Byggnaders fasader omvandlas till solelproducenter

Att producera solel förknippas vanligtvis med rektangulära svarta solpaneler, monterade på taken till villor, bostadshus och kommersiella fastigheter. Gärna på vinklade tak i söderläge där solstrålningen är som starkast ger den bästa skörden av solproducerad el. Men i och med att hela byggnaders klimatskal – det vill säga även väggar, fönster och dörrar – spelar en avgörande roll för att minska energibehovet, har en ny form av energilösning växt fram. Nämligen solcellsfasader.

HÖGTEKNOLOGISKA SOLFASADELEMENT
Marknaden för fasadmonterade solpaneler växer. Många fastighetsägare, arkitekter, projektörer och byggare har upptäckt att inte bara solceller på taket, utan även på fasader, kan vara ett användbart sätt för att komplettera solcellerna på taket. Om de har lämpliga egenskaper och är dekorativt utformade kan de integreras och ge byggnaden ett arkitektoniskt värde, och samtidigt leverera upp till 50 procent mer energi än om traditionella väggmonterade solpaneler, enligt Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP i Halle.

SOLCELLER INTEGRERADE I BYGGELEMENT
I samarbete med HTWK Leipzig och TU Dresden utvecklade Fraunhofer CSP-forskare också lämpliga alternativ för att integrera solcellselement i betongfasader – närmare bestämt i fasader gjorda av kolbetong, ett material som utvecklats av ett konsortium på mer än 150 partners i ”C3 – Carbon Concrete Composite”-projekt. Betongens hållfasthet tillhandahålles av kolfibrer – och inte av armeringsstål. På Fraunhofer CSP analyserades hur solcellselement bäst kan monteras på dessa typer av kolbetongfasader, det vill säga hur denna nya betongtyp kan kombineras med produktion av solenergi. För detta ändamål utformade forskarna tre olika koncept och metoder för att integrera solcellelementen i delar av fasaden. Solcellselementen kan antingen inkluderas direkt vid gjutning av betongsektionerna, alternativt lamineras på den gjutna betongytan eller förbindas till betongplattor. Det tredje konceptet är att fästa solcellselementen på betongplattorna med hjälp av tappfästen eller skruvanslutningar. Något som skulle underlätta demontering för service, underhåll eller reparationer.

UTMANINGAR I TILLVERKNINGEN AV SOLBYGGELEMENT
En stor utmaning är att säkerställa att tillverkningsmetoden som används för att framställa betongsektionerna är kompatibel med solcellselementens dimensioner och erforderliga toleranser. En beprövad metod är att förse de gjutna betongsektionerna med en fördjupning som är perfekt dimensionerad för att rymma ett solcellselement. Betongsektionerna behöver inte vara platta, utan kan ha dekorativa former, med önskad orientering med avseende på solinstrålning och den övergripande arkitektoniska utformningen. Det bör beaktas att solcellselementen inte är fästa där betongen är särskilt tunn eller där kolfibrerna är placerade, eftersom det skulle försämra konstruktionens hållfasthet.

MARKNADSINTRODUKTION AV SOLBYGGELEMENT MED LÅNG LIVSLÄNGD
Fraunhofer-experterna vill nu även ta fram marknadsanpassade lösningar för att integrera solcellselement i prefabricerade betongplattor. Frågan de vill få besvarad är lösningens långtidseffekter och förväntade livslängd. Bland aktuella tester är att till exempel beräkna hur betongen och fästpunkten för solcellselementet värms upp vid höga temperaturer, påverkan vi olika väderförhållanden, eller för vilka vind- och tryckbelastningar solcellselementen kan utsättas för.

VÄXANDE MARKNAD FÖR SOLCELLSFASADER
Solelproducerande fasadelement finns nu på marknaden, med leverantörer som både utvecklar, tillverkar och marknadsför energiproducerande fasader. Över ett antal år återbetalar fasadelementen med integrerade solceller hela investeringen. Fasadsystemen är i regel utvecklade så att de är flexibla och kan användas på alla typer av byggnader, både vid nybyggnation och vid renovering av fasader. Fasadelementen kan skräddarsys och ger arkitekterna stor designfrihet i förhållande till geometri, storlek och färg. Det betyder att kunden får stor frihet och kan bestämma fasadlösningens utformning, t ex design, dimensioner, färg och struktur.

SVERIGE ETT AV FÖREGÅNGSLÄNDERNA INOM SOLCELLSFASADER
Även i Sverige pågår både utveckling och marknadsföring av solelproducerande fasadelement. Med energiproducerande fasader blir varje kvadratmeter vägg en lönsam investering för byggnaders och klimatets framtid. Både tak- och fasadmonterade kan ingå i byggnaders klimatskal och ersätter tegel, plåt, trä eller puts helt och hållet. Med integrerade solceller i hela fasaden, från marken ändå upp till taket, kan solens förnybara energi tillvaratas på bästa möjliga sätt.

SOLELPRODUCERANDE KLIMATSKAL FRÅN VISION TILL VERKLIGHET
En byggnads klimatskal är ett stort och viktigt val inför varje byggnadsprojekt – oavsett om det gäller ny-, till- eller ombyggnadsprojekt. Med energiproducerande fasader blir varje kvadratmeter vägg en lönsam investering för alla byggnaders framtid. Med ett stort urval av färg, mönster och semitransparens kan visionen om framtidens klimatsmarta byggnad förverkligas.

SVENSKT PROJEKT MED SOLCELLSFASADER
Solenergiföretaget Soltech Sales & Support är initiativtagare till att förse upprustningsprojektet Strandkajen i Örnsköldsvik med solcellsfasader, där de hjälpte till att ta fram en unik utformning av byggnaden med en solcellsfasad, som inte bara skulle bidra med solproducerad el, utan även bidra med ett arkitektoniskt värde. Byggnaden visar framtidens möjligheter, innovationskraft och design. Fasaden är klädd med 418 svarta solpaneler à 85 W och 72 semitransparenta solpaneler à 40 W. Produktionen av solel är beräknad till ca 22 000 kWh / år. Installationen av solpanelerna genomfördes i december 2019, med driftsättning i början av år 2020.

Artikel skriven av Ulf Wengeler.