Die Latte liegt hoch: Maximale Energie aus minimaler Fläche

Die Energiewende bringt auch für die Solarenergieforschung neue Herausforderungen, zwei davon haben jetzt in Form von neuen Forschungsprojekten ihren Weg nach Ohr zum Institut für Solarenergieforschung (ISFH) gefunden. Beide Projekte zusammen bringen etwa 2,5 Millionen Euro Forschungsmittel des Bundes und etwa 7 neue Arbeitsplätze nach Emmerthal. Beide Projekte wurden jetzt begonnen und laufen über drei bzw. fünf Jahre.

Die Frage lautet: Wie kann man möglichst viel Energie auf knappen Flächen gewinnen? „Zum einen geht das durch noch effizientere Solarzellen, zum anderen durch Nutzbarmachung von bisher nicht genutzten Flächen an Fassaden“, erklärt Prof. Rolf Brendel vom ISFH die beiden Vorhaben. Für das Fassaden-Projekt wird am ISFH eigens eine 6×10 Quadratmeter große freistehende Testfassade errichtet.

 Das Projekt „Solar-VHF“ dreht sich um die solarthermische Aktivierung vorgehängter, hinterlüfteter Fassaden im Geschosswohnungsbau und wird mit 1,3 Millionen Euro vom Bundesministerium für wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Verbundpartner sind hier sechs Unternehmen, darunter das Hannoveraner Wohnungsbauunternehmen Gundlach und das Fraunhofer-Institut für Bauphysik. Das Projekt wird in enger Kooperation mit der Architektenkammer Niedersachsen durchgeführt. Die untersuchten Fassaden sind besonders interessant für Neubau- und Sanierungsobjekte, die oft noch große Energiesparpotentiale haben, die ebenfalls erforscht werden sollen.

Warum vorgehängte, hinterlüftete Fassaden? „Weil diese sich aus konstruktiven, bauphysikalischen und montagetechnischen Gründen optimal für die Aktivierung eignen. Der zentrale Projektansatz besteht darin, drei unterschiedliche Fassadenverkleidungen aus Glas, Beton und Metall ohne Veränderung der architektonischen Wirkung als Solarabsorber zu verwenden, damit eine unsichtbare Integration und ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild erzielt werden“, erklärt Projektleiter Dr. Federico Giovannetti.

Für die Anbindung in die Anlagen der jeweiligen Häuser werden Konzepte untersucht, die eine effiziente Nutzung der Niedertemperaturwärme und -kälte aus der Fassade ermöglichen. Als Wärmeerzeuger wird eine Wärmepumpe eingesetzt, die mit weiteren Quellen (oberflächennahe Geothermie, Eisspeicher etc.) kombiniert werden kann. Die Gebäudemasse kann über Bauteilaktivierung als günstiger Speicher für die solare Wärme genutzt werden.

Das Projekt „P3T“, das mit 1,2 Millionen Euro vom BMWi gefördert wird, widmet sich der Entwicklung von hocheffizienten Tandemsolarzellen und –modulen, die in Zukunft industriell hergestellt werden können. Verbundpartner sind das Helmholtz-Zentrum Berlin, die Universität Potsdam, sowie die Firmen Wavelabs, RENA und Oxford PV. Das Ziel ist es, großflächige Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen auf der Basis der etablierten PERC(passivated emitter and rear cell)-Technologie zu entwickeln. Dabei wird der Vorderseiten-Kontakt einer industrietypischen Solarzelle durch ein passivierendes Kontaktschema (polycrystalline silicon on oxide, POLO) ersetzt. Die Produktion dieser neuen Solarzellen wird bewusst nah an existierende PERC-Technologien angelehnt, so dass später eine Industrialisierung der Tandemsolarzellen möglich ist. Das ISFH entwickelt dazu Aufdampfverfahren für die Herstellung der Perowskitsolarzelle. Ein weiteres Thema ist das Ermitteln und Minimieren von Verlustursachen in Tandemsolarzellen.

Das ISFH entwickelt mit derzeit 155 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern innovative Technologien für die Solarenergienutzung. Die Abteilung Solare Systeme erforscht das dynamische Verhalten von Energieversorgungssystemen, z. B. solcher mit Solarkollektoren oder Wärmepumpen. Die Abteilung Photovoltaik entwickelt hocheffiziente industrialisierbare Photovoltaikmodule. Das ISFH ist ein An-Institut der Leibniz Universität Hannover und Mitglied im Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE) sowie Mitglied der Zuse-Gemeinschaft.

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Bild: Institut für Solarenergieforschung GmbH

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