Die netzgekoppelte Photovoltaik hat in den letzten zehn Jahren in Deutschland ein erhebliches Wachstum verzeichnet.
Wurde anfangs dieses Wachstum stark von lokalen Initiativen und Förderprogrammen getragen, so sind heute das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und das 100 000 Dächer-Programm dafür verantwortlich.
Die weitaus meisten Anlagen werden an Gebäuden installiert. Dabei rückt auch die Integration von Photovoltaik in Fassaden zunehmend in den Blick von Planern und Bauherren.
Multifunktionalität
Fassaden als Teil der Gebäudehülle haben viele Funktionen:
– Witterungsschutz (Wind, Feuchtigkeit)
– Sonnenschutz (Blendung, Überhitzung)
– Tageslichtnutzung
– Schallschutz
– Wärmedämmung
– Sichtschutz
– Elektromagnetische Abschirmung
– Ästhetische Qualität
Photovoltaikmodule können diese Funktionen übernehmen, dabei die Kennwerte bekannter Baustoffe erreichen – und gleichzeitig sauberen Strom produzieren. Die Hersteller bieten vielfältige PV-Fassadenmodule an:
– Module mit unterschiedlicher Transparenz.
– schallisolierende Module
– Isolierglasmodule
– Module mit Sicherheitsglas z.B. für Überkopfmontage
– farblich gestaltete Module
– Antireflex-beschichtete Module
– geometrische Sonderformen, runde und gebogene Formen
Kostenaspekte
Gerade bei PV-Fassaden sind Ästhetik und Image ein wichtiger Gesichtspunkt:
Sie gelten allgemein als „innovativ, umweltfreundlich und nachhaltig“.
Das bringt häufig erheblichen nicht-monetären Zusatznutzen. Doch auch monetär können sie günstiger als dachintegrierte Anlagen sein: Solarfassaden werden die Kosten der konventionellen Fassaden gutgeschrieben, da sie die entsprechenden Funktionen mit übernehmen. Nur die Differenz ist dann der zusätzlichen Funktion “Stromerzeugung” zuzuschreiben. Übliche Werte liegen im Bereich von 5 Euro pro Watt installierter Nennleistung, gegenüber etwa 6 Euro/W von kompletten Solaranlagen für Schrägdachmontage.
Die Haltbarkeit ist heute kein Thema mehr, viele Hersteller bieten Garantien von 25 Jahren.
Ausrichtung
Die Ausrichtung von Solarmodulen ist der größte Einflussfaktor für ihren Ertrag. Ideal sind südliche Ausrichtungen und Dachneigungen um 30°. Aber auch bei West- bzw. Ostausrichtung liegen die Erträge noch bei 75%-80%. Werden die Module senkrecht integriert, sinkt der Ertrag um 30% – 40%.
In Süddeutschland produzieren gut ausgerichtete Photovoltaikanlagen ca. 900 kWh Strom pro installiertem kW Nennleistung, in Norddeutschland etwa 800 kWh/ kW. Pro kW installierte Nennleistung werden für Module aus kristallinen Silicium-Solarzellen 8 – 10 m² Fläche benötigt. Für amorphe Solarzellen ist der Flächenbedarf 1,5 bis 2 Mal so groß.
Bei gebäudeintegrierten Solaranlagen spielt die Abschattung von Anlagenteilen eine wesentliche Rolle. Die Solarmodule bestehen aus in Reihe geschalteten Solarzellen.
Wird auch nur eine einzelne Zelle abgeschattet, liefert das gesamte Modul keine Leistung mehr. Je nach Verschaltung der Module innerhalb der Fassade sinken bei Teilabschattung die Erträge erheblich. Sorgfältige Planung und großzügiger Einsatz von Bypassdioden halten die Auswirkungen von Beschattung gering.
Ein weiterer Faktor beim Stromertrag von Solarmodulen ist die Modultemperatur. In schlecht hinterlüfteten Anlagen kann die Modultemperatur 70°C übersteigen. Damit gehen Ertragseinbußen bis zu 8% einher.
Integrale Planung
Bei guter Planung kann die Photovoltaikfassade nicht nur einen signifikanten Teil des Strombedarfs decken, sondern auch den Energieeinsatz für Kunstlicht oder aktive Kühlung erheblich reduzieren. Das reduziert investive Kosten, z.B. durch Wegfall einer aktiven Klimatisierung.
Eine integrale Planung von Anfang an bietet dem Investor vielfältige Sicherheit: Reduzierung von Betriebskosten, einfacher Austausch von defekten Komponenten und die Berücksichtigung des baurechtlicher Vorschriften.
So kann bei Überkopfverglasungen ( > 10% Neigung) je nach Anwendungsfall die Einzelfallprüfung durch Einsatz von Verbundsicherheitsglas und linienförmiger Lagerung vermieden werden.
Für vertikale Kaltfassaden gilt DIN 18516 T.4 für „Hinterlüftete Außenwandbekleidungen“.
• Photovoltaikfassade
Literatur
– Bendel, Ch.; Menges, O.; Weißner, M. (1999): Multifunktionale Photovoltaik-Fassaden im Vergleich, 14. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Staffelstein 1999
– Erge, Th.; Sick, F. (1996): Photovoltaics in Buildings – A Design Handbook for and Engineers, James&James, London 1996
– Stark, Th.; Lutz, H.-P.; Schneider, S. (2000): Photovoltaik – Architektonische Gebäudeintegration, Broschüre, Informationszentrum Energie, Landesgewerbeamt Baden-Württemberg
– Voss, K.; Kiefer, K.; Reise, Ch. (2001): Gebäudeenergiekonzepte mit Photovoltaik, 16. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Staffelstein 2001
– Voss, K; Kiefer, K.; Reise, Ch., Meyer, T.: Building Energy Concepts with Photovoltaics – Concepts and Examples from Germany, Advances in Solar Energy 9/2002
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