Gebäude müssen bei der Installation von Solarmodulen keine Kompromisse mehr bei der Fenstertransparenz eingehen. Polysolar mit Sitz in Cambridge hat eine klare Vision für die Zukunft der Solarenergie und hat einen Ersatz für traditionelle Glasfensterscheiben auf den Markt gebracht, die auch saubere, erneuerbare Energie produzieren.

Polysolar entwickelt seit 2007 Photovoltaik der nächsten Generation auf Basis organischer Polymere. Das Unternehmen liefert seit rund fünf Jahren Solarmodule an den Markt.

Der Druckprozess

Photovoltaik (PV) Glas verwendet das gleiche Grundprinzip wie Sonnenkollektoren, die Sie auf Dächern sehen, aber es ist transparent. Die verwendete Technologie ist als Dünnschicht bekannt, was einfach bedeutet, dass die aktive PV-Schicht sehr dünn aufgetragen wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarmodulen, bei denen Siliziummonokristalle gezüchtet und in Wafer geschnitten werden, wird bei der Dünnschichttechnologie ein Film auf eine leitende Glasschicht vakuumiert.

Hamish Watson, CEO von Polysolar, erläutert das Verfahren, das in Zusammenarbeit mit dem deutschen Chemiekonzern Merck entwickelt wurde.

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“ produziert und entwickelt unser aktives Material; eine farblose absorbierende Schicht, die flüssig bedruckt werden kann „, sagt er. „Es ist also eher ein Druckprozess als die traditionellere Verwendung einer großen Vakuumkammer.

„Sie drucken auf ein Stück Glas und haben ein Stromnetz gedruckt. Sie setzen dann auf verschiedene Schichten, aber es ist alles übereinander gedruckt, um Ihre Zelle zu machen.“

Der andere Partner des Projekts ist das Centre for Process Innovation (CPI), ein von der britischen Regierung finanziertes Forschungsinstitut mit einem Innovationszentrum in Sedgefield, County Durham, das sich auf den Bereich der Skalierung von Technologie für die Fertigung spezialisiert hat.

Der Vorteil des Druckelements besteht darin, dass jede gewünschte Größe, Form und Variation des Glases hergestellt werden kann.

Warum PV-Glas die Konkurrenz übertrumpft

Watson sagt, dass die Verwendung von PV-Glas anstelle herkömmlicher Paneele viele Vorteile bietet und nicht nur durchschauen kann.
„Es funktioniert bei niedrigeren Lichtverhältnissen, so dass es auf weniger als 10% des Sonnenlichts herunterarbeitet“, sagt Watson. „Es ändert seine Effizienz nicht, abhängig von der Menge an Licht, die es bekommt.“

Dies bedeutet, dass diese Paneele dort platziert werden können, wo andere normalerweise nicht funktionieren würden, z. B. an vertikalen Fassaden auf jeder Seite eines Gebäudes. Umgebungs- und Reflexionslicht werden alle absorbiert, so dass die Position der Paneele nicht so wichtig ist wie bei Originalpaneelen, die so viel direktes Sonnenlicht wie möglich aufnehmen müssen.

Auch wenn ein Panel schattiert ist, sind die anderen nicht betroffen, was der Fall sein kann, wenn viele Solarmodule in einer Reihenfolge zusammengefasst sind.

„Mit unserer Technologie verbinden Sie sich parallel zu bereits vorhandenen Hochspannungspanels“, sagt Watson. „Das bedeutet, wenn einer beschattet wird, geht das ganze Los nicht unter.

„Unsere arbeiten immer mit ihrer optimalen Leistung über ein Array hinweg, anstatt im Grunde genommen auf der schlechtesten Leistungsstufe eines Panels in einer Reihenfolge zu sein.“

Herkömmliche Solarmodule sind umso weniger effizient, je heißer sie werden, und müssen daher belüftet werden, um sie kühl zu halten. Polysolarplatten werden nicht von der Temperatur beeinflusst, da sie direkt isoliert werden können und daher in Doppelverglasungen eingebaut werden können.

PV-Glas hat auch den Vorteil, dass es sowohl den Wärmegewinn in einem Gebäude als auch seine Wärmeverluste reduziert.

„Unsere Paneele, die Doppelverglasung, entsprechen in ihrer Leistung einer Dreifachverglasung“, sagt Watson. „Es macht es überflüssig, Dinge wie Brise Soleil und solche Dinge anzuziehen, um Gebäude zu beschatten.“

Der Versuch, Gebäude kühl zu halten, ist teuer, daher wird sich die Unterstützung wahrscheinlich auf den Geldbetrag auswirken, den Unternehmen für Klimaanlagen und Beschattungselemente ausgeben.

„Es nimmt auch einen Teil der Wärme heraus und wandelt sie in Elektrizität um, so dass ein Teil des Infrarotlichts in Elektrizität umgewandelt wird“, erklärt Watson. „Eines der anderen Schlüsselelemente ist, dass die Leiterschichten, die wir verwenden, um die Zelle zu bilden, genau die gleichen sind wie das, was Sie in Low-E-Glas verwenden, so dass Sie eine transparente Leiteraußenschicht aufsetzen, um die Wärme zurück zu reflektieren.“

Ist PV-Glas eine realistische Alternative?

Watson erklärt, dass der durchschnittliche Strombedarf von Bürogebäuden aufgrund einer hohen Abhängigkeit von Computern und Kühlsystemen ziemlich hoch ist.

„Ja, man könnte ein Gebäude kohlenstofffrei machen, indem man es mit Photovoltaik bedeckt“, fügt er hinzu.

Jedes Panel produziert 60 bis 70 Watt pro Quadratmeter, so dass Gebäude mit großen Flächen, wie The Shard in London, deutlich mehr Strom produzieren als solche mit kleinen Flächen. Die Menge der erzeugten Energie wird stark variieren, je nach Form und Position des Gebäudes, aber Watson sagt, dass signifikante Niveaus in den meisten Fallstudien erreicht wurden.

Zum Beispiel hat Polysolar im Building Research Establishment in Watford ein Gebäude errichtet, das über ein dreistöckiges Glasatrium verfügt, das den gesamten Strombedarf erzeugt.

„Ebenso produzieren einige der anderen Gebäude, die wir haben, zwischen einem Drittel und der Hälfte des Strombedarfs“, sagt Watson.
In Bezug auf die Erschwinglichkeit sagt Watson, dass Polysolarpaneele teurer sind als herkömmliche Verglasungen, aber es sind nur marginale zusätzliche Kosten, und das Team arbeitet daran, die Paneele immer effizienter und kostengünstiger zu machen.

„Wenn Sie eine Vorhangfassade an einem Gebäude aufstellen, sehen Sie zwischen £ 700 und £ 1000 pro Quadratmeter“, sagt er. „Die PV-Seite wird wahrscheinlich £ 150 bis £ 200 pro Quadratmeter kosten, also ist es nur ein relativ kleiner Prozentsatz.“

Mit den damit verbundenen Energieeinsparungen sagt Watson, dass Benutzer im Allgemeinen eine Amortisation innerhalb von acht bis zehn Jahren nach der Installation erwarten können.

Verbesserung der Effizienz und Zukunftssicherheit

Die neuesten Polysolarpaneele sind vollständig transparent, während frühere Versionen einen Orangeton hatten. Diese Verbesserung macht sie deutlich attraktiver und bietet auch Flexibilität bei der Herstellung in verschiedenen Transparenzen, Farben und Größen.

Watson sagt, dass die Technologie voranschreitet, und das Unternehmen arbeitet an der Effizienz und Attraktivität des Glases.
„Je effizienter man sie machen kann, desto besser“, sagt er. „Wenn Sie das gesamte Licht absorbieren, um es in Strom umzuwandeln, gibt es eine Grenze dafür, wie weit Sie an der Effizienzfront gehen können.

„Unser Hauptantrieb ist im Moment die Ästhetik, um sie so nah und ähnlich und einfacher zu installieren und so billig wie herkömmliches Glas zu machen.“

Er sagt, wenn Polysolarglas letztendlich genauso viel kostet wie eine normale Scheibe, gäbe es keinen Grund, es nicht für zukünftige Entwicklungen zu verwenden, insbesondere wenn die Energiekosten langfristig gesenkt werden.

Watson sagt, dass diese Technologie eine Rolle im Trend zu kohlenstofffreien Gebäuden spielt, insbesondere wenn die Installation genauso einfach und zugänglich ist wie normale Materialien.

„Es gab stotternde Starts und Stopps in Bezug auf Bauvorschriften, die kohlenstofffreie Gebäude und den Übergang zu kohlenstofffreien Gebäuden vorschreiben“, sagt er. „Aber im Allgemeinen geht die ganze Welt in diese Richtung.“

Trotz der Tatsache, dass die britische Regierung nicht besonders proaktiv ist, um Gebäude kohlenstofffrei zu machen, glaubt Watson, dass sich die Bewegung nur beschleunigen wird.

„Die Baubranche selbst übernimmt die Führung, weil sie versucht, Gebäude zukunftssicher zu machen“, sagt er. „Es ist ein etablierter Prozess, um dorthin zu gelangen. Die europäische Verordnung kommt in ein paar Jahren, die es diktieren wird.“