Solarfenster und -jalousien: Photovoltaik und Gebäudeverschattung

Solare Gewinne: was in der Heizperiode für die Reduktion beim Heizwärmebedarf sorgt, führt in den Sommermonaten zu steigendendem Kühlbedarf. Könnte man die sommerliche Einstrahlung vermeiden und die abgeschirmte Energie als PV-Strom nutzbar machen, schlüge man zwei Fliegen mit einer Klappe. Dies zur Aufgabe machen sich Hersteller von Solarfenstern und Solar-Jalousien.

Eine herkömmliche Verschattung auf der Gebäudeinnenseite hilft bekanntermaßen nur wenig: Die Energie ist im Haus und muss unter Einsatz von Energie wieder hinausgeschafft werden. Besser sind Verdunklungen auf der Außenseite des Gebäudes, die zudem die Sonneneinstrahlung noch in PV-Strom wandeln können.

Die Forschung im Bereich solaraktiver Fenster hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht. Zwei Technologien sind dabei besonders vielversprechend: Der Einsatz von Perowskit einerseits und der von Folien auf Basis organischer Solarzellen andererseits.

So erlaubt der Einsatz des Materials Perowskit in Kombination mit einwandigen Kohlenstoffnanoröhren nicht nur die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in PV-Strom. Die im Rahmen des vom US-Energieministerium finanzierten National Renewable Energies Laboratory (NREL) entwickelten Fenster verfügen über einen weiteren Vorteil: Trifft starkes Sonnenlicht auf die Oberfläche, verdunkeln sich die Scheiben automatisch und lassen nur mehr drei Prozent des Lichts und der Energie ins Gebäude. Der Wirkungsgrad der Stromproduktion liegt bei über elf Prozent und ist damit gegenüber herkömmlichen Solarzellen noch nicht wettbewerbsfähig. Die potenziell zur Verfügung stehende Fläche ist dafür aber enorm. Schätzungen zufolge gibt es in den USA rund fünf bis sieben Milliarden Quadratmeter Glas-Fenster-Fläche. Neben der relativ geringen Ausbeute macht den Forschern derzeit noch die fehlende Zyklen-Stabilität der Perowskit-Fenster zu schaffen.

Einen etwas besseren Wirkungsgrad weisen Solarfolien auf Basis organischer Materialien auf. Diese Folien werden bereits für die Verkleidung von Gebäudeoberflächen genutzt und finden zunehmend auch im Fensterbereich Verwendung.

So haben Forscher aus China jüngst halbtransparente Folien weiterentwickelt, die sich neben der Stromerzeugung auf Fensterflächen auch für die Abdunklung des Innenraums eignen.

Einen gänzlich anderen Ansatz verfolgen Hersteller von Solar-Jalousien. Sie werden vor dem Fenster angebracht und schirmen bei Bedarf das einstrahlende Licht ab. Auf den Lamellen der Jalousien wandeln Solarzellen das auftreffende Licht in PV-Strom um. Geringere Investitionskosten und eine hohe Langlebigkeit sind die größten Vorteile dieser Technologie.