Solceller finns vanligtvis på hustak – trots allt, det är där solinstrålningen är högst. Dock, som forskare vid Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP har upptäckt, PV -element på fasader kan vara ett användbart sätt att komplettera strömförsörjningen. Om lämpligt utformad, de kan integreras snyggt och leverera 50 procent mer energi än befintliga typer av väggmonterade solcellselement. Även betongväggar är lämpliga.

Solceller hör hemma på taket – trots allt, det är där de får mest solljus. Men det är bara delvis sant:det är vettigt att ytterligare installera PV-element på fasader. För en sak, de använder annars oanvänt utrymme, och för en annan, energin de samlar in kan med fördel komplettera strömförsörjningen. För närvarande, dock, liten fördel utnyttjas av denna möjlighet, som solen vanligtvis lyser på fasader i en ogynnsam vinkel, och själva elementen tenderar inte att vara estetiskt tilltalande.

Attraktiva fasader med stil

I deras SOLAR.shell -projekt, forskare vid Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP i Halle visade – tillsammans med arkitekter vid Leipzig University of Applied Sciences (HTWK Leipzig) – att detta är allt annat än en deal breaker. De presenterade en solfasad som åtgärdar dessa problem. "De solcellselement som är integrerade i denna fasad levererar upp till 50 procent mer solenergi än moduler som är monterade vinkelrätt på byggnadsväggar, säger Sebastian Schindler, projektledare på Fraunhofer CSP. "Pluss att fasaden erbjuder visuellt tilltalande." HTWK-arkitekterna utvecklade idén och designen. Hur måste de enskilda solcellselementen lutas för att fånga upp så mycket solinstrålning som möjligt? Hur stora ska modulerna vara, och hur många solceller bör de helst inkludera? Teamets resultat presenterades i en 2x3 meter lång demonstrator gjord av aluminiumkompositpaneler med totalt nio inbäddade solcellsmoduler. Fraunhofers experter erbjöd sin erfarenhet, råd och hjälp, och de solcellselement som användes i demonstratorn kom också från Fraunhofer CSP.

Solpaneler på betongfasader

I samarbete med HTWK Leipzig och TU Dresden, Fraunhofer CSP -forskare utvecklade också lämpliga alternativ för att integrera fotovoltaiska element i betongfasader - närmare bestämt i fasader av kolbetong, ett material utvecklat av ett konsortium med mer än 150 partners i projektet "C3—Carbon Concrete Composite". Den nödvändiga stabiliteten hos betongen kommer från kolfibrer snarare än ståltrådar. "På Fraunhofer CSP, vi analyserade hur solcellselement bäst kan monteras på dessa typer av kolbetongfasader – dvs. hur man får det optimala resultatet när man kombinerar denna nya betong med produktion av solenergi, " förklarar Schindler. För detta ändamål, forskarna tog fram tre olika koncept och metoder för att integrera PV -elementen i fasadavsnitt. Solcellsmodulerna kan antingen ingå direkt vid gjutning av betongpartierna eller lamineras på eller fästas på betongplattorna. Modulerna kan också fästas på betongplattorna med hjälp av fästelement, skruvförband eller andra medel, underlättar enkel borttagning för underhåll eller reparationer. "Vi kunde visa att alla tre monteringsalternativen är tekniskt genomförbara, säger Schindler.

En av huvudutmaningarna är att se till att metoden som används för att tillverka betongsektionerna är kompatibel med den erforderliga dimensionsnoggrannheten hos PV-modulerna. Detta är gjort, till exempel, genom att gjuta betongdelarna med en fördjupning som är perfekt dimensionerad för att rymma en modul. På det här sättet, den önskade orienteringen med avseende på solinstrålning och den övergripande designen bevaras. "Den dimensionella noggrannheten bör implementeras direkt i betongsektionen, "säger Schindler. Det måste också säkerställas att PV -modulerna inte fästs där betongen är särskilt tunn eller där kolfibrerna är placerade, eftersom detta skulle försämra fasadelementens styrka. Projektet har sedan slutförts framgångsrikt.

SOLARcon:betongfasader 2.0

I SOLARcon-uppföljningsprojektet – likaså i samarbete med HTWK Leipzig och TU Dresden, samt två företagspartners, och lanserades i november 2019 – Fraunhofer-experterna etablerar nu säljbara lösningar för att integrera PV-moduler i prefabricerade betongplattor. Kommer solcellsmonteringen att hålla permanent? För att svara på denna fråga, Fraunhofer-forskarna genomför lämpliga uthållighetstester på både PV-komponenterna och gränssnittet med betongen. Hur beter sig gränssnittet under olika väderförhållanden? Vad visar accelererade åldrande tester? Förutom det experimentbaserade tillvägagångssättet, simuleringar är också på agendan – mer specifikt, ändliga elementmetoder. Dessa låter experterna beräkna, till exempel, hur betongen och fästpunkten för PV-elementet värms upp vid höga temperaturer, eller vilka vind- och tryckbelastningar solcellsmodulen måste tåla.