Solare Module als neue Farbgeber der Gebäudehülle

(mb) Neben dem Wirkungsgrad von Solarzellen gewinnt auch die vielfältige Gestaltung energieerzeugender Bauteile zunehmend an Bedeutung. So erhielt etwa das 2014 eröffnete Swiss Tech Convention Center auf dem Campus der ETH Lausanne eine Südfassade mit halbtransparenten Farbstoffzellen. Sie produzieren Energie anhand der natürlichen Photosynthese. Farbstoffmoleküle absorbieren Licht auf einer nanostrukturierten Oberfläche und wandeln es in Energie um. Gleichzeitig dienen sie als Fassadenelemente dem Sonnenschutz. 

Industriegebäude neu akzentuiert

Im Gundeldinger Feld in Basel werden solare Bauteile ähnlich innovativ eingesetzt: Ein Kohlesilo, das früher als Brennstofflager für das benachbarte Maschinen- und Turbinenwerk diente, wurde umgebaut und unter anderem zum Kindergarten umgenutzt. Der industrielle Charme blieb zwar erhalten, doch die Gebäudehülle des sanierten Kohlesilos besteht nun aus farbigen Solarmodulen. «Ein herkömmliches zweischichtiges Solarmodul besteht entweder aus Glas und Glas oder aus Glas und Folie respektive Laminat. In Zusammenarbeit mit Swissino haben wir die obere Glasschicht durch farbige Gläser ersetzt», erklärt Stefan Bucher von Solvatec. Das Unternehmen Solvatec plant und baut solare Kleinanlagen für Einfamilienhäuser sowie auch solare industrielle Grossanlagen.

Die Solaranlage mit einer Leistung von 12,8 kW entstand als Pilotprojekt gemeinsam mit der Fachhochschule Nordwestschweiz und dem Kanton Basel-Stadt, der 2000-Watt-Modellvorhaben finanziell unterstützt. Die 2000-Watt-Gesellschaft zielt auf die nachhaltige Nutzung von Ressourcen unter der Limite von 2000 Watt pro Person.

Den CIS-Dünnschichtmodulen am Kohlesilo sind Gläser in den Farben orange, grün, blau und grau vorgesetzt. CIS steht für die Zusammensetzung aus Kupfer (Cu), Indium (In) und Selen (Se). In der Regel  erreichen die Module einen Stromertrag zwischen 20 und 70 kWh/m2. Konventionelle, schwarze Module liefern laut Hersteller jeweils rund 50 Prozent höhere Erträge. Laut Stefan Bucher sind die Elemente in beliebigen Grössen produzierbar: «Das Kohlesilo enthält Module mit drei unterschiedlichen Abmessungen. Die Kosten variieren entsprechend. Der übliche Preis für farbige Fassadenmodule beträgt rund CHF 500 bis CHF 1000 pro m2.»

Die Dachgestaltung des Kohleturms sieht Bucher technisch begründet: «Obwohl sie kaum sichtbar sind, verbauten wir auch farbige Module im Dach. Dadurch erhalten wir wichtige Vergleichswerte mit den Fassadenelementen.» In der einjährigen Messphase werden die Stromerträge der einzelnen Module untersucht, woraus auch Erkenntnisse über die einzelnen Farben resultieren sollen.

Innovation in weiss

Die weltweit ersten weissen Solarmodule liefern seit Ende 2014 Strom. Um die Photovoltaik-Module in das Gebäude zu integrieren und den Planern mehr Möglichkeiten zu bieten, entwickelte das CSEM (Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA) eine Alternative zu den herkömmlichen blau-schwarzen Modulen. Daraus ergeben sich sogar konstruktive Vorteile. Weisse Solarzellen heizen sich weniger auf und arbeiten mit etwa 20 bis 30 Grad tieferen Temperaturen. Deshalb können die Elemente ohne Hinterlüftung in das Gebäude integriert werden.

Bei den weissen Modulen ist es jedoch nicht geblieben. An einem Einfamilienhaus in Neuenburg installierte das Unternehmen terracottafarbene Dach-Solarmodule, die optisch einer Ziegeldeckung gleichen. Die Idee basiert auf einem Filter, welcher das gesamte sichtbare Spektrum streut und nur infrarotes Licht überträgt. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass sie auch auf bestehende Solarpanels appliziert werden kann. 

Fortschritt auch bei schwarzen Modulen

Auch herkömmliche Photovoltaikzellen werden optimiert. In Brütten im Kanton Zürich steht ein energieautarkes Mehrfamilienhaus. Der einzige externe Energielieferant ist die Sonne. Die Gestaltung und das Energiekonzept des Mehrfamilienhauses sind dabei eng gekoppelt. Die Fassade besteht vollständig aus Photovoltaikplatten. Ihre Funktion ist jedoch nicht ersichtlich, weil sie keine Spiegelungen hervorrufen, wie Architekt René Schmid erklärt: «Die verwendeten Photovoltaikfassadenplatten mit einer Grösse von 1 m auf 1,5 m vermitteln den Eindruck einer herkömmlichen Hausfassade, aber produzieren bereits bei indirektem Licht wertvollen Strom. Zum jetzigen Zeitpunkt befinden sich die aus Dünnschichtzellen bestehenden Elemente noch in der Testphase. Zukünftig stellen sie rund ein Viertel der Gesamtenergieproduktion her.» Auf dem Dach befinden sich hingegen monokristalline Solarzellen. «Die Kosten sind zwar höher als bei üblichen Zellen, aber die Effizienz ist höher», versichert Schmid. Die Dimensionierung der Gebäudehülle als Bestandteil des Energiekonzeptes ist auf die zur Verfügung stehenden solaren Energiemengen abgestimmt.

Mit dem starken Fortschritt der Solartechnik stieg in den vergangenen Jahren auch das Angebot an ästhetischen Komponenten für die Gebäudehülle. Der Trend geht dabei deutlich zu fassadenintegrierten Photovoltaikelementen, die einen hohen Energieertrag erzielen und die Technik kaum sichtbar ist. Hauseigentümer und Planer profitieren somit von einer breiten Gestaltungsvielfalt und willkommenen Energieerträgen.