Untersuchung eines gedämmten Paneels mit integrierter Photovoltaik zur Verwendung in Pfosten-Riegel-Konstruktionen (Vorhangfassaden)

Mit Verabschiedung der EU-Richtlinie 2010/31/EU werden die Mitgliedstaaten der Europäischen Union verpflichtet, Maßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, dass spätestens bis zum 31. Dezember 2020 alle neu errichteten Gebäude Niedrigstenergiegebäude sein werden. Um dieses zu erreichen ist der Einsatz erneuerbarer Energien zur Deckung des Energiebedarfs von Gebäuden ein wesentlicher Faktor. Opake Fassadenbereiche bieten flächenmäßig ein großes Potenzial für die Integration von Photovoltaik. Ziel des vorliegenden Projektes war die Entwicklung eines opaken Fassadenpaneels mit integrierter Photovoltaik für die Anwendung in Pfosten-Riegel-Fassaden. Opake Brüstungspaneele für Pfosten-Riegel-Fassaden bestehen in der Regel aus einem Dämmkern, einer rückseitigen Verkleidung und einer vorderseitigen Abdeckung. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Möglichkeiten untersucht die vorderseitige Abdeckung durch ein Photovoltaikmodul zu ersetzen.
Es wurden zwei Prototypenserien entwickelt. Die erste Prototypenserie ist für den Einsatz in Systemfassaden gedacht, bei denen die Paneele mittels Klemmleisten vierseitig linienförmig an den Pfosten und Riegeln befestigt werden. Die zweite Prototypenserie ist für den Einsatz in Structural-Glazing-Fassaden konzipiert, bei denen die Paneele über Silikon-Klebungen an den Pfosten und Riegeln befestigt werden. Bei Structural-Glazing-Fassaden sind keine Klemmleisten erforderlich und es ergibt sich ein ebenes und von der Materialität einheitliches Erscheinungsbild. Hierfür waren Untersuchungen zur Materialverträglichkeit zwischen Klebstoff und Laminatsfolie des Photovoltaik-Moduls erforderlich. Es wurden Probekörper hergestellt, die unterschiedlichen künstlichen Alterungsszenarien unterzogen wurden.
Die fertigen Prototypen wurden in einer Bestrahlungsprüfung getestet. Die Prüfungen dienten zur Bestimmung der Temperaturentwicklung auf den Oberflächen des Moduls und in Zellebene sowie zur Bestimmung der Abhängigkeit zwischen Temperatur und Modulleistung. Mit den durchgeführten Prüfungen konnte ein Simulationsmodell validiert werden. Mit Hilfe verschiedener Simulationen wurde festgestellt, dass im realen Einsatz bei einem hinterdämmten Modul im Fassadenpaneel eine um bis zu 20 K höhere Temperatur in Zellebene zu erwarten ist im Vergleich zu einem direkt hinterlüfteten PV-Modul. Mit Hilfe des ermittelten Temperaturkoeffizienten von 0,4 %/K, muss somit in der Spitze mit Leistungseinbußen von bis zu 8 % gerechnet werden. Eine Ertragsabschätzung über ein ganzes Jahr lässt im Vergleich zu hinterlüfteten Modulen insgesamt jedoch nur Ertragseinbußen von circa 3 % erwarten.