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fraunhofer0317Das vom BMWI geförderte Verbundprojekt „Flex-G“ unter der Forschungsinitiative „Energiewende Bauen“ ist kürzlich gestartet. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung von Technologien zur Herstellung von transluzenten und transparenten Dach- und Fassadenelementen mit integrierten optoelektronischen Bauelementen. Im Fokus stehen dabei ein schaltbarer Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und die Integration flexibler Solarzellen.

Unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und 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 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“ in Lissabon, mit 5-lagigen Folienkissen aus 200 000 m² ETFE benannt (Bild).

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 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.

Das Konsortium möchte dies nun ändern und die Oberflächen von Membrandächer und Fassaden mit optoelektronischen Bauelementen so funktionalisieren, dass sie einen schaltbaren Gesamtenergiedurchlassgrad und 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 für flexible Membrandach- und Fassadenelemente und 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 mit elektrochromen Bauelementen zur Schaltung des Gesamtenergiedurchlassgrades und mit flexiblen, organischen Solarzellen ausgestattet ist.
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