Die Sonne als Energiequelle und Wohlfühlfaktor besser nutzen

Ein Schwerpunkt liegt zudem auch auf dem ästhetischen Anspruch an die Fassade. Die eingesetzten Technologien sollen sich dezent in ein harmonisches Fassadenkonzept eingliedern und damit aufzeigen, dass hoch integrierte Solarfassaden und architektonischer Stil nicht im Widerspruch stehen müssen.

Sinus-Lamellen für visuellen Komfort

Für ein angenehmes Ambiente und minimale Blendeffekte sorgen in der neuen NEST-Einheit geschwungen geformte Lamellenstoren, die das Sonnenlicht aufgrund ihrer Form an die Decke lenken. Die mit Verstellbändern verbundenen Lamellen aus Metall können bei Bedarf ohne grosse Geräuschentwicklung ganz dicht geschlossen werden. Die Beleuchtungsverhältnisse werden rund um die Uhr in Echtzeit von einem neuen Blendsensor aufgezeichnet, der an der ETH Lausanne (EPFL) entwickelt wurde. Der spezielle Fühler sei nötig, weil gewöhnliche Lichtsensoren zwar die Helligkeit oder Lichtstärke messen, nicht aber das Ausmass von Blendeffekten, die den visuellen Komfort beeinträchtigen, wie Marchesi erläutert. In SolAce wird die störende Blendung aus der Perspektive einer am Schreibtisch sitzenden Person beurteilt.

Ganz ohne Storen sorgt eine weitere Innovation für Sonnenschutz und Behaglichkeit. Konkret wird in der SolAce-Unit eine effizientere Aufnahme und Lenkung von Sonnenwärme und Tageslicht durch eine zukunftsweisende Verglasung erprobt. Forscher des Labors für Solarenergie und Bauphysik der EPFL unter der Leitung von Andreas Schüler haben eine aus unsichtbaren Mikrospiegeln bestehende Folie entwickelt, die Tageslicht je nach Saison und Sonnenstand gezielt entweder in die Tiefe von Innenräumen oder nach aussen lenkt. Die Mikrospiegel werden mit einem Laser in eine Folie eingraviert, die anschliessend auf die Glasscheibe laminiert wird. So schützt die Verglasung im Sommer vor Überhitzung und erhöht im Winter hingegen den Sonnenlichteintrag. Diese saisonale Anpassungsfähigkeit wirkt sich nicht nur auf den Komfort in Wohnräumen und an Arbeitsplätzen positiv aus. Sie hilft ebenfalls, den Energiebedarf für die Kühlung im Sommer und für Heizung und Beleuchtung im Winter zu senken. Jährliche Energieeinsparungen von bis zu 20 % sind so gemäss den Forschern möglich. 

Farbige Module sollen Verbreitung von Solarenergie begünstigen

Die Fassade von SolAce soll zudem dank eingebauter Photovoltaikanlage und Solarkollektoren Strom und Warmwasser produzieren. Das Besondere an diesen Solarmodulen: Sie sind dank einer speziellen Kombination von Nanobeschichtungen gefärbt. Die Nanoschichten kontrollieren die Farbe des Lichts, das reflektiert wird und somit unser Auge erreicht. Die Färbung kommt also ohne absorbierende Farbstoffe aus. 

Durch Pigmente gefärbt sind hingegen die Farbstoff-Solarzellen aus der ETH Lausanne, bei denen die Absorption des Lichts dem Prinzip der Photosynthese von Pflanzen nachempfunden ist. Entsprechende Module sind rahmenlos und können zu grossflächigen Scheiben zusammengefügt werden. Die beinahe nahtlose, blau-grün gefärbte Verglasung präsentiert sich dem Betrachter so, dass die eingebauten Solarmodule je nach Blickwinkel unbemerkt bleiben. 

Farbige Solarmodule sind eine relativ junge Innovation, die den Architekten und Planern grössere Gestaltungsmöglichkeiten bei gleichzeitiger Nutzung der vorhandenen, erneuerbaren Energieressourcen eröffnen. Obwohl die Farbgebung den Wirkungsgrad der Anlagen reduziert (das heisst, sie produzieren weniger Strom bei gleicher Solareinstrahlung), rechnen sich die Erfinder der Technik Vorteile aus, da insgesamt die globale Solarproduktion dank mehr installierter Anlagen steige. Denn dank grösserer Farbauswahl würden neue, bisher aus ästhetischen Gründen ungenutzte Fassadenflächen auch Solarstrom und -wärme erzeugen.

Schliesslich wird in der SolAce-Unit auch die Wirkung von sogenannter zirkadianer Beleuchtung auf die Bewohner untersucht. Zirkadiane künstliche Beleuchtung simuliert den Tagesverlauf von natürlichem Licht, indem sich die Lichtfarbe mit der Tageszeit ändert. So wie Sonnenlicht am frühen Morgen und am Abend grössere Rotanteile aufweist, um die Mittagszeit dafür bläulicher erscheint, so passt sich die zirkadiane Beleuchtung in ihrer Färbung der jeweiligen Tageszeit an.

Erst um die Jahrtausendwende wurde entdeckt, dass die Farbe des Lichts eine biologische Wirkung hat, die den Wach-Schlaf-Rhythmus über die Ausschüttung von Hormonen steuert. Seitdem versuchen Hersteller von Leuchten, unter dem Schlagwort «Human Centric Lighting» (zu Deutsch: menschenzentrierte Beleuchtung) ihre Produkte mit einer dynamischen Anpassung der Farbe auszustatten.