalle aussehen, nachdem das Gerüst entfernt worden ist. Die blauen Module umschließen das Gebäude wie eine Klammer.

So wird die Erweiterungshalle aussehen, nachdem das Gerüst entfernt worden ist. Die blauen Module umschließen das Gebäude wie eine Klammer. © Taao

Die CIGS-Module schimmern in kräftigem Blau.

Die CIGS-Module schimmern in kräftigem Blau. © arö/HZB

Die Module werden vor der Fassade eingehängt.

Die Module werden vor der Fassade eingehängt. © arö/HZB

Die Temperaturfühler befinden sich hinter den Solarmodulen.

Die Temperaturfühler befinden sich hinter den Solarmodulen. © arö/HZB

Regelmäßig auf der Baustelle: Maximilian Riedel, PVcomB, Samira Aden, BAIP und Projektleiter Dirk Mielke.

Regelmäßig auf der Baustelle: Maximilian Riedel, PVcomB, Samira Aden, BAIP und Projektleiter Dirk Mielke. © arö/HZB

In kräftigem Blau schimmern die Solarmodule an der Fassade einer neuen Halle am HZB. Es sind spezielle CIGS-Dünnschichtmodule, die in Deutschland produziert werden und speziell für die Integration in die Gebäudehülle entwickelt wurden. Die Solarfassade deckt nicht nur einen Teil des Strombedarfs, sondern ist gleichzeitig auch selbst ein Real-Labor: Ein HZB-Team überwacht das Verhalten der Module im Langzeitverlauf und bei unterschiedlichen Außenbedingungen und wertet die Daten aus. 

Das Helmholtz-Zentrum Berlin zählt zu den führenden Forschungseinrichtungen im Bereich der Photovoltaik, von der Grundlagenforschung bis zur Entwicklung von industriekompatiblen Produktionsmethoden. Mit der Beratungsstelle für Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) bietet das HZB auch Fortbildungen zu innovativen Fassadenlösungen für Fachleute aus Architektur, Planung und Bauen an. Nun ist erstmals auch ein HZB-Neubau mit Solarmodulen ausgestattet worden. Es handelt sich um den Erweiterungsbau der so genannten Testinghalle bei BESSY II in Adlershof, in der Komponenten für die Beschleunigerphysik entwickelt und getestet werden sollen.

"Vorhang" aus 360 Modulen

An West-, Süd- und sogar an der Nordseite der Außenhülle sind jetzt insgesamt 360 Module montiert worden. „Es handelt sich um eine Vorhangfassade“, erklärt Samira Aden, Architektin am BAIP, HZB, die das Projekt begleitet. Über ein Schienensystem werden die Module vor die Fassade gehängt, so dass zwischen Modul und Wärmedämmung ein kleiner Luftraum entsteht. „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 sie.

Sensoren für einfallende Strahlung, Temperatur und Luftströmungen

Ihr Kollege Maximilian Riedel, Wissenschaftler am PVcomB, ist für die Sensortechnik 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“, erklärt er. Durch den Vergleich der Leistungen von West-, Süd und Nordseite lassen sich Aussagen darüber treffen, wie sich die Module bei direktem Licht oder bei Streulicht verhalten.

CIGS-Dünnschichtmodule aus Thorgau

„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, HZB.

Großes Interesse an den Ergebnissen

„Dieses Photovoltaik-Projekt ist etwas Besonderes“, betont Dr. Björn Rau, der die BAIP-Beratungsstelle leitet. Erstmals wird ein komplettes Bauwerk mit einer fassadenintegrierten Photovoltaikanlage als Real-Labor betrieben. Die umfangreiche Messtechnik ermöglicht neue Erkenntnisse über das reale Verhalten von Solarmodulen in einer Fassade bei verschiedenen Jahreszeiten und Witterungsbedingungen, über einen langen Zeitraum. „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. Anfragen nach Daten und Erfahrungen, auch aus dem Ausland, kommen bereits jetzt in großer Anzahl.

 

arö

Das könnte Sie auch interessieren

  • Podcast | Der Klimawandel und die Stadt: Mehr Grün oder mehr Photovoltaik?
    Nachricht
    12.08.2022
    Podcast | Der Klimawandel und die Stadt: Mehr Grün oder mehr Photovoltaik?
    Wie umgehen mit begrenztem Platz? Städte und Kommunen müssen sich jetzt auf die Folgen des Klimawandels vorbereiten. Gründächer, begrünte Fassaden und großflächige Entsiegelungen könnten zu einem besseren Mikroklima beitragen. Aber wird der Platz nicht auch für Photovoltaik benötigt?

    In einem kontroversen Gespräch loten die Experten Björn Rau (HZB, BAIP) und Jens Hasse (Deutsches Institut für Urbanistik) die Optionen aus und finden neue Lösungen.

  • Podcast | Der Klimawandel und die Stadt: Mehr Grün oder mehr Photovoltaik?
    Nachricht
    04.08.2022
    Podcast | Der Klimawandel und die Stadt: Mehr Grün oder mehr Photovoltaik?
    Wie umgehen mit begrenztem Platz? Städte und Kommunen müssen sich jetzt auf die Folgen des Klimawandels vorbereiten. So werden im Sommer Hitzewellen zunehmen, die den Kreislauf insbesondere von älteren Menschen stark belasten. Dürren aber auch Starkregen sollen häufiger und stärker ausfallen. Dagegen schlagen Planer:innen Maßnahmen wie Gründächer, begrünte Fassaden und großflächige Entsiegelungen vor – eine grüne Stadt mit weniger Hitzeinseln aus Glas und Beton. Auf der anderen Seite sollen Gebäude nicht nur energieeffizient gebaut und gedämmt werden, sondern künftig einen zunehmenden Teil des Energiebedarfs selbst decken. Photovoltaik-Anlagen bieten dafür eine sehr effiziente Lösung. Photovoltaik-Anlagen können ganz klassisch auf Dächern installiert werden, aber inzwischen gibt es noch deutlich mehr Optionen: in vielen Farben und Varianten sind nun Fassadenmodule auf dem Markt, die in Fassaden und andere Flächen integriert werden können. Damit erzeugt ein Haus klimaneutral den eigenen Strom, oft schon zu einem sehr günstigen Preis. Doch wie gut verträgt sich Photovoltaik mit Gründächern und begrünten Fassaden? Wie lassen sich Lösungen finden, um in Städten beiden Maßnahmen ausreichend Platz zu geben? Zwei Experten aus HZB (Dr. Björn Rau, Photovoltaik, Bauwerkintegrierte Photovoltaik) und DIFU (Dipl. Ing. Jens Hasse, Anpassung an Klimawandelfolgen) loten in einem kontroversen Gespräch mit Moderatorin Nancy Fischer aus, wo sich mögliche Konflikte auftun und diskutieren Lösungen.

    Redaktion der Folge: Antonia Rötger (HZB), Gregor Hofmann (WZB/BR50) und Anja Sommerfeld (FVB/BR50)

  • RBB Abendschau zu Besuch bei CatLab
    Nachricht
    01.08.2022
    RBB Abendschau zu Besuch bei CatLab
    CatLab bekam Besuch von der rbb Abendschau.
    Unter dem Titel "Der Weg weg vom Erdgas" wurde der Beitrag am Sonntag, 31. Juli in de rbb Abendschau ausgestrahlt und wird für 7 Tage in die rbb-Mediathek verfügbar.