Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV)

Bei bauwerkintegrierter Photovoltaik (BIPV) handelt es sich um Bauelemente, die zusätzlich zur Stromgewinnung klassische Funktionen wie Wärmedämmung, Wind- und Wetterschutz oder auch architektonische Funktionen übernehmen. Besonders in der Fassade erfüllen BIPV-Komponenten Aufgaben, die deutlich über die Stromgewinnung hinausgehen. So können vollständig in die Fassade integrierte Solarmodule im transparenten und im nicht-transparenten Bereich, aber auch als vorgehängte, hinterlüftete Fassade eingesetzt werden. Individuell farblich gestaltete und oberflächentexturierte BIPV-Module können sehr gut als architektonisches Gestaltungselement für Gebäude oder ganze Stadtteile eingesetzt werden.

Über ihren Lebenszyklus betrachtet, schneiden viele aktive BIPV-Module ökonomisch und ökologisch besser ab als herkömmliche Bauelemente. Sie helfen, energetische Gebäuderichtlinien zu erfüllen und sind ein wichtiger Beitrag zur Energiewende. Das technische Potenzial von PV an Gebäuden liegt in Deutschland bei rund 1000 GWp. Ein wichtiges FuE-Ziel des Fraunhofer ISE ist es, die Wirtschaftlichkeit der Module – bei gleichzeitiger optischer und architektonischer Gestaltbarkeit - weiter zu optimieren, um die CO2-Bilanz von Gebäuden signifikant zu verbessern und so die Energiebilanz auf Null zu reduzieren (»Netto-Nullenergiegebäude«) oder ins Positive zu wenden (»Plusenergiegebäude«).

Die solaraktiven Bauelemente werden für innovative Architekten, Ingenieure, Produzenten, Investoren und Stadtplaner zunehmend interessant. Das Fraunhofer ISE bietet Industriepartnern ein breites Forschungs- und Service-Angebot für die Bewertung, Entwicklung und den praktischen Einsatz von Bauwerkintegrierter Photovoltaik.

© Fraunhofer ISE / Benedikt Bläsi
Das Zentrum für Höchsteffiziente Solarzelle am Fraunhofer ISE in Freiburg mit MorphoColor®-Modulen (grüne Farbstreifen), eingesetzt in eine vorgehängte, hinterlüftete Fassade.

MorphoColor®

Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie hat das Fraunhofer ISE die patentierte MorphoColor® Strukturschicht entwickelt, die Photovoltaik-Modulen eine intensive Farbgebung verleiht. Dabei behalten die Module mindestens 90 Prozent ihrer Effizienz. So können bauwerkintegrierte Photovoltaik-Anlagen farbige Akzente in der Fassadenarchitektur setzen oder – beispielsweise ziegelrot ins Dach integriert – optisch in der Gebäudehülle verschwinden.
Die MorphoColor® Farbschicht ist eine photonische Struktur, bei der eine Interferenzschicht so mit einem geometrisch strukturierten Substrat kombiniert wird, dass sich ein besonders schmalbandiges Reflexionsmaximum ergibt. Da so nur geringe Teile des Lichtspektrums reflektiert werden, kann das restliche Sonnenlicht ungestört passieren. Die Effizienz des Moduls wird nur um deutlich weniger als 10 Prozent relativ, verglichen mit einem unbeschichteten Modul, verringert. Das Moduldesign ist durch den Morpho-Schmetterling inspiriert, dessen intensiv blaue Flügel einen in weiten Bereichen winkelstabilen Farbeindruck erzeugen. Eine Vielzahl an Farben können durch diese Technologie realisiert werden, die unterliegenden Solarzellen sind nicht mehr sichtbar. Die MorphoColor®-Gläser können auch für bauwerkintegrierte farbige solarthermische Kollektoren oder PVT-Kollektoren verwendet werden.

Unsere FuE Leistungen umfassen:

Bauwerkintegrierte Photovoltaik ist ein Teilbereich des größeren Forschungsfelds »Integrierte Photovoltaik«, auf den das Fraunhofer ISE einen besonderen Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt setzt. 

Pilotinstallation von MorphoColor® Farbschichten
© Fraunhofer ISE/Foto: Dirk Mahler
Pilotinstallation von MorphoColor® Farbschichten an der BIPV-Demonstrations-Stele vor dem Hauptgebäude des Fraunhofer ISE in Freiburg.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

 

FuE-Infrastruktur

TestLab Solar Façades

FuE-Infrastruktur

TestLab PV Modules

 

Forschungsprojekt

Farbkollektor

Konzepte für architektonisch angepasste Kollektoren für den Altbaubestand und Neubauten

 

Forschungsprojekt

BIPV-Initiative Baden-Württemberg mit Leitfaden

 

Forschungsprojekt

Thermobruch

Normentwurf zur Bestimmung der thermischen Beanspruchung von Glas- und Glas-Glas-PV-Modulen (BIPV) in der Bauindustrie

Informationsmaterial zu diesem Thema:

  • Solardachmodule ersetzen Dachziegel

     

    Auf Deutschlands Dächern haben Photovoltaiksysteme laut einer Studie des Fraunhofer ISE ein technisches Potenzial von ca. 560 GWp. Bisher werden meist Aufdachanlagen auf Hausdächern errichtet. Bei einem breitflächigen Ausbau der Solar-dachanlagen besteht jedoch die Gefahr, dass die Akzeptanz der Bevölkerung für Photovoltaiksysteme schwinden könnte. Eine Lösung können integrierte Solarmodule statt Dachziegel für die Dacheindeckung sein, die sich optisch kaum von herkömmlichen Dachziegeln unterscheiden und dabei Solarstrom produzieren.

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