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Energieerzeugung: Wie Fenster zu Kraftwerken werden

Die Idee geistert schon seit einigen Jahren durch die Köpfe von Ingenieuren und Wissenschaftlern. Fenster zur Energieerzeugung zu verwenden. Das Schlagwort hierzu sind transparente Solarmodule. Doch zur richtigen Transparenz haben es die auf dem Markt befindlichen Produkte bisher noch nicht geschafft. Aktuell müssen Kompromisse eingegangen werden. Das bedeutet, das eine hohe Transparenz eine sehr niedrige Energieerzeugung bedeutet und umgekehrt. Deshalb ist der Einsatz entsprechender Module eher für Terrassenüberdachungen geeignet, nicht jedoch am Wohnzimmerfenster. Auch der Preis der Module steht in einem eher schlechten Verhältnis zum Energieertrag und der Lichtausbeute. Ähnlich verhält es sich mit Solarfolien.

Dabei ist sie wirklich bestechend, die Vorstellung von Fenstern, die zur elektrischen Energieversorgung eines Hauses beitragen. Immerhin waren und sind Fenster bisher eher Energiefresser. Rund 40 % der erzeugten Energie in einem Haus geht über die Fenster verloren, zumindest beim Großteil des Gebäudebestandes in der Bundesrepublik Deutschland. Sicher sind moderne Dreischicht-Fenster, sogenanntes Klimaschutzglas, durchaus effektiv, aber trotzdem werden immer noch energetische Verluste erzeugt. Würden diese Fenster aber noch zusätzlich Strom erzeugen, würde sich die Energiebilanz ins Positive umkehren. Das zu bewerkstelligen sehen Wissenschaftler in der ganzen Welt als eine Herausforderung an.

Transparente Solarmodule - der Stand der Dinge

Transparenz, Wärmedämmung und Energieerzeugung sind die Zielsetzungen für das Fenster von Morgen. Dabei muss schon eine Einschränkung gemacht werden. Fast völlige Transparenz wie bei herkömmlichen Flachglas wird es bei energieerzeugenden Fenstern in absehbarer Zukunft nicht geben.

Positive Meldungen bezüglich der transparenten Energieerzeugung kommen aus China und den USA. Das ist insofern erfreulich, da dies die beiden Staaten auf dieser Welt sind, die mit Abstand die meiste Energie verbrauchen.

Forscher in China haben Solarzellen auf Basis von Kohlenwasserstoffverbindungen entwickelt. Im Verhältnis zu den üblichen Siliziumkollektoren ist deren Wirkungsgrad zwar etwas geringer, dafür können sie als leichte, halbtransparente Folien gefertigt werden. Semitransparente organische Fotovoltaik (ST-OVP) wird das ganze genannt und könnte einmal nicht nur Fenster beschichten, sondern auch die Scheiben von Autos oder die Displays von Handys. Nachzulesen, in englischer Sprache, ist dies im Fachjournal Joule.

In der Online-Ausgabe von Wissenschaft-Aktuell wird von der Weiterentwicklung einer bereits bestehenden Technik berichtet. Schon heute können Doppelglasscheiben mittels eines Gases und daran angelegter Spannung nach Bedarf undurchsichtig gemacht werden. An der Universität von Berkeley, Kalifornien, arbeiten die Forscher daran, dies mit einer fotovoltaisch arbeitenden Schicht zu kombinieren. Verwendet wird hierzu das Mineral Perowskit, das sich schon länger in der Erprobung für Solarmodule befindet. Die US-Forscher haben zum Ziel, ein Fenster zu entwickeln, das etwa an großen Glasfronten eingesetzt wird und zugleich Sonnenschutz sowie Stromerzeuger ist.

Wann wird aus der Forschung ein marktreifes Produkt?

Obwohl schon in den Jahren ab 2011 von Erfolgen bezüglich Strom erzeugender Fenster berichtet wurde, sind bisher keine wirklich überzeugenden Produkte auf dem Markt erschienen. Überzeugend bedeutet schlicht in einem angemessenen Preis-Leistungsverhältnis und einer auch für Otto Normalverbraucher anwendbaren Technik. Denn zum Fotovoltaik-Fenster gehören entsprechende Fensterrahmen und nicht zuletzt die passende Speichertechnik.

Auf der weltgrößten Online-Plattform für Industrieprodukte, Alibaba, werden schon längst amorphe, halbtransparente Silizium Solar Paneele angeboten, die bis zu 85 Watt Nennleistung besitzen, allerdings lässt sich dann kaum noch etwas durch sie hindurch sehen. Bei 72 Watt Nennleistung beträgt die Transparenz gerade noch 10 %. Ein solches Fensterglas in der Größe von 1200 x 600 x 6,8 mm wiegt fast 12 kg und kostet je nach Abnahmemenge zwischen 89 und 99 US-Dollar, exklusive Transport. Wird der Zwischenhandel, der spezielle Rahmen und die Speichertechnik sowie die Lohnkosten für den Einbau hinzugerechnet, lohnt sich das nicht, zumal das Glas eine schlechte Wärmedämmung besitzt. Vielleicht interessant für ein Hochhaus in einem Wüstenstaat, nicht jedoch für Einfamilienhäuser in deutschen Städten und Gemeinden.

Immerhin ist der Anfang gemacht

In Anbetracht des langen Zeitraumes, den die Solartechnik allgemein von ihren Anfängen bis zum Einsatz auf den Hausdächern in der Entwicklung benötigte, im Jahr 1954 ging die erste Solarzelle in Betrieb, darf dem stromerzeugenden Fenster ruhig etwas Zeit zugestanden werden.

Januar 2019

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