SOPHOKLES
Im Projekt SOPHOKLES werden individuell anpassbare PV-Lamellen für Beschattungssysteme entwickelt, die durch ein hybrides Verschaltungskonzept auch bei suboptimaler Bestrahlung hohe Solarstromerträge liefern. Die Lamellen werden mithilfe einer neu entwickelten transparenten polymeren Schutzschicht in additiver Fertigung auf metallischer Trägerschicht hergestellt und mittels eines Planungstools optimiert, welches Gebäudegeometrien und Sonneneinstrahlung berücksichtigt.
Projektpartner
- Sunplugged GmbH, Koordinator
- Hella Sonnen- und Wetterschutztechnik GmbH
- Polymer Competence Center Leoben GmbH
Motivation und Ziele
Die Kombination von Sonnenstrom und Beschattung in einem Bauteil bietet erhebliche Vorteile. Der kontinuierlich wachsende Glasanteil in modernen Gebäuden bietet zudem ein großes Potenzial für die Integration von PV-Modulen in Sonnenschutzsysteme. Diese „grüne“ Multifunktionalität von Sonnenschutzsystemen hat das Potenzial, die Energieeffizienz von Gebäuden deutlich zu steigern, indem sie die Stromerzeugung mit der wichtigen Funktion des Sonnenschutzes vereint.
Jedoch zeigt die Realität, dass mit herkömmlichen Materialien und Produktkonzepten die Realisierung von PV-Sonnenschutzsystemen häufig mit hohen Kosten, ästhetischen Einschränkungen und geringer Energieeffizienz verbunden ist. Die meisten marktüblichen Photovoltaikkomponenten sind für Standardanwendungen optimiert, nicht jedoch für spezialisierte Anwendungen wie die PV-Bestückung von Sonnenschutzsystemen. Diese Standardprodukte sind häufig nicht an die speziellen Anforderungen von Sonnenschutzsystemen angepasst, was zu teuren und wenig attraktiven Lösungen führt.
Das Projekt verfolgt das Ziel, mit einer kundenindividuellen Massenfertigung Märkte zu bedienen, bei denen spezielle Anforderungen wie geringes Gewicht, anpassbare Größen, Formfreiheit und eine nahtlose Integration in bestehende Gebäude und Systeme von zentraler Bedeutung sind. Dabei soll eine kosteneffiziente Produktion ermöglicht werden, die gleichzeitig auf die speziellen Bedürfnisse von PV-Sonnenschutzsystemen eingeht.
Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Realisierung von PV-Sonnenschutzsystemen ist die Vielzahl an erforderlichen Einzelschritten und Materialien, die zu hohen Herstellungskosten führen können. Die derzeit verwendeten Technologien ermöglichen es zwar, PV in Sonnenschutzsysteme zu integrieren, jedoch sind die Herstellkosten aufgrund des hohen Aufwandes und der Vielzahl an benötigten Materialien schwer zu senken. Dies hat zur Folge, dass die Endprodukte teurer und für Kunden weniger attraktiv sind. In diesem Projekt werden Lösungen entwickelt, um die Produktionsschritte zu optimieren und die diese Einzelschritte reduzieren und unnötige Materialien eliminieren.
Hauptziele
- Entwicklung von PV-bestückten Sonnenschutzsystemen: Integration von Photovoltaik in Sonnenschutzlamellen, um eine doppelte Funktion (Energiegewinnung und Sonnenschutz) in einem Bauteil zu vereinen.
- Individuelle Anpassung: Erstellung von kundenindividuellen, anpassbaren PV-Lamellen, die sich an verschiedene Gebäudestrukturen und Gegebenheiten (z. B. Ausrichtung, Schattenwurf) anpassen lassen.
- Optimierte Fertigung und ausgewählter Materialeinsatz: Optimierung der Fertigungstechnologie (z. B. additive Fertigung) und Verwendung durchdachter Materialien um ein hochwertiges Produkt zu erhalten
- Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit: Sicherstellung einer hohen Energieerzeugung durch PV-Lamellen, auch bei suboptimaler Sonneneinstrahlung, und eine Amortisationszeit von weniger als 10 Jahren
- Erhöhung der Gebäudeenergieeffizienz: Nutzung ungenutzter verglaster Gebäudeflächen zur solaren Energiegewinnung und Reduktion der CO₂-Emissionen durch effiziente PV-Lamellen.
- Erfüllung von Marktanforderungen: Entwicklung von PV-Lamellen, die geringe Gewicht, anpassbare Größen, Formfreiheit und ästhetische Integration bieten, um eine breite Marktakzeptanz zu gewährleisten.
Ziele und Vorgangsweise
Um seine Ziele zu erreichen und den Einsatz von PV in Sonnenschutz zu etablieren, verfolgt SOPHOLES folgende Vorgangsweise:
- Erhebung und Analyse der spezifischen Anforderungen an PV-Sonnenschutzsysteme, sowohl in Bezug auf technologische als auch ästhetische Aspekte.
- Entwicklung eines innovativen, hybriden Verschaltungskonzepts für PV-Lamellen, das auch bei suboptimaler Bestrahlung konstante Spannungsniveaus und hohe Erträge sicherstellt.
- Einsatz von additiven Fertigungsverfahren (3D-Druck, Laserschweißen) zur Herstellung der PV-Lamellen, um Flexibilität und Anpassungsfähigkeit in Form und Größe zu gewährleisten.
- Optimierung des Designs der PV-Lamellen basierend auf den gewonnenen Planungsdaten, um maximale Solarstromerträge zu erzielen
- Herstellung von Prototypen der PV-Lamellen und Durchführung von Tests unter realen Bedingungen (z. B. unterschiedliche Sonneneinstrahlung, Wetterbedingungen).
- Optimierung der Fertigungstechnologien, um die Herstellungskosten zu senken und die Marktfähigkeit der Produkte zu erhöhen.
- Einrichtung eines flexiblen Fertigungssystems, das auf kundenspezifische Anforderungen reagieren kann und die Serienproduktion von maßgeschneiderten PV-Lamellen ermöglicht.
- Sicherstellung einer qualitativ hochwertigen, effizienten Produktion, die mit einer großen Anzahl von individuellen Kundenanforderungen skalierbar ist.
„Das Projekt SOPHOKLES trägt dazu bei, die PV-Integration flexibel gestalten zu können und kombiniert dabei zwei Nutzen, Beschattung und Stromerzeugung. Das PCCL leistet durch die Auswahl geeigneter Polymere einen wesentlichen Beitrag zur Fertigung solcher PV-bestückten Lamellen.“
Fördergeber
Das Projekt wird im Rahmen der Ausschreibung „Stadt der Zukunft“ durch das Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI) gefördert. Das Programm wird durch die FFG (Projektnummer FO999893504) abgewickelt.
