Am 1. Juni 2017 ist das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
(BMWi) geförderte Verbundprojekt FLEX-G (FKZ 03ET1470A) unter der Forschungsinitiative
ENERGIEWENDEBAUEN gestartet. Ziel des Vorhabens ist dieErforschung von Technologien zur Herstellung von transluzenten und transparenten
Dach- und Fassadenelementen mit integrierten optoelektronischenBauelementen.
 
Im Fokus stehen dabei ein schaltbarer Gesamtenergiedurchlassgrad
(g-Wert) und die Integration flexibler Solarzellen. Unter Federführung
des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahlund
Plasmatechnik FEP haben sich 9 Unternehmen, Hochschulen und
Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen, um sowohl im Bereich
Energieeinsparung als auch im Bereich Energieerzeugung in Gebäuden einen
maßgeblichen Beitrag zu leisten.
 
Solarmodule sind bereits seit langem fester Bestandteil zahlreicher Gebäude. Auch
ausgetüftelte Energiemanagementsysteme, die zum Beispiel die Abwärme von Anlagen
zum Heizen oder Kühlen nutzen, sind gut etabliert. Große lichtdurchlässige (transparente
oder transluzente) Fassaden- und Dachelemente prägen immer stärker das Bild
unserer Städte und sorgen durch viel Licht für einen angenehmen Aufenthalt in den
Bauwerken. Der Werkstoff Glas ist dabei für den gewünschten Formenreichtum oft
nicht flexibel genug und für große überspannte Flächen zu schwer. Daher haben sich
fluorpolymere Werkstoffe wie zum Beispiel Ethylentetrafluorethylen (ETFE), nicht zuletzt
wegen ihrer langen Lebensdauer und Witterungsbeständigkeit, als Alternative zum
Glas in diesen Anwendungen bewährt. Beispielhaft sei das Dach des größten Einkaufszentrums
Europas (Dolce Vita, Lissabon, Portugal) mit 5-lagigen Folienkissen aus
200 000 m² ETFE benannt (siehe Foto).
 
Im Gegensatz zu Glas sind Fluorpolymere in
Beschichtungsprozessen schwierig zu verarbeiten. Aus diesem Grund konnten Membrandächer
und -fassaden bisher nur sehr begrenzt mit energieeinsparenden Funktionen
wie zum Beispiel einer Wärmeschutzbeschichtung, integrierten Solarmodulen oder
einem schaltbaren Gesamtenergiedurchlassgrad ausgestattet werden. Eine Nutzung der
Membrandach- und Fassadenflächen zur anpassungsfähigen Optimierung des Energiehaushalts
des Bauwerks war bisher nicht möglich.

Ein Konsortium aus neun Industrie- und Forschungspartnern möchte dies nun ändern
und die Oberflächen von Membrandächer und Fassaden mit optoelektronischen
Bauelementen so funktionalisieren, dass sie einerseits einen schaltbaren Gesamtenergiedurchlassgrad
und zum anderen eine Energieerzeugung mit flexiblen Solarzellen
ermöglichen. Der Verbundkoordinator, Dr. John Fahlteich, fasst das Vorhaben so
zusammen: “Folienbasierte Dach- und Fassadenelemente sollen mit elektrochromen,
schaltbaren Bauelementen ausgestattet werden. So kann die Licht- und Wärmedurchlässigkeit
elektrisch gesteuert werden. Die Energie dafür stellen flexible, organische
Solarzellen bereit. Wir möchten im Projekt FLEX-G Technologien entwickeln, die sowohl
für flexible Membrandach- und Fassadenelemente, als auch für glasbasierte Systeme
anwendbar sind.“

Um dies zu erreichen, sollen erstmals Verfahren erforscht werden, mit denen das
elektrochrome Bauelement direkt auf einer ETFE-Folie aufgebaut wird. Die Flexibilität
der Folien ermöglicht die Verwendung von kostengünstigen und produktiven Rolle-zu-
Rolle (R2R) Fertigungsverfahren. Im Rahmen des dreijährigen Vorhabens ist ein 36 m²
großer Membrandachprototyp geplant, der sowohl mit elektrochromen Bauelementen
– zur Schaltung des Gesamtenergiedurchlassgrades – als auch mit flexiblen,
organischen Solarzellen ausgestattet ist.

Mit dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten
Verbundprojekt wird die Integration von Bauelementen in uneben geformte Gebäudehüllen
zur Energieeinsparung und -gewinnung erreicht und damit ein Beitrag zur
Senkung des Primärenergiebedarfs geleistet. Damit wird auch das Ziel der Bundesregierung,
bis 2050 den Primärenergiebedarf in Deutschland um 50 Prozent zu senken,
Folge unterstützt.
 
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