ASI Glas. Bauen mit der Sonne Solarstrom aus der Gebäudehülle

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1 ASI Glas Bauen mit der Sonne Solarstrom aus der Gebäudehülle

2 Gebäudeintegrierte Photovoltaikelemente Bauelemente innovativer Solararchitektur Ob Fassade oder Dach, die Gebäudehülle muss heute eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen. Neben Regenschutz, Sichtschutz und Schallschutz werden die Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz und die Verschattung bei starker Sonneneinstrahlung in modernen Gebäuden immer wichtiger. Diese Funktionen werden durch die Gebäudehülle geleistet. Gebäudeintegrierte Photovoltaikelemente können heute all diese Funktionen übernehmen und dienen darüber hinaus als Solarkraftwerk. Solarstromerzeugung Lichtmanagement Verschattung Blendschutz Wärmeschutz Innovative Architektur Komfort Kostenersparnis durch Kombination mehrerer Funktionen 2

3 Design Glas Beschattung C Thermische Isolierung Solarstrom 3

4 Design Moduldesign mit ASI Glas Gestaltungsvarianten von opak bis transparent ASI Glas Module gibt es in verschiedenen gestalterischen Ausführungen. Je nach Anwendung und gewünschtem architektonischen Ausdruck ermöglicht die Designvielfalt eine optimale Integration in das Gebäude. ASI THRU, die semitransparenten Module überzeugen durch ihre brillante Durchsicht, als Verbundglaselement oder Isolierglaselement. ASI OPAK ist die Technologie für homogene Fassadenflächen, wenn keine Durchsicht gefordert ist. ASI THRU ASI OPAK 4

5 Glas ASI Glas Bauen mit Glas Glas als bewährtes Bauelement kompatibel mit konventionellen Verglasungssystemen In moderne Gebäudehüllen werden hohe Anforderungen gestellt. Montagezeiten, Wartungsfreiheit der Gebäudehülle, optimale bauphysikalische Werte in Bezug auf Wärmeschutz und Schutz vor Überhitzung der Innenräume sind nur einige Stichworte. Mit ASI Glas Elementen können die an modernen Gebäudehüllen gestellten Anforderungen erfüllt werden. Die Elemente sind sowohl als Verbundgläser als auch als Isoliergläser erhältlich. Diese können mit vielen handelsüblichen Metallbausystemen kombiniert werden. Durch die Auswahl der Glasart und -stärke können die Elemente an die statischen Anforderungen angepasst werden. Die Einbettung der ASI Solarzellen erfolgt mit seit Jahrzehnten in der Glasindustrie bewährten Verbundfolien. Auch bei der Herstellung der Isolierglaselementen kann auf eine lange Erfahrung zurückgegriffen werden. Isolierglas Neben einer Vielzahl von standardisierten Typen und Größen werden auch kundenspezifische Lösungen ermöglicht. Unsere Vertriebspartner beraten Sie gerne zu mögliche Glasgrößen, Geometrien und Aufbauten der Elemente. Verbundglas Die Elemente sind mit den meisten handelsüblichen Pfosten-Riegel Systemen kombinierbar und können in den verschiedensten Anwendungen eingesetzt werden. Die Leitungen werden innerhalb der Metallkonstruktion verlegt Vordach Dach-Isolierverglasung Jalousien Opake Verkleidung Fassaden-Isolierverglasung Integrierte Dachpaneele 5

6 Beschattung Sonnenschutz und Verschattung mit ASI Glas Minimaler Energieeintrag Um den Wärmeenergieeintrag durch großzügig verglaste Flächen in das Gebäude möglichst gering zu halten, müssen diese mit einem zusätzlichem Sonnenschutz ausgestattet werden. Dieser kann in Form einer zusätzlichen Glasbeschichtung durch Rollos oder z. B. Lamellenrollos erfolgen. Der Energieeintrag in das Gebäude wird durch den Energiedurchlassgrad beschrieben. Dieser gibt das Verhältnis aus Einstrahlung und dem Anteil das im inneren des Gebäudes zu Erwärmung beiträgt. Dieser Energiedurchlassgrad wird auch g-wert genannt. Je geringer der g-wert, desto effektiver die Verschattung der transparenten Flächen. Die Tabelle zeigt einige Verglasungsarten und Verschattungssysteme und deren typische g-werte. ASITHRU Isolieglaselemente erreichen ähnliche g-werte wie gute aussenliegende Verschattungssysteme. 10 % Wärme 100 % Wärme Wärmereflexion Vergleich verschiedener Verschattungstechniken mit ASI THRU Isoliergläsern VERGLASUNGEN g-wert Einfachverglasung ~80% Isolierverglasung ohne Beschichtung ~80% Isolierverglasung mit Sonnenschutzbeschichtung % ASI THRU Isolierglaselement 10 % VERSCHATTUNGSSYSTEME Außenliegender Raffstore, weiß* 12 % Außenliegende Fassadenmarkise, helles Acryltuch* 9% Innenliegendes Rollo, weiß* 40 % Sommer * In Kombination mit einer Verglasung mit einem g-wert von 61 % Alle Bilder auf dieser Seite mit freundlicher Genehmigung WIBATEC GmbH 6

7 C Thermische Isolierung Wärmeschutz mit ASI Glas Thermische Gebäudeisolierung Der U-Wert beschreibt die Fähigkeit zur thermischen Isolierung von Materialien der Gebäudehülle. Den Glasflächen kommt dabei eine wichtige Aufgabe zu, sie sollen für das Sonnenlicht durchlässig sein und in kalten Jahreszeiten eine möglichst gute Wärmeisolation leisten. Moderne Glasbeschichtungen (low-e) ermöglichen diese Selektion aus kurzwelliger Sonnenstrahlung und langwelliger Wärmestrahlung. Die nebenstehende Tabelle vergleicht die U-Werte verschiedener Glasaufbauten mit ASI THRU Isoliergläsern. Die photovoltaischen ASI THRU Isoliergläser erreichen vergleichbar niedrige U-Werte wie hochwertige konventionelle Isoliergläser. Damit eignen sie sich für großflächige Verglasungen ohne Komforteinbußen im winterlichen Wärmeschutz. minimale Wärmeverluste Vergleich verschiedener Verglasungen mit ASI THRU Isoliergläsern U-Wert (EN673) Einfachverglasung 5-6 W/m 2 K Isolierverglasung ohne Beschichtung 2,7 W/m 2 K Isolierverglasung mit Wärmeschutzbeschichtung (low-e) 1,2 W/m 2 K ASI THRU Isolierglaselement 1,2 W/m 2 K Winter Kulturhaus Milbertshofen, mit freundlicher Genehmigung durch das Baureferat der Landeshauptstadt München 7

8 Solarstrom Die ASI Solartechnologie Optimiert für die Gebäudeintegration Der ASI Halbleiter wird in sehr dünnen Schichten (<1 µm) auf eine Glasscheibe aufgebracht und wandelt das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Dazu wird nur etwa 1 g Halbleitermaterial pro Quadratmeter benötigt. Das Halbleitermaterial besteht zu 99 % aus Silizium, das aus Quarzsand gewonnen wird. Der ASI Halbleiter ist frei von Schwermetallen, wie beispielsweise Kadmium. Warum ASI Module für die Gebäudeintegration? Dünnschichtsolarmodule auf Basis des amorphen Siliziums haben neben ihrer sehr homogenen Oberfläche entscheidende Vorteile bei der Integration in die Gebäudehülle gegenüber Solarzellen auf Basis des kristallinen Siliziums und anderer Dünnschicht-Technologien. Zuverlässige Leistungsabgabe auch bei niedrigen Einstrahlungen von bis herunter zu 10 % der vollen Sonne, wie etwa bei diffuser Beleuchtung oder Verschattungen z.b. durch umliegende Gebäude. Die Leistungsabgabe von Solarzellen wird nach international genormten Testbedingungen (Laborbedingungen) in Wp angegeben. Die tatsächliche Leistungsabgabe unter realen Bedingungen im Freien kann von der Abgabe unter Testbedingungen abweichen. Untersuchungen unabhängiger Institute haben gezeigt, dass ASI Glas im Vergleich zu den meisten anderen Solarstromtechnologien bis zu 20 % mehr Energie pro Nennleistung liefert. So funktioniert eine ASI Dünnschicht-Solarzelle Sonnenlicht Glas Glas Der sehr kleine Temperaturkoeffizient der Leistungsabgabe gewährleistet nahezu volle Leistung auch bei höheren Temperaturen, typisch gerade für die Gebäudeintegration. Die ASI Solarzelle besteht aus amorphem Silicium. Das Sonnenlicht setzt in der Halbleiterschicht Elektronen frei. Diese Schicht ist durch Laserschnitte in Streifen unterteilt, die die ASI Solarzellen bilden und elektrisch in Serie verschaltet sind. Setzen Sie auf unsere Erfolgsformel: Ertrag = Lebensdauer x Leistung ASI Solarstromtechnik gleichbleibende Energieausbeute und sehr lange Lebensdauer Mittlere DC-Leistung Generator [ kw ] Jahre Jahr 1993 wurde am Staatsministerium für bayrische Landesentwicklung und Umweltfragen eine der ersten ASI OPAK Fassaden installiert. Auch nach der vollständigen Renovierung 10 Jahre später ist die Solarfassade weiterhin in Betrieb. Messungen, durchgeführt von einer unabhängigen Forschungsstelle, zeigen die Langzeitstabilität der ASI Technologie. Die Kurve gibt die durchschnittliche DC-Leistungsabgabe der Solarfassade wieder. 8

9 Solarstrom Solarstromerzeugung Nutzung der Gebäudehülle zur dezentralen solaren Stromerzeugung im Netzverbund Die Solarstromtechnik Photovoltaik wandelt die Sonnenenergie direkt in elektrische Energie um. Diese Anlagen können dezentral und in ihrer Größe modular realisiert werden. Dadurch können die Anlagen an die verfügbaren Flächen oder dem erwünschten Energieertrag angepasst werden. Der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom wird von einem Wechselrichter in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt. Der Wechselrichter verknüpft somit die Solarmodule mit dem Stromnetz. So lässt sich die solar gewonnene Elektrizität am effizientesten und wirtschaftlichsten im Gebäude einsetzen. Gewöhnlich wird die gesamte elektrische Energie gegen eine entsprechende Vergütung in das öffentliche Netz eingespeist. Jährliche Energieabgabe (kwh/m 2 ) 100% 80% 60% Azimuth + 90 West Ost - 90 Ausbeute eines Photovoltaikmoduls bei verschiedenen Ausrichtungen und Neigungen für den Standort Frankfurt/Main Neigungswinkel Die Nennleistung, oft bezeichnet mit Wp, von Solarmodulen wird nach einem international einheitlichen Standard, den so genannten Standard-Test-Bedingungen bewertet. Der Energieertrag, der innerhalb eines Jahres erzielt werden kann, hängt vom Standort und der Orientierung der Solarmodule ab. Mögliche Abschattungen, z. B. durch benachbarte Gebäude müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Die Graphik zeigt den möglichen Energieertrag einer Photovoltaikanlage in Abhängigkeit des Azimuth- und Neigungswinkels am Standort Frankfurt/Main Eine netzgekoppelte PV-Anlage besteht im Wesentlichen aus den folgenden Hauptkomponenten: 1: Solarmodule 2: Generatoranschlusskasten 3: Gleich- und Wechselstromverkabelung 4: Wechselrichter 5: Schutz- und Zähleinrichtung

10 Kosteneinsparung durch Solarfassaden Differenzkosten zu konventionellen Fassaden Außer der Solarstromerzeugung erfüllen ASI Elemente verschiedene Funktionen einer Gebäudehülle; dadurch können konventionelle Baumaterialien eingespart werden. Die Mehrkosten für die Photovoltaikanlage umfassen lediglich die Differenz aus der Gesamtinvestition der Fassade abzüglich aller konventionellen Bauinvestitionen, die eingespart werden (Verbundglas, Beschattungseinrichtungen, etc.). Konventionelle ASI Glas Fassade Differenz- Fassade investition Verschattungssystem wenn nötig Fassaden Elemente: Glas, Naturstein, Faserzementplatten Ersatz Elektrische Installation ASI Glas Elemente Montage Pfosten-Riegel System oder Unterkonstruktion Mehrkosten PV Anlage Energieertrag Durchschnittliche Kosten für verschiedene Baumaterialien Materialkosten e/m Verbundglas Isolierglas mit low-e Beschichtung Bedrucktes Verbundglas Jalousien Brüstungselemente Marmorverkleidung In einigen Fällen können Fassaden z. B. aus Marmor durchaus teurer sein als eine Lösung mit ASI Glas. Der Energieertrag ist hierbei noch gar nicht berücksichtigt. Alle Bilder auf dieser Seite: GVZ Ingolstadt; pbb Architekten + Ingenieure. Mit freundlicher Genehmigung IFG Ingolstadt 10

11 SCHOTT und Architektur Wie kaum ein anderes Material steht Glas für die moderne Architektur weltweit. Kombiniert mit neuen technologischen Lösungen oder integriert in Systemlösungen bietet dieser wandelbare Werkstoff eine Fülle an außergewöhnlichen Design-Möglichkeiten. Um diese zu entwickeln, nutzt SCHOTT ein gutes Jahrhundert glastechnisches Know-how sowie neueste Technologien. SCHOTT bietet somit Architekten und Bauherren für nahezu jede gestalterische Herausforderung eine faszinierende Auswahl an unterschiedlichsten Spezialglaslösungen: von der Beleuchtung über farbige, entspiegelte oder reflektierende Gläser bis hin zu Brandschutzlösungen und Solararchitektur Vertriebsbüros in über 40 Ländern sichern eine kundennahe Beratung und gewährleisten eine kundennahe Umsetzung Ihrer Projekte. Alle Bilder auf dieser Seite: Stillwell Avenue Terminal, New York. Mit freundlicher Genehmigung MTA New York Über SCHOTT Solar SCHOTT Solar verfügt über 50 Jahre Erfahrung in der Solartechnik. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und vermarktet hocheffiziente Receiver, eine der Schlüsselkomponenten für Solarkraftwerke mit Parabolrinnen-Technologie, sowie innovative und qualitativ hochwertige Photovoltaikprodukte. Mit kristallinen Solarwafern, die überwiegend im Joint Venture mit der Wacker Chemie AG gefertigt werden, Solarzellen, Solarstrommodulen und a-si-dünnschichtmodulen deckt SCHOTT Solar Kernbestandteile der Wertschöpfungskette photovoltaischer Stromerzeugung ab. SCHOTT Solar sieht sich als Markt- und Technologieführer für Receiver für Solarkraftwerke mit Parabolrinnen-Technologie sowie vor dem Hintergrund ihrer langjährigen Forschungs- und Entwicklungskompetenz sowohl im Bereich der kristallinen Photovoltaik als auch in der Dünnschicht-Technologie als einen der richtungweisenden, integrierten Qualitätsanbieter von Photovoltaikprodukten. Die SCHOTT Solar AG ist eine hundertprozentige Tochter des internationalen Technologiekonzerns SCHOTT AG, Mainz. Technische Änderungen vorbehalten 11

12 Beratungsteam Solararchitektur SCHOTT AG Advanced Materials Hüttenstraße Grünenplan, Germany Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) info.architecture@schott.com SCHOTT Solar AG, Gedruckt in Deutschland, TM SCHOTT Solar AG