Architekten empfinden es als Zumutung, Solarzellen, die Strom, oder Solarkollektoren, die warmes Wasser erzeugen, in Fassaden zu integrieren. Denn das schränkt ihre Gestaltungsmöglichkeiten massiv ein. Es gibt allerdings schon Solarmodule, die sich in Fassaden integrieren lassen und von manchen Architekten geduldet werden. Bei Solarkollektoren bisher Fehlanzeige.
Jetzt stellt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg eine Neuentwicklung vor, die die Gestaltungsfreiheit von Architekten nicht mehr einschränkt: Module aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC – Ultra High Performance Concrete) , deren Oberfläche sich nahezu beliebig gestalten lässt. Unter der Oberfläche befinden sich feine Kanäle, durch die Wasser gepumpt wird. Es erhitzt sich, sodass es Brauchwasser etwa zum Duschen erwärmen kann. Das Forschungsprojekt, TabSolar genannt, wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.


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TABSOLAR-Element aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC), das im Membran-Vakuumtiefziehverfahren hergestellt wurde. ©G.tecz Engineering GmbH

Wände werden zu Heizkörpern

Eine Spezialversion ist direkt als Heizungsersatz geeignet. Die Module ersetzen eine komplette Hauswand. Außen befindet sich der Solarkollektor, der auf Wunsch auch mit Glas abgedeckt werden kann. Dann folgt eine Wärmedämmschicht. Den Abschluss bildet eine UHPC-Platte, die ebenfalls von Kanälen durchzogen ist. Dorthinein fließt das von der Wintersonne erwärmte Wasser. Die Wände strahlen eine wohlige Wärme aus. An sonnenarmen oder -losen Tagen muss eine konventionelle Heizung oder eine Wärmpumpe aushelfen. Im Sommer fungieren die Elemente als Klimaanlage. Dazu wird kaltes Wasser durchgepumpt. Gleichzeitig erzeugt das Modul warmes Wasser.

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Platte aus UHPC mit spektralselektiver Beschichtung, die mit der Sputter-Anlage des Fraunhofer ISE aufgebracht wurde. Der Absorptionsgrad der noch nicht optimierten Schicht α liegt bei 94%, der Emissionsgrad ε bei 100°C beträgt 10%. Dies sind bereits sehr gute Werte. © Fraunhofer ISE, Freiburg
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Formplatte mit eingefräster FracTherm-Kanalstruktur im Ausgangszustand (links) und im evakuierten Zustand (rechts) © Fraunhofer ISE, Freiburg

Demonstrationsgebäude geplant

Filigrane Bauteile, die aus UHPC hergestellt werden, haben die gleiche Festigkeit wie dicke Mauern aus Ziegelsteinen. Die Materialeinsparung ist also groß. Um das System Bauingenieuren, Architekten und Installateuren zu veranschaulichen, soll ein Demonstrationsgebäude errichtet werden, dessen Fassade UHPC-Fertigelemente enthält. Das Anschauungsobjekt soll mit einfacher Messtechnik ausgestattet sein und so eine Visualisierung des thermischen Verhaltens der Elemente ermöglichen.
Die Module, an deren Entwicklung drei Unternehmen (G.tecz Engineering, Kassel, Betonfertigteile Spürgin, Teningen bei Freiburg und Facade-Lab, Großbeeren bei Berlin) und das Karlsruher Institut für Technologie beteiligt sind, sind vom 16. Bis 21. Januar auf der Messe Bau in München zu sehen.


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Schnitte durch das TABSOLAR-Element legen Kanäle für Wasser frei © G.tecz
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Thermografie-Aufnahme eines TABSOLAR-Elements, das von warmem Wasser durchströmt wird. © Fraunhofer ISE, Freiburg

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