Nachhaltig(keit) einbauen: GIPV - Fenster, Stahl- oder Glasfassaden, die Strom produzieren

Wie hat sich der Markt für die GIPV entwickelt? In den vergangenen Jahren konnten beeindruckende Umsatzzahlen in diesem Markt erzielt werden. Allein in 2010 generierte die globale Photovoltaik-Industrie Umsätze in Höhe von 82 Mrd. Dollar. Von der GIPV als nächste Evolutionsstufe erwarten Branchenkenner ebenfalls enorme Umsätze in den kommenden Jahren. So schätzen bsw. die Branchenexperten von NanoMarkets, dass der Markt von 2 Mrd. Dollar in 2011 auf über 11 Mrd. Dollar in 2016 wachsen dürfte.
Für das erwartete Wachstum werden mehrere Faktoren verantwortlich gemacht: Zum einen verbessert die Technologie kontinuierlich ihre Performance in puncto Effizienz und Kosten. Parallel dazu steigt der weltweite Energiebedarf, fossile Brennstoffe werden rar und die Bedeutung Erneuerbarer Energien steigt stetig. Und nicht zuletzt reizen die ästhetischen Qualitäten der GIPV. Das erwartete Wachstum gründet sich außerdem auf die zukünftigen Anforderungen an „Null-Energie-Häuser“, also Häuser, die ihren Strombedarf komplett autark befriedigen können. Dieser Markt soll nach Expertenmeinungen bis 2035 etwa 1,3 Bio. Dollar erreichen.

US versus Europäischer Markt
Lux Research, ein unabhängiges Beratungsunternehmen, bescheinigt der GIPV für die kommenden Jahre ebenfalls sehr gute Wachstumsaussichten, besonders für Europa. Die Einschätzung basiert auf den Standards der Europäischen Kommission für Null-Energie-Häuser (NEHs). Der U.S. Green Building Council hat ähnliche Bewertungsgrundlagen geschaffen. Gebäude und Baupraktiken, die „grüne“ Anforderungen in den Bereichen Baudesign, Konstruktion, Betrieb und Instandhaltung erfüllen, verkörpern die sogenannte Leadership in Energy and Environment Design (LEED). Im selben Maße, wie LEED-Gebäude (LEED = Leadership in Energy and Environmental Design) stärker promotet werden – so die Meinung der Marktexperten – werden auch vermehrt Installationen im Bereich der GIPV in den USA zum Einsatz kommen, allerdings nicht so massiv wie in Europa. Für Asien gehen die Marktexperten von einem begrenzten Wachstum aus, weil dort lediglich Prestigeprojekte z.B. von den Regierungen vorangetrieben werden. Nach Einschätzungen von Lux Research wird die Schere zwischen Euro­pa und dem Rest der Welt künftig noch weiter auseinanderklaffen. Ein Grund: Die EU-Direktiven für Nicht-Null-Energie-Häuser beziehen sich auf das Zieldatum 2020. Aus diesem Grund – so die Marktexperten – dürfte in 2016 etwa 85% der weltweiten GIPV-Installationen in Europa zu finden sein.

Einsatzmöglichkeiten der GIPV
Wie wird die GIPV typischerweise eingesetzt? Neben der Stromerzeugung bieten sie Eigenschaften wie Witterungsschutz und Wärmedämmung. Überdies unterstützen sie die akustische Dämmung und liefern weiteres Designpotenzial. GIPV-Installationen können als integrale Elemente der Bedachung, der Fassade, der Ummantelung oder Verglasung eingesetzt werden. Typischer Einsatzbereich wäre die Glasfassade eines Wolkenkratzers, die dann nicht nur Strom produziert, sondern gleichzeitig dämmt und ggf. dimmt. Dort, wo es nicht komplett transparent sein muss – also bei der Fassade, beim Oberlicht, beim Dach eines Innenhofs o.ä. – ist die GIPV am einfachsten einsetzbar. Aber es ist ebenso denkbar als Element des Stahldachs einer Fabrik, die gleichzeitig als Witterungsschutz und Stromlieferant dient.
Nach Meinung der Experten von  NanoMarkets wird der Wert des GIPV-Glasmarktes in den nächsten fünf Jahren um über 400% steigen. Aktuell erwartet die Branche bis zum Jahr 2016 einen Einnahmezuwachs bis zu etwa 6,4 Mrd. Dollar (4,8 Mrd. Euro).

Welche Solarzelltypen eignen sich?
Im Rahmen der GIPV kommen unterschiedliche Typen von Solarzellen wie die Siliciumzelle, die Dünnschichtzelle oder auch die Farbstoffsolarzelle zum Einsatz. Alle weisen spezifische Vor- und Nachteile auf.
Die weit verbreitete Siliciumzelle weist eine ganze Reihe von Nachteilen auf. So ist der Herstellungsprozess der Siliciumzellen recht teuer und der Energieaufwand enorm. Die Siliciumwafer müssen dazu ultrarein sein; zur Einschätzung der Zelleffizienz werden zudem unrealistische Lichtbedingungen herangezogen (1000 W solarer Strahlungsfluss pro m² bei 25°C). Tiefstehendes Licht und Bewölkung sind daher problematisch für Siliciumzellen.
Eine weitere Zell-Generation, die sogenannten Dünnfilmzellen, waren bereits speziell zum Zweck der Integration in GIPV-Installationen konstruiert worden. Hohe Herstellungskosten und gefährliche sowie toxische Materialien, die in der Produktion zum Einsatz kommen, sind signifikante Nachteile dieser Technologie. Selbst die kostengünstigste Version – mit einer Basis aus Cadmiumtellurid – ist noch teurer als polykristallines Silicium. Neben dem Cadmium werden des Weiteren Indium, Gallium, Tellurium benötigt .
Eine Alternative zur Silicium- und Dünnschichttechnologie sind Farbstoffsolarzellen. Diese Zellen weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber Silicium- und Dünnschichtzellen auf: Sie sind günstiger und bieten eine breite Palette möglicher Farben bzw. Transparenz. Hinzu kommen ein umweltschonender Produktionsprozess sowie attraktive niedrige Energiegestehungskosten (levelised cost of energy = LCOE). Bei Siliciumzellen ist das im Vergleich anders: Je ungünstiger das Solarpanel ausgerichtet ist, desto heftiger schnellen die Energiegestehungskosten in die Höhe. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Farbstoffsolarzellen in der GIPV: Energie wird kontinuierlich sogar bei Bewölkung oder bei niedrigen Temperaturen sowie bei signifikanter Erhöhung der Oberflächentemperatur des DSC-beschichteten Glases oder Daches produziert. DSC-Anlagen müssen nicht direkt zur Sonne hin ausgerichtet oder in einem speziellen Winkel arrangiert sein.
Mittlerweile halten einige Experten Farbstoffsolarzellen für die beste aller möglichen Zell-Lösungen für die GIPV: „Die Farbstoffsolarzelle ist eines der vielversprechendsten PV-Systeme für die GIPV. (…) Als grüner und erneuerbarer Energiewandler gerät sie verstärkt ins Zentrum des Interesses. Die Farbstoffsolarzelle ist eine der aussichtsreichsten Alternativen zur anorganischen PV, weil sie mit verhältnismäßig großer Effektivität und geringen Herstellungskosten Elektrizität produzieren kann. Die Produktionskosten betragen nur rund ein Fünftel derjenigen für siliciumbasierte Solarzellen. Ein entscheidender Vorteil der Technologie besteht außerdem in der Möglichkeit, sie zur Befensterung von Gebäuden einzusetzen. Und dank der Option der Transparenz kann die Farbstoffsolarzelle auch für Outdoor-Applikationen wie Fenstersysteme eingesetzt werden“.

Marktakteure
Sunways hat sich auf farbige Fassadenmodule (kristallines Silicium) für die GIPV spezialisiert. Die deutsche Firma bietet alle Komponenten an, die für die Energieerzeugung benötigt werden. Focus Materials (Kalifornien) bietet GIPV-Lösungen auf der Basis der Dünnfilmtechnologie an, so z.B. maßgeschneiderte Außenfassaden, die aus Glas und Aluminium bestehen. Einer der Branchenführer im Bereich der Farbstoffzellen ist die australische Firma Dyesol. Diese produziert nicht selbst das Endprodukt, sondern stellt den Herstellern Materialien, Technologie und Know-how zur Verfügung. Dyesol Inc., Dyesols US-Tochterfirma, kümmert sich im Rahmen eines Joint Ventures mit dem Glasriesen Pilkington um die Herstellung und Kommerzialisierung von GIPV-Glasprodukten. Daneben arbeitet Dyesol mit Firmen wie dem Stahlkonzern Tata oder dem Koreaner Timo Technology an der weitergehenden Kommerzialisierung einer GIPV, die Dyesols Technologie und Materialien nutzt.
Im März dieses Jahres wurde der Erfolg des Joint Ventures zwischen Dyesol und Timo erstmals der Öffentlichkeit vorgeführt: Die im Human Resource Development Centre in Seoul (Südkorea) ausgestellten DSC-beschichteten Fenster ähneln modernem eingefärbten Glas und weisen geometrisch wie visuell ansprechende Charakteristika auf. Jenseits dieser ästhetischen Qualität erzeugen diese Fenster saubere, Erneuerbare Energie, direkt aus Licht gewonnen mithilfe der DSC-Technologie. Das Vorzeigeprojekt wird Dyesol-Timo mit realen Anwendungsdaten versorgen, deren Auswertung auf dem Weg zur Massenproduktion enorm hilfreich sein wird.
Dyesols Kollaboration mit dem multinationalen Tata-Konzern zielt auf den mehrere Hundert Mrd. Dollar schweren Bedachungsmarkt innerhalb des noch einmal größeren GIPV-Marktes. In der europäischen Zentrale von Tata Steel in Shotton (Wales) wurde eine Pilotproduktionslinie eingerichtet. Das ursprüngliche Projekt zur Forschung und Entwicklung kostete etwa elf Mio. Pfund; untersucht wurde die Möglichkeit, die DSC-Technologie auf Stahlelemente an Gebäuden zu applizieren. Das Ziel dieser Zusammenarbeit ist es sicherzustellen, dass die DSC-beschichteten Dachmaterialien haltbar und kosteneffizient bleiben – und führend am Markt.

KONTAKT: Dr. Reuter Investor Relations, 48149 Münster (Germany), Tel. 0251 9801560, e.reuter@dr-reuter.eu, www.dr-reuter.eu