Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV)

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.

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 900 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.

Anwendungsmöglichkeiten

BIPV-Module eignen sich für die Integration sowohl in Dächer als auch in Fassaden. Sie können im transparenten sowie im nicht-transparenten, z.B. hinterlüfteten Bereich der Gebäudehülle mit geringem Mehraufwand eingesetzt werden.

Rathaus Fassade
© Fraunhofer ISE
Vom Energieverbraucher zum Energielieferanten: In die Fassade des Rathauses im Stühlinger in Freiburg sind Vertikale PV-Lamellen als Verschattungs­elemente integriert.
Komplett schwarze BIPV-Module
© Fraunhofer ISE
Komplett schwarze BIPV-Module mit unsichtbarer PV-Technologie und Antiblend-Oberfläche.
Farbiges Solarmodul mit Morpho-Color® Beschichtung
© Fraunhofer ISE
Freiheit für Architekten und Gebäudeplaner: Durch flexible Formate, Formen, Farben und Bauformen sind vielfältige und ästhetisch ansprechende Integrationsformen möglich.

MorphoColor®

Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie hat das Fraunhofer ISE die patentierte Beschichtung MorphoColor® entwickelt, die den solaraktiven Modulen eine intensive Farbgebung verleiht. Die Schicht ist eine photonische 3D-Struktur, die vom Morpho-Schmetterling inspiriert ist und aus dielektrischen Materialien hergestellt wurde. Die Solarzellentechnologie dahinter ist nicht sichtbar. Gegenüber einem herkömmlichen schwarzen PV-Modul beträgt der Leistungsverlust lediglich 7% relativ, die farbigen Module erreichen also 93% der Leistung eines baugleichen schwarzen Moduls. 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. 

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

 

FuE-Infrastruktur

TestLab Solar Façades

FuE-Infrastruktur

TestLab PV Modules

 

Forschungsprojekt

Construct PV

Elektrisch erprobte BIPV-Schindeln für Fassade oder Dach

 

Forschungsprojekt

SolConPro

Ganzheitliche Integration energetisch-aktiver Fassadenkomponenten in Bauprozesse

 

Forschungsprojekt

Auslegung einer BIPV-Anlage für ein Jugendstilgebäude in Zürich