Grüne Solarmodule in Gebäudefassade des Zentrums für Höchsteffiziente Solarzellen integriert

Pressemeldung des Frauenhofer ISE

Sechzig Photovoltaik-Module mit grüner MorphoColor® Strukturschicht bereichern seit kurzem die Fassade des Zentrums für Höchsteffiziente Solarzellen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Das Pilotprojekt für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) wird das Forschungsinstitut mit circa 11 Megawattstunden Solarstrom pro Jahr versorgen. Die vom Forschungsinstitut entwickelte MorphoColor® Technologie ermöglicht es, die Gläser von Solarmodulen farbig zu gestalten und dabei mindestens 90 Prozent der Moduleffizienz zu erhalten. So kann die integrierte Photovoltaik-Anlage Akzente in der Fassadenarchitektur setzen oder – beispielsweise ziegelrot ins Dach integriert – optisch in der Gebäudehülle verschwinden.

Neben Dächern stehen für den PV-Ausbau auch mit Fassaden große, bereits vorhandene Flächen an Gebäuden für die Installation von Photovoltaikmodulen zur Verfügung. „Hier müssen die PV-Module architektonisch gestaltbar sein, um die Anforderungen an das Stadtbild und die Architektur des Gebäudes zu erfüllen“, sagt Dr. Harry Wirth, Bereichsleiter Photovoltaische Module und Kraftwerke am Fraunhofer ISE. „Dann ist das Potenzial der bauwerkintegrierten PV riesig, für Dächer und Fassaden gemeinsam rechnen wir mit einem technischen Potenzial von 1.000 Gigawatt Peak in Deutschland. Das ist das Doppelte jener Nennleistung, die für die Energiewende in etwa benötigt wird“.

Das Fraunhofer ISE forscht intensiv zu bauwerkintegrierter Photovoltaik. Die eigens für das Pilotprojekt hergestellten BIPV-Module mit patentierter MorphoColor® Farbstruktur können, integriert in die Fassade des neuen Laborgebäudes, nun einem intensiven Praxistest unterzogen werden. „Zur Erfassung der realen Einstrahlungsdaten haben wir Sensoren an der Fassade installiert. Gleichzeitig messen wir den erzeugten Strom und die Spannung der Module sowie die AC-Leistung hinter dem Wechselrichter. Anhand der gemessenen Einstrahlungswerte können wir den zu erwartenden Ertrag berechnen und mit dem messtechnisch ermittelten Ertrag der BIPV-Anlage vergleichen und evaluieren“, sagt Dr. Frank Ensslen, Mitglied der Projektgruppe am Fraunhofer ISE.

Für die Pilotinstallation an einer öffentlich zugänglichen Fassade passte das Forschungsteam die Modul-Komponenten, beziehungsweise die gesamte BIPV-Anlage an die bauordnungsrechtlichen Vorschriften an und entwickelte unter anderem für die Anforderungen an den Brandschutz ein abgestimmtes, elektrotechnisches Sicherheitskonzept. Die Erkenntnisse sind in den Leitfaden für BIPV des Landes Baden-Württemberg eingeflossen.

Die MorphoColor® Farbschicht ist eine photonische Struktur, bei der eine Interferenzschicht so mit einem geometrisch strukturierten Substrat kombiniert wird, dass sich ein schmalbandiges Reflexionsmaximum ergibt. Die Schicht reflektiert nur eine bestimmte Farbe und lässt das restliche Sonnenlicht quasi ungestört passieren. Das Design ist durch die Farbschicht auf den Flügeln des Morpho-Schmetterlings inspiriert, dessen intensiv blaue Flügel einen in weiten Bereichen winkelstabilen Farbeindruck erzeugen. Eine Vielzahl an Farben können durch diese Technologie realisiert werden. Durch die Schmalbandigkeit der Reflexion verringert die Farbschicht die Effizienz des Moduls nur um deutlich weniger als 10 Prozent relativ, verglichen mit einem unbeschichteten Modul. Die MorphoColor® Module liefern also mindestens 90 Prozent der Erträge, die ein gewöhnliches Modul an gleicher Stelle liefern würde.