Adaptive Sun Skins

Grundlagen für adaptive und multifunktionale Solarflächen in urbanen Architekturen

Bis 2050 soll der Gebäudebestand in Deutschland klimaneutral sein. Die EU Richtlinie 2010/31/EU fordert den Standard „Niedrigstenergiegebäude“ für alle neuen Bauten ab 2021. Der Energiebedarf soll dabei wesentlich aus standortnahen erneuerbaren Energien gedeckt werden. Um zusätzliche Flächen für die Erzeugung von Solarenergie nutzbar zu machen, soll dieses Vorhaben Grundlagen erarbeiten, die die Möglichkeiten des Einsatzes von Gebäudeintegrierter PV signifikant erhöhen. Organische PV-Module (OPV), die in der Herstellung ressourcenschonend und in unterschiedlichen Formen, Farben und Transparenzgraden verfügbar sind, eignen sich aufgrund ihres geringen Gewichts hervorragend für die Kombination mit leichten, an unterschiedliche architektonische Situationen adaptierbare Trägermaterialien. Drei Felder sind dafür zu bearbeiten. Erstens müssen im Thermoforming herstellbare Formen entwickelt werden, die räumliche Stabilität mit möglichst viel Fläche für Photovoltaik in günstiger Ausrichtung verbinden. Das Vorhaben ist beispielhaft auf das Material Polycarbonat (PC) und OPV-Technologie angelegt, aber so konzipiert, dass eine Übertragbarkeit auf andere geeignete Kombinationen aus Solartechnologie und Trägermaterialien gegeben ist. Zweitens müssen die geometrischen Randbedingungen des Verbunds von OPV-Zellen und PC-Trägern untersucht werden und drittens eine digitale Methodik entwickelt werden, die eine Adaption dieser Erkenntnisse für verschiedene Anwendungsfelder erleichtert und so Planern und Nutzern die Möglichkeit gibt, die Kernfaktoren: a) Größe der solaraktiven Fläche, b) Ausrichtung zur Sonne und c) statische Stabilität der Bauteile, individuell und optimiert anzupassen. Durch die Kombination von Materialversuchen und algorithmischer Optimierung kann die PC-Umformung innerhalb einer digitalen Prozesskette individualisierbar erfolgen und schafft somit die Grundlage für gestalterisch hochwertige und flexible Energiebauteile.