Solarfenster als Alternative zu Solarpanels - Uni Weimar ist vorne mit dabei

Sicher ist der Gedanke, die großen Fensterflächen von Gebäuden zur Stromerzeugung mittels eingebauter oder integrierter Solarzellen zu nutzen, sehr reizvoll, aber es ist nicht so einfach, wie es Anfangs von einigen Forschern und hoffnungsvollen Unternehmen gedacht war.

Seit dem großflächigen kommerziellen Einsatz von Solaranlagen, in Deutschland ab dem Jahr 1990, bestehen immer wieder Ansätze, die relativ aufwendige Installation der Solaranlagen auf den Dächern durch die Integration des Solarstroms in herkömmliche Bauteile zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Im Prinzip eine gute Idee, die jedoch bis heute am Wirkungsgrad von Solarmodulen weitgehend scheitert und durch die bisherigen Lösungen, die die Durchsicht des Fensters wesentlich verringern, auch nur eine geringe Marktakzeptanz finden.

Was sind Solarfenster?


Nach dem heutigen Stand der Technik und den Entwicklungen der verschiedenen Hersteller stellt sich ein Solarfenster als ein mittels Motor zu öffnendes und zu schließendes Fenster dar, das die dazu benötigte Energie durch ein im Fensterrahmen integriertes Solarmodul erhält. Vorzugsweise werden diese Bauarten als Dachfenster angeboten.
Eine dem Begriff näher kommende Entwicklung stammt von einer israelischen Firma, die in den Hohlraum einer Doppelglasscheibe Acrylglasröhren integriert, die den Lichteinfall der Sonne bündeln und an am Rande der Scheibe liegende Solarpanels weiterleitet. Der Vorteil dieser Idee liegt darin, dass sich die Durchsicht ungefähr auf das Maß verringert, wie es auch ein geöffneter Lamellenvorhang bewirkt.
Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung von Solarfolie, die auf der Fensterscheibe, vorzugsweise außen, zu befestigen ist. Allerdings schränken Solarfolien die Sicht erheblich ein und eignen sich höchsten für eine teilweise Abdeckung der Fensterscheiben.

Was sind die Probleme?


Nach dem heutigen Stand der Technik, 2015, besitzt eine auf dem Dach installierte Solaranlage einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 20 % bis höchstens 25 %. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der einfallenden Strahlung zu der dadurch erzeugten elektrischen Energie. Nun ist es recht einfach, sich vorzustellen, in welchem Maße der Wirkungsgrad weiter sinkt, wenn die Solaranlage nicht optimal zur Sonne ausgerichtet ist und zusätzlich durch Beschattung beeinflusst wird. Bei verschiedenen Versuchsanlagen zum Projekt Solarfenster wurden Wirkungsgrade von gerade einmal 2 bis 3 % erreicht. Dies ins Verhältnis gesetzt zu den wesentlich erhöhten Kosten eines Solarfensters erlaubt durchaus die Aussage, dass so keine effiziente Energie zu gewinnen ist. Nach wie vor ist die Ausrichtung zur Sonne hin das wichtigste Kriterium. Die Option der Anlageoptimierung für Solarzellen fällt weg. Dementsprechend halten sich die Angebote an Solarfenstern, mit Ausnahme der Dachfenster mit im Rahmen integrierten Solarpaneelen, sehr in Grenzen. Aber auch diese Dachfenster erzeugen gerade einmal soviel Energie, um ihren technischen Eigenbedarf zu decken. Von einer Einspeisung elektrischer Energie ins Stromnetz durch Solarfenster ganz zu schweigen. In der Folge besteht auch keine direkte Förderung von Solarfenstern, da diese aber als Wärmedämmende Bestandteile einen Teil der Gesamtisolierung darstellen, besteht so die Möglichkeit, Fördermittel zu erhalten.

Ein anderer Weg


Im Januar 2015 startete ein Verbundforschungsprojekt, an dem unter anderem die Bauhaus-Universität Weimar beteiligt ist. LaWin, so die Abkürzung für Large Area Fluidic Windows, ist der Projektname und in „LaWin“ geht es um die Entwicklung eines Flachglas-Elements mit integrierten Kapillaren. Das Forschungsprojekt verfolgt zur Energiegewinnung einen anderen Ansatz als den der direkten Erzeugung elektrischer Energie.
Die Effizienz der innerhalb von LaWin entwickelten Fensterscheiben liegt in der Gewinnung beziehungsweise dem Austausch von Wärmeenergie. Dazu werden in das Fensterglas haarfeine Röhren integriert, in denen ein Fluid zirkuliert, das durch die Sonne erwärmt wird und damit Energie speichert. Auf diese Weise kann im jeweiligen Gebäude die Klimatechnik wirkungsvoll unterstützt werden, sowohl in den heißen Sommermonaten durch Wärmeabsorption als auch in den Wintermonaten durch Wärmeaustausch. Aufgrund der Mikrostruktur und der Durchsichtigkeit des Fluids wird die Sicht durch das Fenster nur minimal eingeschränkt. Natürlich muss die Grundidee von LaWin nicht auf Fenster beschränkt bleiben. Genauso lassen sich auch Fassadenelemente in der Weise ausgestalten.
Die berliner Firma für Solaranlagenreinigung und -wartung Envaris GmbH rechnet indess mit höheren Wartungs- und Reinigungskosten. "Alltagsgegenstände mit Solartechnik zu kombinieren führt zu höherem Verschleiß und damit Kosten. Das kann gerade bei neuer Technologie teuerer werden als gedacht." warnte ein Pressesprecher.
Ob diese Technik soweit realisierbar ist, dass daraus marktreife Produkte gebaut werden können, wird wohl erst die Zukunft zeigen.
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