Denkraum Natur

Sonnenenergie am Bau

Städte sind Energiefresser. Wie organische Solarzellen einen Beitrag dazu leisten können, die nachhaltige Stromversorgung vor allem in Metropolen zu sichern, zeigen zum Beispiel Projekte deutscher und brasilianischer Unternehmen.

Verkehr, Industrie, Gebäude und viele Menschen auf engstem Raum machen Städte zu wahren Energiefressern. Sie verbrauchen 80 Prozent der weltweit erzeugten Energie und stoßen 85 Prozent der Treibhausgase aus.[1] Allein in der Europäischen Union geht dabei mehr als ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs auf das Konto von Gebäuden.[2] Fassaden oder Dächer könnten künftig selbst den Strombedarf der Häuser decken – dank grünem Strom aus Sonnenenergie. Die heutigen Solartechnologien sind heute noch wenig flexibel in ihrem Design und vertragen sich oft nicht mit ästhetischen Ansprüchen.

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Zweite Haut

In Deutschland oder zum Beispiel in Brasilien werden deshalb organische Solarzellen (englisch: Organic Photovoltaics, kurz: OPV) entwickelt. Statt Silizium – wie in herkömmlichen Solarzellen – kommen hier Polymere und ein Molekül namens Fulleren zum Einsatz, um aus Sonne Strom zu gewinnen. Die beiden Komponenten werden gemischt und auf Trägermaterialien aufgedruckt, ähnlich wie Buchstaben auf Papier. Wie eine zweite Haut lassen sie sich selbst auf gewölbten Oberflächen aufbringen. Studien zeigen: Betrachtet man unterschiedliche Umweltauswirkungen wie zum Beispiel Energieaufwand, Giftigkeit oder den Ressourcenverbrauch von Metallen, so ist die Herstellung von organischen Solarzellen zu über 90 Prozent umweltfreundlicher als die von herkömmlichen Solarzellen. Zudem ist der von OPV-Paneelen erzeugte Strom bis zu 88 Prozent umweltfreundlicher als Strom aus konventionellen Solarzellen.[3]

Ein komplettes OPV-Modul sieht aus wie Kunststoff, ist leicht, flexibel und transparent. Es lässt sich in Dächer, Fassaden, Glas, Bushaltestellen und vieles mehr integrieren. Überall dort, wo Energie gerade gebraucht wird, kann die neue Technologie die Kraft der Sonne in Strom verwandeln. Form und Gestalt der Paneele sind variabel, sodass man sie ganz nach Belieben in Architekturentwürfe einbinden kann. Zwei Beispiele aus der Praxis:

Beispiel 1: Energie vom Solar Baum ernten

Künstliche, zwölf Meter hohe Pflanzen zeigten auf der Weltausstellung 2015 in Mailand, was organische Photovoltaik in der modernen Architektur leisten kann. Die Solar Bäume spenden Schatten und produzieren gleichzeitig Strom. Die Solarzellen verschließen den Blütenkelch wie einen Deckel, ein schmaler Streifen aus organischer Photovoltaik zieht sich zudem bis zum Boden des Stiels.

Entwickelt wurden die Solar Bäume in enger Zusammenarbeit mehrerer Unternehmen: dem Photovoltaik-Hersteller OPVIUS, dem Pharma- und Chemiekonzern Merck, Carl Stahl, einem Anbieter von Architekturlösungen, der Hager Group, einem Anbieter für elektrotechnische Installationen, Schmidhuber Architekten sowie dem Kabelhersteller U.I. Lapp. Auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützte das Projekt. Nach Ende der Weltausstellung war den Entwicklern klar, dass die Solar Bäume eine neue Verwendung brauchen. Sie wurden deshalb an die Witterungsbedingungen in Deutschland angepasst, zum Beispiel an die höheren Schneelasten. Heute stehen sie im neugestalteten Eingangsbereich des Unternehmens Merck in Darmstadt[4].

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Beispiel 2: Organische Solarzellen in großem Stil

In Rio de Janeiro können Besucher*innen am Vorplatz des Museo do Amanha ihre Smartphones aufladen – mit vor Ort produziertem Strom aus dem „OPTree" des Herstellers Sunew. Die OPV-Paneele des Unternehmens lassen sich auch in großem Stil in Glasfassaden einsetzen. So wurden am Hauptsitz des Unternehmens TOTVS in Sao Paulo über 200 Quadratmeter Verbundglas mit der nachhaltigen Technologie von Sunew ausgestattet. Die halbtransparenten Paneele erzeugen nicht nur Strom, sondern beschatten auch die Innenräume.