PVwins – Entwicklung von wandintegrierten PV-Elementen für den Lärmschutz

Strom aus PV-Anlagen ist unverzichtbar für eine erfolgreiche Energiewende, die Kapazitäten müssen daher kontinuierlich ausgebaut werden. Um Fläche zu sparen, können PV-Module in bestehende Bauten integriert werden. Im Projekt »PVwins« werden spezielle PV-Module für die Integration in Lärmschutzwände an Kraftfahrstraßen und Bahngleisen entwickelt. Das technische Potential an Straßen und Gleisen wird auf ca. 5 GW in Deutschland geschätzt.

Der Fokus liegt auf der Entwicklung und Erprobung von schallabsorbierenden und schalldämmenden Modulkonzepten, die in geeigneten absorbierenden Lärmschutzwandsystemen eingebunden sind. Im Projekt werden Konzepte zur effizienten und sicheren Verschaltung von solchen linearen Kraftwerken betrachtet und umsetzbare Betreibermodelle diskutiert. Gekoppelt mit einer wirtschaftlichen Betrachtung wird in einem Erprobungsprojekt die Marktfähigkeit von PV-Schallschutzwänden untersucht.

Die Modulentwicklung bei »PVwins« umfasst PV-Modulaufbauten zur Nachrüstung, zum Aufstocken und zum Neubau von Lärmschutzwänden. Im Anwendungsfall des absorbierenden Lärmschutzes geht es um die Entwicklung eines schallabsorbierenden PV-Modulaufbaus, der auch ohne absorbierende Lärmschutzelemente einsetzbar ist. Für den Anwendungsfall des reflektierenden Lärmschutzes sollen schalldämmende bifaziale PV-Modulaufbauten zur Minimierung der Schalltransmission als kombinierbare Elemente mit Lärmschutzwänden entwickelt werden. Der bifaziale Aufbau soll Schall durch ein hohes Flächengewicht abschirmen, wobei hier die Reflexion eine untergeordnete Rolle spielt. Im Fall der Nachrüstung werden Konzepte und Systeme entwickelt, um bestehende Lärmschutzwände nachträglich zusätzlich mit PV Modulen auszustatten, so dass die Schallwirkung weiterhin gegeben ist.

Entwicklung von Modulvarianten für mehrere Anwendungsfälle

Im Projekt werden die komplexen regulatorischen Anforderungen für Lärmschutzwände an Straße und Schiene erfasst. Plausible Materialklassen und Moduldesigns sollen für mehrere Anwendungsfälle vorqualifiziert werden. Weiterhin werden geeignete Herstellprozesse für die PV-Module, vorgefertigte PV-Lärmschutzelemente und Nachrüst-Lösungen untersucht. Die Projektverantwortlichen bewerten die Optionen für die technischen Ausführungen, stellen Modul-Prüflinge her und messen die akustischen Eigenschaften im Labor und in-situ am Demonstrator. Wandaufbauten werden optimiert, große Module hergestellt und hinsichtlich Leistung, Zuverlässigkeit und spezifischer Anforderungen charakterisiert bzw. geprüft.

Weiteres Ziel ist die Ermittlung des PV-Ertragspotenzials. Für die Lärmschutzkonzepte wird je ein Moduldesign bemustert, charakterisiert, montiert und ein Monitoring durchgeführt. Für die Erprobung von fünf unterschiedlichen Konzepten wird im Frühsommer 2023 eine Demonstrator-Lärmschutzwand auf dem Solartestfeld Merdingen mit 16 m Länge errichtet. Hier sollen akustische in-situ Messungen im Freifeld durchgeführt werden und anschließend der PV-Ertrag jedes Moduls gemessen werden.

Des Weiteren werden die potentiellen Produktkosten analysiert. Die Beteiligten identifizieren mögliche Hürden für die Implementierung von PV-Lärmschutzprojekten und zeigen Wege für die erfolgreiche Projektentwicklung auf.