Optimierung reflektierender Materialien und Photovoltaik im Stadtraum

Städte sind die größten Energieverbraucher und zugleich die Hauptleidtragenden des Klimawandels. Daher werden sogenannte ‚Solar Cities‘ national und international diskutiert: Städte, die einen Großteil ihrer Energie über die Sonne direkt mit den eigenen Dächern und Fassaden gewinnen. Optimaler Weise werden schwarze Solarmodule verwendet, die nur gering reflektieren und daher den höchsten Stromerzeugungs-Wirkungsgrad mit bis zu 20% auf Modulebene realisieren. Der größte Teil der absorbierten Solarstrahlung wird jedoch in Wärme umgewandelt. Bislang liegen auf städtischer Ebene aber noch keine Abschätzungen und Simulationstools vor, welche Auswirkungen die angestrebte großflächige Verbreitung der Photovoltaik und Solarisierung der besonnten Fassadenflächen im Stadtraum auf das Mikroklima im Straßencanyon hat.

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Projektes PVOPTI-Ray wird eine umfassende Betrachtungsweise gewählt, die alle erwähnten Aspekte wie Energieeffizienz, lokales Klima und Behaglichkeit des Menschen, berücksichtigt. Es wird der Einfluss der Reflexion und der Strahlungsbilanz in städtischem komplexem Gelände auf die Performance von Fassaden-integrierter Photovoltaik (PV) untersucht. Gleichzeitig wird die Auswirkung auf das Stadtklima analysiert. Reflexion durch den Boden und durch umgebende Gebäude führt zu einer Erhöhung der auf die PV-Modulebene einfallenden, solaren Strahlung und damit zu einer Ertragssteigerung der PV-Anlage. Andere Faktoren, die die Performance der PV-Module beeinflussen, sind die Energieflüsse, welche die Energiebilanz auf PV-Modulebene und die Temperatur des Moduls selbst bestimmen. Menschen, die sich im urbanen Gelände aufhalten, werden aber gleichermaßen den Energieflüssen ausgesetzt, welche z. B. bei einer Zunahme der kurzwelligen Reflexion thermischen Stress auslösen können. 

Mit Hilfe gekoppelter Klima-Gebäude Modelle und anhand von PV-Ertragstools werden optimale Lösungen der Stadtplanung bezüglich der Formgebung eines Straßencanyons und der Ausgestaltung seiner Oberflächen erarbeitet.  Als Ergebnis soll ein optimaler Ertrag einer Fassaden-integrierten PV-Anlage bei gleichzeitiger Berücksichtigung der für Menschen wichtigen bioklimatischen Aspekte erzielt werden.

Projektstart: September 2016

Projektdauer: 12 Monate

Projektpartner

Institut für Meteorologie, Universität für Bodenkultur, Projektkoordination: Philipp Weihs

AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Shokufeh Zamini

SmartMinerals GmbH, Stefan Krispel 

Förderschiene: 3. Ausschreibung ‚Stadt der Zukunft‘ 2016 (bmvit) 

AIT Kontakt: Shokufeh Zamini