Fraunhofer-Institut

Forschung: Wie Photovoltaikanlagen in der Fassade Gebäudesanierungen überflüssig machen soll

Außenansicht der EE-Modulfassade mit raumhohem PV-Element. ©Fraunhofer

Bis 2030 sollen die Treibhausgasemissionen der Europäischen Union um mindestens 55 Prozent im Vergleich zu 1990 sinken. Um dieses Ziel zu erreichen, braucht es nun auch entsprechende Maßnahmen. Unter anderem legte die EU-Kommission im Dezember vergangenen Jahres dafür einen neuen Gesetzesvorschlag vor, in dem eine Sanierungspflicht für energieineffiziente Gebäude angedacht wird.

Der erste Schritt für bereits bestehende Häuser sei es, bis 2027 15 Prozent des Gebäudebestands mit den schlechtesten Werten in jedem Mitgliedstaat bei Nichtwohngebäuden von der in den Energieausweisen angegebenen Klasse G auf mindestens Klasse F zu verbessern. Bis 2030 ist das gleiche Ziel für Wohngebäude vorgesehen. Damit soll bis 2050 der Gebäudebestand der EU komplett dekarbonisiert sein, wir berichteten.

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Bis diese Ziele tatsächlich erreicht werden, geht jedoch noch viel Zeit ins Land. Deshalb schlägt das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) zusammen mit Projektpartner:innen eine Technik zur Beschleunigung des Prozesses vor. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) entwickeln Forschende ein Fassadenmodul, das sowohl neue Häuser, als auch bestehende Häuser energieeffizienter und nachhaltiger machen könnte, so die Presseaussendung des Bauphysik-Instituts. 

Laut dem Institut für Bauphysik sind “Energieoptimierte Gebäude, intelligente Steuerung und Vernetzung sowie eine wirtschaftliche und klimafreundliche Energieversorgung der Häuser […] zentraler Bestandteil einer erfolgreichen Energie- und Wärmewende.” Deshalb soll ihre neue Technologie, die sogenannte EE-Modulfassade (Erneuerbare Energien-Modulfassade), zukünftig Gebäude umweltfreundlich mit Strom versorgen und damit die Räume beheizen, kühlen und lüften. 

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Integrierte PV-Anlage liefert Strom

Dafür sollen im Gegensatz zu aufwendigen Sanierungen jedoch keine langwierigen Baumaßnahmen nötig sein: „Wir renovieren nicht das komplette Gebäude, sondern nur die Fassade. Die alte Fassade wird künftig durch neue industriell vorgefertigte Module mit integrierter Anlagentechnik ersetzt, was sie somit multifunktional macht und an die neuen Energiestandards anpasst“, erläutert Projektleiter und Wissenschaftler am Fraunhofer IEE, Jan Kaiser. 

Die Technik dahinter sei eine Photovoltaikanlage, die sowohl eine Wärmepumpe zur Wärme- und Kälteerzeugung, als auch ein Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung mit Strom versorgt. Alle Komponenten seien dabei in einem EE-Modul-Fassadenelement untergebracht, wodurch ein hoher Vorfertigungsgrad erreicht wird, so das Institut. Dieser hohe Vorfertigungsgrad habe den Vorteil, dass die Module “von der Stange produziert werden” könnten, so die Forschenden. Dadurch kämen keine unerwarteten Kosten auf Investor:innen und Planende zu. Eine einzelne Technikeinheit der EE-Modulfassade ist laut der Aussendung 1,25 m breit und 30 cm tief. Zudem könne jede Einheit einen circa 24 Quadratemter großen Raum versorgen.

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Kaum Einschränkungen durch Installation

Die Installation dauere laut dem Institut nur wenige Stunden. Ein neues Verlegen von Rohren im Gebäudeinneren sei nicht notwendig, weil die Heiz- und Lüftungstechnik bereits integriert ist. Dadurch müssten Nutzer:innen der Räume während der Sanierung im Idealfall nicht mal extra ausziehen, so das Institut. Lediglich ein Stromanschluss an der Fassade müsste gewährleistet sein, um auch in Zeiten ohne PV-Strom die Räume klimatisieren und lüften zu können.

Obwohl sich die Technologie hauptsächlich für Büro-, Verwaltungsgebäude und Schulen eigne, die in Skelettbauweise errichtet wurden, gäbe es trotzdem genug Potenzial Energie zu sparen, so Michael Eberl, Wissenschaftler am Fraunhofer IBP: „Die neue EE-Modulfassade bietet einen exakt aufeinander abgestimmten Wärme- und Sonnenschutz bei gleichzeitig geringem Energiebedarf und hohem Nutzungskomfort.“

Laut ihm wurden etwa 25 bis 30 Prozent aller Bürogebäude von 1950 bis circa 1990 in Skelettbauweise errichtet. Dabei wiesen sie einen Verbrauch von 3.200 Gigawattstunden pro Jahr auf. „Mit unserer EE-Modulfassade lässt sich der Verbrauch auf 600 Gigawattstunden senken. Auch die geringe Sanierungsquote von einem Prozent pro Jahr ließe sich durch den hohen Vorfertigungsgrad steigern“, so Kaiser.

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Technologie noch in Testphase

Bis tatsächlich solche Module alte Gebäude energieeffizienter machen könne, dauert es, genau wie in der Politik, trotzdem noch etwas. Momentan befänden sich die Module für Tests in einer Versuchseinrichtung für Energetische und Raumklimatische Untersuchungen. Doch es wird bereits viel Hoffnung in die neue Technologie gesetzt. So fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) das Verbundforschungsvorhaben. 

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