Gedruckte Elektronik in Gebäuden: kontrollieren, beleuchten, Energie erzeugen
Gedruckte Elektronik in Gebäuden: kontrollieren, beleuchten, Energie erzeugen
Gebäude spielen heute eine Schlüsselrolle in der Energiewende – ihr Potenzial zur Einsparung und Erzeugung von Energie wird intensiv genutzt und weiter ausgebaut. Das Dach und die Fassade eines Hauses bieten potenziell große Flächen für die Energieerzeugung, z. B. durch in das Gebäude integrierte Solarmodule. Auch die lokale Energiespeicherung durch moderne Batterien kann bereits in der Planungs- und Bauphase in neue Häuser integriert werden. Darüber hinaus kann die Energieeffizienz von Gebäuden durch smarte Sensorsysteme verbessert werden.
Eine Domäne der gedruckten Elektronik ist hier der Beleuchtungssektor. Wie im Automobilbau ermöglicht die ultraflache und flexible OLED-Beleuchtung neue Gestaltungsformen für Beleuchtungslösungen in Gebäuden. Durch ihre enorme Flexibilität erlauben sie zum Beispiel flächig integrierte Beleuchtungslösungen, wirken als markantes Design-Objekt oder ermöglichen spannende neue Kombinationen aus Beschilderung und Beleuchtung.
Baustoffe mit eingebetteten gedruckten Sensoren und RFID-Komponenten bedienen den Megatrend zum intelligenten Gebäude. Mit ihnen lassen sich zum Beispiel Materialqualität, Temperatur, Ausgasung oder Leckagen direkt am und im Mauerwerk kontinuierlich messen und weitergeben.
Gedruckte Sensoren ermöglichen zum Beispiel ultraflache Bewegungs-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, die unauffällig integriert werden können – sogar direkt ins Mauerwerk. Kombiniert mit der Gebäudeautomation können Gebäudeparameter wie Temperatur, Feuchte und Entgasung nahezu überall überwacht werden.
Ganz andere Dimensionen erschließt die gedruckte Elektronik bei der Energieversorgung von Gebäuden: In Form flächig gedruckter Solarzellen (OPV), die an Außenflächen angebracht werden, kann diese Technologie eine wichtige Antwort auf die Frage des Energieerzeugung der Zukunft sein. Dank der enormen Flexibilität gedruckter Solarzellen lassen sich damit sowohl komplette Dächer und Fassaden als auch einzelne Flächen und Abschnitte innen wie außen nutzen, um saubere Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen.
Ebenfalls im Kommen sind elektrochrome Fenster: Indem sie ihre Lichtdurchlässigkeit automatisch an die Sonneneinstrahlung anpassen, tragen sie dazu bei, dass klimatisierte Gebäude im Sommer weniger Energie zur Kühlung verbrauchen und unterstützen ein möglichst angenehmes Raumklima.
Einen weiteren Anwendungsbereich bildet das Smart Home-Umfeld.
Neue Dimensionen von Batterieversorgung bis Solarstromerzeugung
Mit dem Internet of Things werden immer mehr Smart Objects Einzug in den Alltag halten – kleine und kleinste Alltagsgeräte und -gegenstände, die dank integrierter IT-Funktionalitäten und Internet-Anbindung eine Vielzahl neuer Funktionen bieten. Gedruckte Elektronik spielt hier eine Schlüsselrolle, etwa bei der Speicherung des nötigen Stroms, da konventionelle Batterien und Knopfzellen aus Platzgründen häufig ausscheiden. Stattdessen kommen immer ausgefeiltere gedruckte Dünnschichtbatterien zum Einsatz.
Bei Produkten, die nur einmal verwendet werden, kommt ein weiterer Vorteil hinzu. Während Knopfzellen hier praktisch immer ein Vielfaches der Energie bereitstellen, die benötigt wird (und zudem entsorgt werden müssen), lassen sich gedruckte Batterien in ihrer Kapazität exakt auf einen spezifischen Energiebedarf auslegen.
Ebenfalls sind gedruckte und ultraflache Superkondensatoren populär. Sie sind vor allem dann gefragt, wenn die Energie für den Betrieb eines Smart Objects aus der unmittelbaren Umgebung des Objekts gewonnen wird, etwa aus Luftbewegungen oder Radiowellen.
Neue Dimensionen der Energiegewinnung erschließen auch Anwendungen der organischen und gedruckten Photovoltaik (OPV). In Form ultradünner und hochflexibler Solarzellen-Folien erzeugen sie im Kleinformat zum Beispiel Strom für mobile Geräte. Großflächig produziert und in Gebäude integriert, etwa in eine Außenfassade, können sie einen wesentlichen Beitrag für eine emissionsfreie Energiegewinnung leisten. Durch ihre enorme Flexibilität folgen sie dabei nahezu beliebigen Formen von Gebäuden und Objekten – oder sind sogar als bewusstes Design- und Gestaltungselement einsetzbar.