蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發的太陽能外墻將光伏發電與智能遮陽技術相結合，實現了建筑的最佳能量平衡。

由建筑系統教授ArnoSchlüter及其研究小組開發的一種自適應太陽能幕墻系統，可實現各個房間的自調節，使其產生的能量超過一年中消耗的能量。其最新研究成果發表在最新一期的Nature Energy雜志上。

創新的外立面包括安裝在輕質鋼纜網上的可移動太陽能電池板陣列。它們可以單獨控制，并通過柔軟的機器元件實現垂直和水平移動。這些軟機器執行器是系統的核心：其由在壓力下改變其形狀的軟材料和剛性U形接頭構成，使它們能夠鎖定位置以抵御惡劣天氣甚至風暴。

研究人員測試了該系統的耐候性，并在Hnggerberg校區使用多個原型進行了測量。他們發現，在晴朗的夏日，可移動太陽能電池板的能量比安裝在建筑物外立面上的靜態太陽能電池板多大約50%。

然而，立面不僅可以發電，還可以控制多少光和熱量透過建筑圍護結構，從而調節內部氣候。自適應學習算法控制面板的運動，以便在加熱和冷卻內部空間時節省成本降低凈能量需求。同時，該算法還考慮了建筑物當前的使用情況并相應地調整氣候。

為了確定理論上可以減少房間能耗的程度，研究人員使用原型數據模擬了幾種情景。他們計算了在開羅，蘇黎世和赫爾辛基建造帶有可移動太陽能外墻的建筑的節能潛力。通過這樣做，他們對辦公室和住宅用空間進行了模擬

結果表明，辦公室的節能往往高于生活空間，溫暖而非寒冷氣候，尤其是中歐等溫帶地區，其節能效果更明顯。ArnoSchlüter總結了這些發現：“環境條件變化越大，自適應立面的好處就越大。”

在根據最新標準建造的建筑物中，溫帶地區(在本例中為蘇黎世)的辦公空間模擬中可以看到最佳的能量平衡。在一年中需要內部供暖和制冷的情況下，自適應外墻產生了舒適的室內環境所需能量的115%的電量。

同樣好的結果來自1920年以前建造的開羅房屋的辦公空間模擬，其需要更多的遮陽和冷卻。在這種情況下，外立面產生了114%的年度能源需求。換句話說，該研究強調了新舊建筑的節能潛力，但外墻必須始終與內部空間及其使用相結合。

“我們希望解決建筑物中用戶舒適度和能源效率之間的權衡，”ArnoSchlüter說。“從理論上講，最節能的空間將沒有窗戶。因此，我們很高興地展示建筑物內部和外部之間的智能接口如何能夠提供最佳的用戶舒適度并產生多余的能量。”

Schlüter教授的團隊正在研究自適應太陽能立面對物理建筑的影響：該系統是Dübendorf的NEST研究大樓最頂層平臺上建造的未來派“HiLo”單元的一部分。