Mehr als nut Fassade - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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16.07.2021

Mehr als nur Fassade

Kurz & Knapp
  • Gebäudefassaden bieten ein enormes Potenzial für den Klimaschutz: Bis zu einem Viertel des deutschen Stromverbrauchs könnte durch die Integration von Photovoltaik in Gebäudehüllen gedeckt werden.
  • So können Gebäude mithilfe von Solarmodulen zu „sauberen“ Stromerzeugern werden, die sogar mehr Energie erzeugen, als sie selbst verbrauchen.
  • Auch für die Stadt der Zukunft ist die nachhaltige Energieversorgung ein wichtiger Aspekt. Deshalb gilt es, neue Wege für die Entwicklung nachhaltiger solar-aktiver Bauelemente zu finden.

Eine nachhaltige Energieversorgung durch Solarfassaden

Ein Beitrag von Dr. Björn Rau, Helmholtz-Klima-Initiative, stellvertretender Instituts- & Technologieleiter des Kompetenzzentrums Photovoltaik Berlin, Leiter der Beratungsstelle für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) am Helmholtz-Zentrum Berlin

Städte sind energiehungrig und gleichzeitig eine bedeutende Quelle klimaschädlicher Emissionen. Baumaterialien wie Glas, Metall und insbesondere Beton verbrauchen in der Herstellung und im Betrieb nicht nur viel Energie, sondern mit Ihnen verbunden ist auch der Ausstoß großer Mengen von Kohlendioxid. Dabei schlummert in den Gebäuden hierzulande ein riesiges, noch nicht genutztes Potenzial für den Umwelt- und Klimaschutz. Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) eröffnet hier enorme Chancen. Gebäude werden mit Solarmodulen zu „sauberen“ Stromerzeugern, die sogar mehr Energie erzeugen können, als sie selbst verbrauchen.

Solarenergie gilt als eine der vielversprechendsten erneuerbaren Energien. Immer mehr Häuser haben eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach und vermehrt sind auch große Freiflächenanlagen zu sehen. Die Solarmodule lassen sich aber auch vielfältiger integrieren, zum Beispiel in Gebäudefassaden: Durch die solare Aktivierung der gesamten Gebäudehülle wird das volle Potenzial eines Gebäudes durch integrierte Photovoltaik ausgenutzt. Das ist ein wichtiger Schritt hin zu nachhaltigen Lösungen in der Stadt. Doch Aufklärung tut not.

Die Beratungsstelle für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) des Helmholtz-Zentrum Berlin informiert daher Architektinnen und Planende über die gestalterischen und technischen Möglichkeiten, die es bereits heute gibt. Sie berät neutral und unabhängig zu Bau- und Sanierungsvorhaben. Am Standort Berlin-Adlershof ist außerdem ein Reallabor für BIPV entstanden. In die schöne Fassade des Gebäudes sind insgesamt 360 farbige Solarmodule integriert. Eine eingebaute Sensortechnik misst, wie sich Lage am Gebäude, Witterungsbedingungen oder Verschmutzungen langfristig auf die Leistung auswirken.

Die Ergebnisse fließen auch in das Forschungsprojekt „Zirkulare Kohlenstoffnutzung“ der Helmholtz-Klima-Initiative ein. Konkret untersuchen die Forschenden, wie BIPV genügend „saubere“ Energie bereitstellen kann, um vor Ort, Kohlendioxid aus der Gebäudeabluft zu gewinnen und beispielsweise in Brennstoffe umzuwandeln.

Köpfe des Wandels

Dr. Björn Rau leitet die Beratungsstelle für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. Er versteht sich und sein Team als Mittler zwischen der Welt der Photovoltaik und der des Bauens und forscht als Physiker, wie Photovoltaik optimal in Neubauten aber auch bereits bestehende Gebäude integriert werden kann.

Weitere Bausteine einer Stadt der Zukunft

Mit ihren großen Flächen bieten Gebäude ein enormes Potenzial für die Herstellung sauberer Energie: Allein in Deutschland gibt es etwa 1.200 Quadratkilometer sinnvoll nutzbare Gebäudehülle. Bis zu einem Viertel des deutschen Stromverbrauchs könnte mit BIPV gedeckt werden.

Auch für die Stadt der Zukunft ist die nachhaltige Energieversorgung ein wichtiger Aspekt, jedoch nur in Kombination mit weiteren Maßnahmen: Denn damit das städtische Klima auch während einer Hitzewelle und anderen Extremwettersituationen noch erträglich bleibt, braucht es auch eine grüne Infrastruktur. Also Parkanlagen, Stadtbäume, aber auch Fassaden- und Dachbegrünung. Zudem müssen die Baumaterialien nachhaltiger werden: Es sollte zum Beispiel vermehrt auf Holz gesetzt werden. Für die Integration von Photovoltaik in die Gebäudehüllen bedeutet das vor allem, neue Wege zu finden und nachhaltige, solar-aktive Bauelemente zu entwickeln.

Die hier veröffentlichten Inhalte und Meinungen der Autorinnen und Autoren entsprechen nicht notwendigerweise der Meinung des Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie.​