Gebäudeintegrierte PV wird mit neuen Baustoffen möglich

Projekte zeigen Beton als Solarerzeuger und mit Erneuerbaren

Solarbeton lässt sich in beliebigen Formen gießen. © S. Thole

Solarstrom aus Beton und leichtere Betonmischungen haben Forscher auf der Bau 2015 gezeigt.

Mit einer Reihe spannender Ideen zur Weiterentwicklung von Beton haben sich Forschungsinstitute auf der Bau 2015 präsentiert. Zwei Richtungen gibt es dabei: die Integration neuer Funktionen wie Energiegewinnung in den Beton und die Beimischung neuer Materialien bei Leichtbeton, um dessen Eigenschaften zu verbessern.

Das Forschungsteam Bau Kunst Erfinden der Universität Kassel hat einen Baustoff namens DysCrete entwickelt, in dem Solarzellen eingebaut sind. Wichtige Bestandteile sind leitfähiger Beton und organische Flüssigkeiten. Er soll künftig unter anderem zum Bau von Fassaden dienen und zugleich Sonnenenergie in Strom umwandeln, zum Beispiel mit Fassadenelementen für vorgehängte Fassaden. Die Abnahme des Solarstroms würde dann zwischen Fassade und der hinteren Schale der Vorhangfassade erfolgen.

Das Material besteht aus einem speziellen leitfähigen Beton, der mit Lagen aus Titandioxid, einer organischen Flüssigkeit, einem Elektrolyt, Graphit und einer transparenten Oberfläche beschichtet ist, die ihn unempfindlicher macht. Das Ergebnis ist eine Farbstoffsolarzelle, der Beton selber übernimmt dabei die Funktion einer Elektrode. Die Umwandlung der Sonnenenergie in Strom folgt dem Prinzip der Photosynthese. "Die Farbstoffsolarzelle passt von der Fertigungslogik sehr gut zum Beton", sagt die Professorin Heike Klussmann, Leiterin des Fachgebiets Bildende Kunst an der Universität Kassel, die die Lösung vorgestellt hat.

Solarbeton gibt es als Prototyp schon

Prototypen des Sonnenstrom-Betons existieren bereits. "Unser Ziel ist es, ein Material zu entwickeln, das in Zukunft in der Bauwirtschaft eingesetzt werden kann, beispielsweise für Fertigteile im Hochbau, Fassaden-Elemente und neuartige Wandsysteme", erklärt Klussmann. "Zugleich liefert es als Solarzelle einen Beitrag zu einer nachhaltigen und dezentralen Energieversorgung."

Die verwendeten Materialien seien ungiftig, breit verfügbar und gut recycelbar, so die Forscher. Die Produktion der Bauteile muss allerdings vor Ort erfolgen, auf der Baustelle ist es in der Regel nicht möglich, den Beton glatt genug zu ziehen und die notwendige Dichte zu erzielen.

Neu ist dabei vor allem die Verschmelzung von Solarzelle und Baustoff. Die Solarzellen können aufgedruckt oder aufgesprüht werden. Angedacht ist auch, die solare Beschichtung bei Bedarf zu erneuern, indem sie vor Ort wieder aufgebracht wird. Ziel ist ein Wirkungsgrad von rund zwei Prozent. "Das rechnet sich deswegen, weil die Herstellungskosten von Farbstoffzellen deutlich geringer sind als die von Silicium-Solarzellen", sagt Thorsten Klooster, der als Architekt an der Entwicklung des Materials beteiligt war. Farbstoffsolarzellen reagieren auch auf diffuses Licht und können daher auch an den Seiten angebracht werden, die nicht direkt der Sonne zugewandt sind.

Gleichzeitig arbeiten Forscher und Unternehmen in unterschiedlichen Projekten daran, neue Lösungen für Leichtbeton zu finden. So haben etwa Forscher der Technischen Universität Nürnberg Holzleichtbeton gezeigt, einen Verbundwerkstoff aus Zement, Holzspänen und Wasser. Er lasse sich, so die Forscher, besser verformen, außerdem können Reste aus der Holzproduktion für die Herstellung der Platten verwendet werden. Er eigne sich besonders für Projekte im Bereich der Innenwand- und Deckenverkleidung und erreicht die Brandschutzklasse A2. Die Rohdichte liegt zwischen 850 und 900 Kilogramm pro Kubikmeter. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik hat auf der Fachmesse Bau in München textilverstärkten Leichtbeton gezeigt.

Leistungsmerkale von Beton lassen sich leichter einstellen

Eine Verbesserung der Beton-Rezepturen ist auch für Unternehmen der chemischen Industrie ein Thema. So bietet BASF seit kurzem Green Sense Concrete Technologie jetzt auch in Europa an. Damit können Hersteller Beton auf Leistungsmerkmale wie Belastbarkeit, Verarbeitungseigenschaften, Langlebigkeit und Umweltfreundlichkeit hin verbessern. von Pia Grund-Ludwig

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