Solenergiløsninger til facader

Fotovoltaiske elementer findes normalt på tagene - trods alt, det er her, solbestrålingen er højest. Imidlertid, som forskere ved Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP har opdaget, PV -elementer på facader kan være en nyttig måde at supplere strømforsyningen på. Hvis det er hensigtsmæssigt designet, de kan integreres smukt og levere 50 procent mere energi end eksisterende typer af vægmonterede PV-elementer. Selv betonvægge er velegnede.

Fotovoltaiske elementer hører til på taget - trods alt, det er der, de får mest sollys. Men det er kun delvist sandt:det giver mening at installere PV-elementer på facader. For én ting, de gør brug af ellers ubrugt plads, og for en anden, den energi, de opsamler, kan med fordel supplere strømforsyningen. I øjeblikket, imidlertid, denne mulighed udnyttes kun lidt, da solen normalt skinner på facader i en ugunstig vinkel, og selve elementerne har en tendens til ikke at være æstetisk tiltalende.

Attraktive facader med flair

I deres SOLAR.shell-projekt, forskere ved Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP i Halle viste - sammen med arkitekter ved Leipzig University of Applied Sciences (HTWK Leipzig) - at dette er alt andet end en deal breaker. De præsenterede en solfacade, der afhjælper disse problemer. "De fotovoltaiske elementer, der er integreret i denne facade, leverer op til 50 procent mere solenergi end moduler monteret vinkelret på bygningsvægge, siger Sebastian Schindler, projektleder hos Fraunhofer CSP. "Plus facaden tilbyder visuel appel." HTWK -arkitekterne udviklede ideen og designet. Hvordan skal de enkelte solcelleelementer vippes for at fange så meget solbestråling som muligt? Hvor store skal modulerne være, og hvor mange solceller skal de ideelt set indeholde? Teamets fund blev præsenteret i en 2x3 meter demonstrator lavet af aluminiumskompositpaneler med i alt ni indlejrede solcellemoduler. Fraunhofer-eksperterne tilbød deres erfaring, rådgivning og bistand, og de solcelleelementer, der blev brugt i demonstratoren, kom ligeledes fra Fraunhofer CSP.

Solcellemoduler på betonfacader

I samarbejde med HTWK Leipzig og TU Dresden, Fraunhofer CSP-forskerne udviklede også passende muligheder for at integrere fotovoltaiske elementer i betonfacader - mere specifikt i facader lavet af kulbeton, et materiale udviklet af et konsortium på mere end 150 partnere i "C3—Carbon Concrete Composite"-projektet. Den nødvendige stabilitet af betonen kommer fra kulfibre frem for ståltråde. "Hos Fraunhofer CSP, vi analyserede, hvordan solcelleelementer bedst kan monteres på denne slags kulbetonfacader – dvs. hvordan man opnår det optimale resultat, når man kombinerer denne nye beton med produktion af solenergi, " forklarer Schindler. Til dette formål, forskerne udtænkte tre forskellige koncepter og metoder til at integrere PV-elementerne i facadeafsnit. Solcellemodulerne kan enten inkluderes direkte ved støbning af betonsektionerne eller lamineres på eller limes til betonpladerne. Modulerne kan også fastgøres til betonpladerne ved hjælp af bolte, skrueforbindelser eller andre midler, letter nem fjernelse til vedligeholdelse eller reparationer. "Vi var i stand til at demonstrere, at alle tre monteringsmuligheder er teknisk mulige, siger Schindler.

En af hovedudfordringerne er at sikre, at metoden, der bruges til at fremstille betonsektionerne, er kompatibel med den nødvendige dimensionelle nøjagtighed af PV-modulerne. Dette er gjort, for eksempel, ved at støbe betondelene med en fordybning, der er perfekt dimensioneret til at rumme et modul. På denne måde den ønskede orientering med hensyn til solindstråling og det overordnede design bevares. "Den dimensionelle nøjagtighed bør implementeres direkte i betonsektionen, " siger Schindler. Det skal også sikres, at PV-modulerne ikke fastgøres, hvor betonen er særlig tynd, eller hvor kulfibrene er placeret, da dette ville forringe facadeelementernes styrke. Projektet er siden afsluttet med succes.

SOLARcon:betonfacader 2.0

I SOLARcon-opfølgningsprojektet – ligeledes i samarbejde med HTWK Leipzig og TU Dresden, samt to virksomhedspartnere, og lanceret i november 2019 – Fraunhofer-eksperterne er nu ved at etablere salgbare løsninger til integration af PV-moduler i præfabrikerede betonplader. Holder solcellemonteringen permanent? For at besvare dette spørgsmål, Fraunhofer-forskerne udfører passende udholdenhedstest på både PV-komponenterne og grænsefladen til betonen. Hvordan fungerer grænsefladen under forskellige vejrforhold? Hvad viser accelereret ældningstest? Ud over den eksperimentbaserede tilgang, simuleringer er også på dagsordenen – mere specifikt, finite element metoder. Disse giver eksperterne mulighed for at beregne, for eksempel, hvordan betonen og PV-elementets fastgørelsespunkt opvarmes ved høje temperaturer, eller hvilke vind- og trykbelastninger solcellemodulet skal tåle.