DysCrete: ein Baustoff, der Solarstrom produziert

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Künftig sollen industriell gefertigte Baumodule in Bürogebäuden, Produktionshallen und in Wohngebäuden Strom produzieren. Dabei werden die Solarzellen nicht an der Fassade angebracht: sie sind Bestandteil der Bauelemente. Diese neuen ungewöhnlichen Bauelemente werden DysCrete genannt und von einem Forscherteam der Uni Kassel entwickelt.

So funktionieren die Module

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Ein DysCrete-Modul (Quelle: baukunsterfinden.org)

Die neuen Bauelemente funktionieren so: die Solarmodule sind in Schichten gestapelt. Die dickste Lage befindet sich im Inneren und besteht aus leitfähigem Beton. Er übernimmt die Rolle der Elektrode. Im Beton befindet sich außerdem Titanoxid, das die Lichtteilchen der Sonne absorbiert. Der rote Farbstoff (Chlorophyll – Blattgrün der Pflanzen) verwandelt die Sonnenenergie in freie Elektroden, welche als Elektrizität abfließen. Als Farbstoffgeber bei den Prototypen verwendeten die Forschwer Johannisbeersaft, während eine hauchdünne Schicht aus Graphit als äußere Elektrode fungierte. Außerdem wurde dem Beton eine durchsichtige glatte Oberfläche verpasst. Am Beginn der Forschungen wollten die Entwickler einen bescheidenen Wirkungsgrad von zwei bis drei Prozent erzielen. Das bedeutet, dass nur zwei bis drei Prozent der Sonnenenergie in Strom umgewandelt werden kann, was nicht gerade viel ist. Da der Beton aber großflächig zum Einsatz kommen soll und günstig in der Herstellung ist, könnte der Wirkungsgrad eine Nebenrolle spielen. Die Wissenschaftler aus Kassel nahmen sich die Farbstoffzelle des Schweizer Chemikers Michael Grätzel zum Vorbild, die vor zwanzig Jahren entwickelt wurde. Bisher kam sie allerdings nicht zum Einsatz, weil erhebliche Probleme sie daran störten eine lange Lebensdauer zu haben. Das aggressive Flüssigelektrolyt, der sich in den Farbstoffzellen befindet und verhindert, dass die Elektronen an ihren ursprünglichen Platz gelangen, verflüchtigte sich bereits nach kurzer Zeit, was die kurze Lebensdauer erklärt. Die Löcher, aus denen er entweicht, konnten bisher nicht effizient geschlossen werden. Es bleibt abzuwarten, ob die Kasseler Wissenschaftler eine Lösung für dieses Problem parat haben.

Kosten stehen noch nicht fest

Der Begriff DysCrete setzt sich aus zwei Worten zusammen:

  1. „Dys“ – Dye-Sensitized Solar Cell – DYSC – der englische Begriff für Farbstoffzellen
  2. „Crete“ für Concrete – englischer Begriff für Beton

Es ist ein Projekt der interdisziplinären Lern- und Forschungsplattform „Bau Kunst Erfinden„, das von Heike Klussmann zusammen mit Thorsten Klooster geleitet und koordiniert wird. Das Projekt wurde vom Bundesbauministerium mit 150.000 Euro gefördert. Die Entwicklung soll Mitte 2015 mit Partnern aus der Industrie abgeschlossen werden. Die ersten Prototypen wurden bereits vom 19. bis 25. Januar in München auf der BAU 2015 vorgestellt. Die BAU gilt als weltweite Leitmesse für Architektur, Materialien und Systeme. Über die Kosten des fertigen Produkts gibt es von den Wissenschaftlern noch keine Angaben.

Energieautonome Halle

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Traglufthalle mit HeliaFilm Solarkollektoren in Berlin (Quelle: Heliatek)

DysCrete ist aber nicht die einzige Erfindung, die künftig Gebäude in Kraftwerke verwandeln könnte. Der Solarzellenhersteller Heliatek aus Dresden hat eine Möglichkeit gefunden Strom durch Oberflächen zu produzieren. Rund 50 Quadratmeter organischer Solarzellen (HeliaFilm genannt) kleben seit Kurzem auf einer Traglufthalle in Berlin. Die Spitzenleistung des HeliaFilms beträgt 1,4 Kilowatt. Damit sollen fünf Prozent des Strombedarfs der Halle gedeckt werden. Thomas Bickl, im Verkauf von Heliatek tätig und für die Geschäftsentwicklung verantwortlich sagt: „Langfristiges Ziel der Entwicklung ist es, Traglufthallen ohne Netzanschluss aufzustellen“. Noch in diesem Jahr soll die Serienproduktion des HeliaFilm beginnen. Da sie aus speziellem Kunststoff gefertig werden, sind die Zellen sehr leicht und flexibel. Die Produktion ist außerdem sehr kostengünstig. Der Nachteil ist der geringe Wirkungsgrad der Solarzellen. Unter Laborbedingungen wurde zwar schon ein Wirkungsgrad von zwölf Prozent erreicht, doch werden die industriell gefertigten Module einen weitaus geringeren Wert erreichen können.

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Toni Pavicic
Toni leitet das Portal Energieinitiative.org, setzt sich persönlich für regenerative Energien, den Umweltschutz und die Umwelt ein. Mit dem Portal Energieinitiative.org verfolgt er das Ziel, die Besucher zu informieren und das Umweltbewusstsein derselben zu stärken, um einen Dominoeffekt zu erzeugen.
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2 Kommentare

  1. Die Technologie ist sicher interessant. Aber wie steht es mit der Haltbarkeit? Ein Bauteil im Außenbereich unter (extremen) Witterungseinflüssen muss mind. 20 Jahre halten.
    Im Vergleich dazu sind auch die bisherigen Ergebnisse der ssDSC (Solid State Dye Solar Cell) und die neue „Wundertechnologie“ basierend auf Perowskiten in der Leistung mit fast 20% im Labor nahe am Leistungsbereich der Silizium-Zelle.
    Doch auch hier ist die „Versiegelung“ für die Haltbarkeit >20 Jahre der Schlüssel zum Erfolg. (Siehe auch http://www.dyesol.com und http://www.oxfordpv.com)

    • Manfred Strecker

      Hallo Hermann!

      Vielen Dank für deinen Kommentar.

      Bei der Erstellung des Artikels bin ich auch auf die Haltbarkeit aufmerksam geworden, wollte sie hier aber nicht näher erörtern. Bald folgen Interviews mit den Herstellern. Dort wird das Thema Haltbarkeit auch angesprochen. Mal sehen, was die Herrschaften zu sagen haben. Bald sind wir schlauer.

      Danke für die Links. Ich werde mir das mal anschauen. Beim Überfliegen fand ich es schon interessant.

      Lieben Gruß

      Manfred

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