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Erneuerbare Energien Wohnen im Sonnenkraftwerk

Weg von der teuren Nischentechnik hin zur Massenanwendung: Dank billigerer Solarmodule sollen Solar-Fassaden bald gegenüber klassischen Dachanlagen konkurrenzfähig sein. Vor allem Großkonzerne und öffentliche Bauherren fragen zunehmend nach integrierten Solarmodulen, die ein Öko-Image vermitteln und gleichzeitig dem Auge schmeicheln.

Das Sur-Plus-Home in Essen mit einer Photovoltaik-Fassade ist Vorreiter auf dem Weg zum Niedrigenergiehaus. Quelle: handelsblatt.com

KÖLN. Wie die Schuppen eines Reptils überziehen schwarzglänzende Solarmodule das Gebäude. Die 250 Photovoltaik-Schindeln drehen sich automatisch der Sonne entgegen. Fast die komplette Außenhaut des zweistöckigen "Sur-Plus-Home", das auf dem Burgplatz in Essen steht, produziert Strom aus Sonnenlicht. Bei deutschem Wetter erzeugt das 75-Quadratmeter-Haus der Technischen Universität Darmstadt doppelt so viel Strom wie es verbraucht. Ab heute darf es besichtigt werden.

Solarzellen statt Glas und Klinker

Mit dem Konzepthaus haben die Darmstädter den "Solar Decathlon" gewonnen, einen renommierten Architektur-Wettbewerb des US-Energieministeriums. Ziel war es, erschwingliche Gebäude zu entwerfen, die sich komplett mit Sonnenenergie versorgen. Solar-Fassaden spielen dabei für die Darmstädter Architekten eine Schlüsselrolle. Zwar bekommen die Zellen an den Hauswänden weniger Sonne ab, dafür ersetzen sie teures Baumaterial wie Glas oder Klinker. Dank billigerer Solarmodule wolle man in den Vereinigten Staaten binnen fünf Jahren gegenüber klassischen Dachanlagen konkurrenzfähig sein, sagt Martin Zeumer, Betreuer des studentischen Passivhaus-Teams an der TU Darmstadt.

Mit ihrem Projekt helfen die Forscher, ein Umdenken bei der gebäudeintegrierten Photovoltaik (GIPV) einzuleiten - weg von der teuren Nischentechnik hin zur Massenanwendung. Denn die EU will Niedrigstenergiehäuser wie das Sur-Plus-Home bald zum Standard machen. Laut jüngstem Entwurf der Richtlinie, die das EU-Parlament im Mai verabschiedet, sollen ab 2018 alle öffentlichen und ab 2020 auch alle privaten Neubauten höchsten Energieeffizienzstandards entsprechen. "Die Richtlinie wird der gebäudeintegrierten Photovoltaik einen Schub geben", sagt Tilmann Kuhn, Physiker am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE). "Die strengen Vorgaben lassen sich schwer erfüllen, wenn man nicht große Teile der Fassade zur Stromerzeugung nutzt."

Technische Lösungen für GIPV stehen seit Jahren bereit. Das Konstanzer Unternehmen Sunways etwa fertigt Solarmodule, mit denen Bauherren ihre Häuserdächer wie mit Ziegeln decken können. Die Mainzer Firma Schott Solar produziert Glasplatten mit Dünnschicht-Solarmodulen, mit denen sich Wintergärten oder ganze Innenhöfe überdachen lassen.

Vor allem Großkonzerne und öffentliche Bauherren fragen zunehmend nach integrierten Solarmodulen, die ein Öko-Image vermitteln und gleichzeitig dem Auge schmeicheln. Stararchitekt Frank Gehry integrierte 1300 Quadratmeter Solarmodule in die Glasdächer seines kubistischen Baus auf dem Novartis-Campus in Basel. Der Enzian Tower, ein brandneuer Bürokomplex in Bozen, glänzt mit einer Fassade aus dreifach isoliertem Glas mit halb transparenten Dünnschichtmodulen. Das Gebäude soll seinen kompletten Bedarf an Kühl- und Heizenergie aus der eigenen Photovoltaik-Anlage schöpfen.

Bisher sind die meisten integrativen Solarlösungen noch teure Spezialanfertigungen. 2008 machten GIPV-Projekte laut den Marktforschern von Lux Research nur knapp zwei Prozent des Photovoltaik-Weltmarkts aus. Ein von der EU gefördertes Forschungsprojekt unter ISE-Leitung soll die Technik jetzt massentauglich machen. Bis 2012 entwickeln die Experten Konzepte, um Hochhäuser kosteneffektiv mit GIPV-Technik auszustatten. Die Lösung sieht Kuhn im Multitasking: "Solarfassaden können nicht nur Strom erzeugen, sondern auch als Blendschutz, Wärmedämmung und zur Kühlung dienen", sagt er.

Neue Technik gilt bisher als anfällig

Eine neue Generation von Solarzellen steht bereits in den Startlöchern: Farbstoff-Solarzellen produzieren auch in der Dämmerung oder bei ungünstigem Sonnen-Einfallswinkel Strom. Sie lassen sich mit gewöhnlichen Druckmaschinen auf diverse Materialien auftragen. Dabei sollen sie pro Watt installierter Leistung bald preiswerter sein als alle bisherigen Solartechniken, versprechen die Hersteller.

Das australische Solar-Unternehmen Dyesol will seine Farbstoff-Solarzellen Ende 2011 auf den Markt bringen. Gemeinsam mit Corus, Europas zweitgrößtem Stahlhersteller, entwickelt Dyesol Dach- und Fassadenelemente, auf die das Unternehmen die Zellen aufdruckt. Corus produziert jährlich 100 Millionen Quadratmeter farbig lackierte Stahlteile, beispielsweise für Lager- und Fabrikhallen. Bis 2016 soll ein Fünftel davon mit Farbstoff-Solarzellen beschichtet werden.

"Farbstoff-Solarzellen auf Stahl aufzutragen ist grundsätzlich kein Problem", sagt Dyesol-Vorstand Richard Caldwell. "Die Herausforderung liegt derzeit in der Automatisierung." Gerade arbeiten die beiden Unternehmen in einer Pilotanlage an den Produktionsabläufen. Die erste Fabrik soll ab 2011 eine Millionen Quadratmeter Solar-Stahl pro Jahr herstellen - zunächst in Magenta, später in weiteren Farben. Bis zum Jahr 2012 will Dyesol den Wirkungsgrad seiner Technik von derzeit sechs auf acht Prozent erhöhen.

Viele Marktbeobachter sind gegenüber solchen Ankündigungen skeptisch, denn bisher gilt die neue Technik als anfällig. "Farbstoff-Solarzellen werden in den kommenden fünf bis zehn Jahren kein großer Spieler auf dem Photovoltaik-Markt sein", sagt beispielsweise die Branchenanalystin Johanna Schmidtke von Lux Research. Dyesol-Vorstand Caldwell kontert, sein Unternehmen habe die Zellen bereits in Langzeittests erprobt. Er sieht in der Technik Potenzial für einen Milliardenmarkt.

Mehr Flächen für Sonnenenergie

Kürzlich hat Dyesol mit Pilkington einen der führenden Glashersteller als Partner gewonnen. Gemeinsam wollen die beiden Unternehmen nun Flachglas mit Solarzellen beschichten. In fünf Jahren sollen die ersten Produkte auf den Markt kommen. Möglich wären beispielsweise stromerzeugende Glasbrüstungen, die später auch mit nahezu transparenten Farbstoff-Solarzellen bedruckt werden sollen. Auch die Fassaden großer Bürogebäude könnten dann kostengünstig umgerüstet werden. Der Sonnenenergie würden damit ganz neue Flächen erschlossen.

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