Fraunhofer ISE testet neue Modulkonzepte für Lärmschutzwände

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE testen neue Modulkonzepte, die in Lärmschutzwände entlang von Straßen oder Bahnlinien integriert werden können. Die Studie mit dem Namen PVwins begann im Jahr 2020 und hat nun die Phase der Feldtests im Freien erreicht.

Im Rahmen von PVwins hat das Forscherteam fünf verschiedene integrierte Photovoltaik-Lösungen für den Einsatz in schallabsorbierenden Wänden entwickelt, die typischerweise in besiedelten Gebieten mit stark befahrenen Straßen und Bahnlinien stehen. Die Wissenschaftler betrachten in diesem Projekt das Design, die Prototypenerstellung, die Herstellung, das wirtschaftliche Potenzial und die Marktfähigkeit.

Zu den Kooperationspartnern gehören die auf Lärmschutzwände spezialisierte R. Kohlhauer GmbH, der Ingenieur- und PV-Spezialist IGRA Power GmbH, der deutsche Energieversorger Energiegenossenschaft Inn-Salzach, die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und das Deutsche Zentrum für Schienenverkehrsforschung des Eisenbahn-Bundesamtes (EBA) sowie der Schweizer Modulhersteller Megasol Energie.

Module als Schallschutzelemente

Einige der entwickelten Lösungen ermöglichen Schallschutzwände, die nur aus Photovoltaik-Modulen bestehen, ohne dass zusätzliche schallabsorbierende Elemente erforderlich sind. Andere eignen sich für die Nachrüstung bestehender Wände oder als deren Ergänzung. Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der einzelnen Photovoltaik-Lösungen mit Verweisen auf das Foto unten (von links nach rechts).

• Eine Kombinationslösung, bei der die Module zwei unabhängige Zellstränge zur Lichtsammlung auf der Rückseite des Schallabsorbers und auf der Vorderseite der gleichen Wand haben
• Transparente mikroperforierte Schallabsorber auf der Vorderseite des Moduls
• Konventionelle Photovoltaik-Module, die vertikal auf einer von der Straße abgewandten Wand installiert sind
• Konventionelle Photovoltaik-Paneele, die mit Hilfe von Halterungen auf den Lärmschutzwänden installiert werden, wobei eines nach Osten/Westen und das andere nach Süden ausgerichtet ist
• Neuartige Kassetten zur Nachrüstung mit straßenabgewandten Schallabsorbern und geneigten Photovoltaik-Module

Projektleiter Jacob Forster erklärte, dass die lärmmindernden Module größer und robuster als herkömmliche Produkte sind. Sie messen 3,96 Meter, bestehen aus sechs Millimeter dicken Glasscheiben und haben einen stabilen Rahmen, der von R. Kohlhauer geliefert wurde.  Die anderen Module, die oben an den Wänden und vertikal montiert werden, sind Standardmodule mit Glasrückwand und Aluminiumrahmen. „Die Motivation war hier nicht, spezielle Module zu verwenden, sondern billige Komponenten“, sagte Forster dem pv magazine. Er fügte hinzu, dass eine Reihe von Technologien verwendet werden können, wie etwa passivierte Emitter-Rückseitenzellen (PERC), Heterojunction- oder Topcon-Zellen.

Forster zufolge war das Team „positiv überrascht“, dass die akustische Isolierung der schweren Glasmodule in der gleichen Größenordnung oder sogar etwas besser war als die kommerziell erhältlichen schallabsorbierenden Elemente der Partnerfirma R. Kohlhauer.

Das Paper „Photovoltaic Noise Barriers as Energy Generating Infrastructure: Functional Overview about Five Solutions“ beschreibt die Modul- und Systemdesigns detailliert. Das Potenzial für diese Art der vertikalen Photovoltaik-Anwendung ist beträchtlich, wie die jüngste Forschung das Joint Research Centre (JRC) der Europäischen Kommission zeigt.