德国希望在2050年实现100%可再生能源发电——目前发电带来的碳排放占德国二氧化碳排放总量的40%

可再生能源发电在总发电量中的占比已经超过三分之一

风能和太阳能仅占发电量的八分之一

法兰克福有一个结构性的缺点，那就是由于靠近机场而无法扩大风力发电。此外，法兰克福的面积相对较小，因此无法在不牺牲绿地或住房用地的情况下建造大型太阳能园区。因此，到目前为止，生产更多可持续电力的重点主要是在废物和生物质的能源利用方面进行技术优化。

仅靠水电和风电无法支撑法兰克福的城市能源转型，光伏发电是一个可行的解决方案

美学问题

无论一栋建筑是石板屋顶还是美丽的红瓦屋顶，常见的光伏组件通常不会为建筑物增光添彩。

然而，光伏组件并不是为了美学而优化的，效率显然是优先考虑的问题：黑色是光伏的最佳颜色，可以吸收尽可能多的光线。而贯穿光伏板的醒目的网格线路——是为了尽可能地细密以收集产生的电力。

该行业早就认识到了光伏组件的美学问题，因此现在已经有了颜色漂亮、没有明显金属网格纵横交错的光伏板。

唯一的缺点是：它们的效率通常比传统的难看的光伏板要低得多。

因此，法兰克福桥梁网络的口号是：安装效率较低的美观或隐形的光伏设备优于完全拒绝不美观的高效率光伏设备，至少在内城区是这样。而高效率光伏设备可以安装在桥梁的外臂上，这样不干扰任何人。

在最理想的情况下，屋顶上的光伏设备看起来应该是完全隐形的

即使许多供应商正在努力，目前仍然没有任何屋顶采用具有真实的红瓦外观或石板外观的光伏产品。目前市场上还没有外观完美的光伏产品。而且已经开发出的创新产品效率仍然相对较低。

但是每个模块的成本仍然比较高，因为它们还没有被大规模生产。目前，对于建筑业主来说，这种美观但昂贵的光伏组件，投资回报率低，不值得采用。

这一现状将随着法兰克福桥梁网络的建成而改变。在欧洲已经出现的所有类型的 “隐形 ”光伏元件，将被用于桥梁网络的顶部。这些产品看起来根本不像是光伏元件。而桥梁网络也将因此成为这些光伏创新产品的 展示窗口。研究机构支持的定期评估将有助于进一步优化这些创新产品。每位参观大桥的人都能了解到创新技术应用的最新情况，从而使这些创新产品有机会成为大众产品。法兰克福桥梁网络将成为一个永久性的展览，同时伴随着持续的更新或扩展。

在法兰克福桥梁网络上，现代建筑的外墙都将安装美观的或隐形的光伏模组

当屋顶没有足够的空间时，最简单的解决方案就是将光伏模块安装在外墙上。恰好在现代建筑中，可以利用光伏模组表面玻璃层的镜面效果，将黑色闪亮的组件优雅地融入建筑中。

 在正确朝向太阳的情况下，这种黑色单晶硅光伏板的发电效率超过了20%（在组件不需要弯曲的情况下）。表面弯曲的光伏模组发电效率会降低。

借助选择性散射滤光片，甚至可以造出白色的光伏板表面

选择性散射滤光片以多层次结构反射可见光。通过这种方式，可见光仍然可以被我们人类看到，而红外辐射则被引导到太阳能电池。白色光的反射是通过薄膜背面额外的微结构实现的。 然而不出所料，这项技术带来了发电效率上的损失，光伏模组产生的能量有所减少。

法兰克福桥梁网络上超过三分之一的建筑由现代建筑组成，除了优雅、光滑、深色的外墙外，还有大面积的浅色、朴素的外墙：下图展示的是Hanauer大街上的别墅效果图。

公共区域也可以采用光伏发电——桥梁上的矮墙安装了隐形的光伏模组（虽然效率较低）

世界各地的研究所、公司和初创企业都在努力寻找传统黑色光伏组件的替代品。像法兰克福一样，许多城市和市政当局已经计算出他们的城市可以通过光伏发电产生多少电力，以及他们何时可以实现二氧化碳平衡。如果对公共区域的表面进行更新（如下图），即使是小小的一面墙也可以用于光伏发电，支持邻近的街道照明。

例如，一些光伏组件看起来像石头，没有人能猜到其背后隐藏着光伏技术。光伏板被悄悄地隐藏在了印刷着图案的前玻璃板后面，不为人所知。

除了在普通的光伏板上增加一层印刷着鲜艳图案的前玻璃外，现在也有一些技术可以生产本身就具有鲜艳颜色的光伏组件

过去，光伏组件的颜色总是灰色或黑色。而现在，弗莱堡的弗劳恩霍夫ISE研究所为市场带来了一项技术：闪蝶色模组（ MorphoColor-Module ）。

该技术不是用彩色颜料给光伏板玻璃着色，而是模仿蝴蝶翅膀的物理效果。蝴蝶翅膀有一个微米级的精细表面结构，可以专门反射一种颜色。弗劳恩霍夫研究所已将类似的表面结构应用于太阳能模块玻璃层的背面。根据不同的结构，光伏板可反射高达7%的入射光，这导致光伏组件表层的盖板玻璃看起来是蓝色、红色或绿色的。

桥梁网络上的公共空间元素表面也可以铺设光伏组件，同时使它们看起来非常有魅力

实现视觉多样性的另一种可能性：弯曲的光伏板表面，而不是刚性的平面模块。但人们也必须接受因此造成的效率损失。这种 “薄膜太阳能技术 "的效率仍然低于15%。

公共空间的座位、亭子或雨棚，许多表面都可以通过薄膜技术进行光伏发电。

甚至桥梁网络上的窗户也可以悄无声息地采用光伏发电

光伏利用的一种新方法是利用所谓的 ”导波 “原理。这也可以在桥梁网络上使用，例如，用于建筑物的窗户。通过导波，太阳光的高能量部分被引导到带有普通的光伏板的窗户边缘。然后通过光伏模块在边缘产生电能。这样，窗户自身就变成了一个个小型发电机。

只有在复杂的控制系统的帮助下，才能优化利用桥梁上大面积的光伏板收获能源。

新的法兰克福桥梁网络，使附近的业主们可以看到屋顶光伏发电是多么美观（最重要的是，它是隐形的），而且对人们生活的各个领域（包括交通）是多么高效的能源解决方案。

为此，在桥梁网络上将会开发一个智能控制系统。通过这种方式，整个社区可以得到最便宜的电力供应，既用于基础设施，也用于现代的 “奢华生活”，如移动垃圾桶、车辆随叫随到、购物场所的自动搬运服务（无需再使用手推车）等等，而这一切都不会再 "浪费 "电力。

桥梁网络自身的电力需求得到满足后，光伏组件产生的剩余电力首先将被储存在电池中，或者提供给桥梁旁边的电动汽车。电动汽车可以在桥墩上的充电站充电。除此以外产生的剩余电力都用于生产氢气。绿色的氢气可以驱动法兰克福大桥上的氢能源车，剩余的氢气可以储存起来，在冬季通过燃料电池用于发电和供热。

当桥梁网络自身和沿线的电力需求得到满足，而且桥上所有的储能装置都被填满后，剩余的电力才会被输送到当地电力供应商Mainova的电网中。因此，供应商Mainova不需要对每座建筑的电力消耗进行单独核算，只有在桥梁网络内部的电力网络调整供需后，才会与Mainova的外部电网进行电力交换和电力消耗核算。

桥梁网络上的光伏模组只能产生无法被用户直接使用的直流电，因此需要进行变压或者是转化为交流电。

这发生在所谓的孤岛方案中（生产者和消费者构成一个孤岛，例如集成了光伏模组的街道照明设施 ）。桥梁网络产生的绝大部分电力会首先传输到内部的的供应节点，也就是电力供应中心中。在那里电力资源会进行大范围，集中控制的转换，之后被输送给消费者。

在桥梁沿线有许多供应中心位于桥梁街区。它们的功能包括对能源的控制、储存和处理，也在饮用水、消防用水、通信等方面发挥作用。

来自光伏系统或桥墩地热系统的能量并不会直接使用于桥梁网络上的建筑、街灯等，而是首先被输送至所谓的供应中心：在桥梁附近大约每隔500到1000米，就会有这些供应中心，许多线路在此处交汇，盈余的能量被智能和高效地分配。

为了使供应中心在行人视角看起来不是臃肿的庞然大物，该建筑较为狭长并且向地下拓展了两层

每个供应中心在风格上都与周围的建筑相协调。如果周围是一些老建筑，那么供应中心就会设计成奠基时代风格的别墅；如果周围非常现代化，那么供应中心也会设计成超现代艺术风格的建筑： 通过灯光效果、涂鸦、现代艺术、天然石材外饰或其他艺术手段。

如果还有剩余的电力，则可以使用锂离子电池，液流电池或通过电解水制氢进行储能。当桥梁网络上以及沿线的所有消费者都得到了足够的电力供应，而其自身的储能设施也已经处于充满状态的话，则必须将电力输入市政部门的公共电网。因此，当地电力供应商Mainova不需要对每座建筑的电力消耗进行单独核算，只有在桥梁网络内部的相邻区域之间平衡电力供需并进行净额结算后，桥梁网络内部的 “供应中心”才会与Mainova的外部电网进行电力交换和电力消耗核算。

法兰克福大桥几乎是自给自足的：自给自足的程度和自耗率都分别超过90%和几乎100%。

自给自足程度描述了自给自足与总消费之间的比率。法兰克福大桥几乎可以通过自给自足来满足所有的电力需求。这样一来，与城市电网的电力交换就降到了最低： 剩余的电力要么储存在电池中，要么用它来生产氢气--这两种方法都大大减少了电网的输入。这导致了较高的自我消费率：自我消费几乎100%由自我电力生产覆盖。

法兰克福桥梁网络上不仅使用了光伏发电技术，还利用了光照中的热能

太阳热能系统使用日照的热量来获取能量。如果想用它来加热整个房子，则需要连续的，相对强烈的太阳光照。因此在欧洲中部这项技术通常只与其他能源系统联合使用，例如地下室里的供热锅炉。法兰克福桥梁网络的太阳能供热系统也将与其它供热系统联合使用。

在桥梁网络上，很大一部分太阳能组件被设计成所谓的光伏光热混合收集器。它们既可以通过其表面的光伏板模组发电，同时也通过下方的热管收集热能。在夏季，热量被储存在地下换热器（见下文）中，在冬季则利用水源热泵提取这些热能。

夏季余热可以储存在地下

浅层地热探针场域是一个潜在的余热储存系统。它们将在施工过程中被安装在由于桥梁建设必须重新铺设路面的地方。