Solarfassade in Zürich versorgt Gebäude mit Energie

Wenn die Sonne kräftig scheint positionieren sich die Solarpaneele, die eine Fassade in Zürich zieren, so, dass so wenig Wärmestrahlen ins Gebäude gelangen. Diese Stellung erlaubt gleichzeitig maximale Stromerzeugung. Bei bedecktem Himmel lassen die Paneele möglichst viel sichtbares Licht, im Herbst wenn es schon kühler wird, möglichst viel Infrarotlicht hinein. Das ausgeklügelte System mit Solarpaneelen, die sich in zwei Achsen bewegen lassen, hat sich ein Team um Arno Schlüter, Professor für Architektur und Gebäudesysteme an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, einfallen lassen.

Mobile Module erzeugen 50 Prozent mehr Strom

Testweise installierten sie es an einer Fassade auf dem Campus Hönggerberg. Messungen erhaben, dass diese Solarmodule an einem klaren Sommertag rund 50 Prozent mehr Strom erzeugen als statische Fassaden-Paneele. Schlüters Module werden von pneumatischen Aktoren bewegt. Bei starkem Wind und Sturm versteifen sich die Achsen, sodass die Module nicht weggerissen werden. Ein lernfähiger Algorithmus steuert die Bewegungen der Paneele so, dass auf der einen Seite möglichst viel Strom erzeugt, auf der anderen Seite der Heiz- und Kühlbedarf minimiert wird. Dabei berücksichtigt die Software auch, wie der Raum gerade genutzt wird.

„Wir möchten den Widerspruch zwischen Komfort und Energieeffizienz bei Gebäuden auflösen“, sagt Schlüter. Die energetisch optimale Möglichkeit, auf Fenster zu verzichten, verwarf er natürlich von vornherein. „Es freut uns deshalb zu zeigen, dass wir mit einer intelligenten Schnittstelle zwischen dem Innen- und Außenraum ein ideales Raumklima und zugleich sogar einen Energie-Überschuss produzieren können“, so der Forscher.

Höchste Effektivität in gemäßigte Zonen

Real eingesetzt wird die Fassade an der futuristischen Gebäude-Einheit „HiLo“, die die Hochschule zurzeit auf der obersten Plattform des Forschungsgebäudes NEST in Dübendorf baut. „HiLo“ steht für „High Performance, Low Energy“. Das Forschungsgebäude ist Experimentierfeld für Lösungen, die den Energieverbrauch von Gebäuden reduzieren.

Die Energiebilanz der Fassade ist beeindruckend. In Zürich etwa produziert sie übers Jahr gerechnet 115 Prozent des Energiebedarfs (Strom, Heizung und Kühlung) des dahinterliegenden Gebäudes. Zusätzlich simulierten die Forscher den Einsatz der Fassade in Helsinki und Kairo. Es zeigte sich, dass sie in gemäßigten Zonen wie in Mitteleuropa am effektivsten ist.