Die Erträge aus der solaren Stromproduktion mit integrierten PV-Systemen (building integrated photovoltaic = BIPV) machen die Fassade insbesondere dann zum wirtschaftlich interessanten Planungsgegenstand, wenn eine Eigenstromnutzung erfolgt und konventioneller Strom vor Ort substituiert werden kann. In Kombination mit einer Kältemaschine kann so beispielsweise eine direkte solarelektrische Kühlung das Gebäude versorgen. Doch für die breite Akzeptanz bei Bauherren und Architekten kommt der gestalterischen Erscheinung von BIPV eine wichtige Bedeutung zu.
Die Entwicklung flexibler PV-Module und die in gewissen Dimensionen frei wählbaren Abmessungen von Glas/Glas-Modulen lassen hier für den Planer zusätzlichen architektonischen Spielraum zu. Anfänglich noch konventionelle, auf Siliziumbasis gefertigte Systeme werden seit einigen Jahren durch Neuentwicklungen in der Dünnschichttechnologie ergänzt. Das geringere Gewicht und die verbesserten Wirkungsgrade bei unterschiedlicher Sonneneinstrahlung ergeben ein deutlich gestiegenes Potenzial.
Zusatzfunktionen rechtfertigen Mehrkosten
Bei einer hybriden Verwendung (d.h. mit Mehrfachfunktion) können die PV-Systeme neben der Stromgewinnung darüber hinaus zusätzliche Aufgaben übernehmen und damit die Wirtschaftlichkeit zusätzlich verbessern.
Glas/Glas-Module bieten die Möglichkeit, durch die Belegungsdichte den Grad an Transparenz, den Schattenwurf und die Tageslichtnutzung gezielt zu steuern. Damit lassen sich auch die Funktionen Sonnenschutz sowie Sicht- und Blendschutz umsetzen. Abhängig von Lage des Gebäudes und Ausrichtung der Fassade, kann so teilweise auf weitere Sonnenschutzmaßnahmen verzichtet werden. Der ästhetische und funktionale Gewinn kann allerdings je nach gewählter Transparenz zulasten des Stromertrags gehen. Bei einer Lichtdurchlässigkeit von 10 Prozent lassen sich je nach Zelltechnologie noch Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent erzielen.
Die Weiterentwicklung der Herstellungstechniken und vor allem der internationale Wettbewerb haben in den letzten Jahren zum starken Preisrückgang bei Photovoltaikmodulen und damit auch zur Reduzierung der Investitionskosten von gebäudeintegrierten PV-Modulen geführt.
Während Standard-Photovoltaikanlagen mit konventioneller Aufständerung (etwa auf dem Dach) zur Zeit für etwa 1500 Euro/kWp (fertig installiert) erhältlich sind, variieren die Preise der gebäudeintegrierten Photovoltaik je nach Ausführung sehr stark und liegen aufgrund des erhöhten Planungsaufwandes deutlich über den Preisen der Massenprodukte.
Häufig werden die integrierten Systeme als objektspezifische Sonderanfertigung beziehungsweise in kleiner Stückzahl entworfen und hergestellt, was den Preisunterschied erklärt.
Bei den Mehrkosten und der Betrachtung der Gesamtkosten sind allerdings die zusätzlichen Funktionen, die die gebäudeintegrierte Photovoltaik ergänzend erfüllen kann, zu berücksichtigen.
Beim Einsatz von PV-Modulen in der Vertikalen lassen sich die Elemente z.B. als vorgehängte Außenwandbekleidung verwenden. Durch die Hinterlüftung gleicht die Ausführung einer Kaltfassade. In Form von Sandwichkonstruktionen ist aber auch ein einschaliger Aufbau denkbar (Warmfassade).
Stehen für die Integration große Fassadenflächen zur Verfügung, lassen sich beide Varianten wirtschaftlich einsetzen, insbesondere mit Blick auf die gesamten Lebenszykluskosten des Gebäudes.
Die Kosten integrierter PV-Systeme
Mehrkosten durch die Einbindung von Photovoltaik in die Fassade fallen i.d.R. geringer aus, je früher technische und konstruktive Lösungen im Planungsprozess entwickelt werden. Teure Sonderlösungen können so häufig vermieden werden. In Einzelfällen lässt sich hierbei sogar in Abstimmung mit dem Entwurf auf maßgefertigte Module verzichten, sodass auf günstigere Standardmodule zurückgegriffen werden kann.
Die Investitionen für BIPV hängen stark von der gewählten Integrationsart ab. Bei einer Kaltfassade auf Basis der Dünnschichttechnologie beginnen die Kosten für die Photovoltaik bei ca. 200 Euro/m2. Sollen Glas/Glas-Module mit opakem Photovoltaikelement und verschnittfreier Abmessung zum Einsatz kommen, muss aktuell mit rund 400 bis 450 Euro/m2 gerechnet werden. Semitranspartente Ausführungen in einer Kaltfassade lassen sich je nach Dimension zwischen etwa 300 Euro/m2 und 550 Euro/m2 realisieren, die Anforderungen bei Überkopfverglasungen können die Preise zusätzlich erhöhen.
Werden Module in einer thermisch relevanten Fassade eingesetzt (in 2-fach- oder 3-fach-Isolierverglasungen), muss mit Kosten von bis zu 600 Euro/m2 gerechnet werden.
Der wirtschaftliche Mehrwert sollte je nach Entwurf individuell beurteilt werden. Doppelfunktionen wie beispielsweise die regenerative Stromerzeugung und ein integrierter Sonnenschutz machen die BIPV zunehmend interessanter und bieten die Möglichkeit für eine neue Ästhetik im Umgang mit Photovoltaik-Anwendungen.
Der Vorteil von gleichbleibenden Stromkosten für die Lebensdauer der eingesetzten PV-Elemente, die bei mindestens 20 Jahren liegt, bleibt in jedem Fall erhalten. Eine Reihe beispielhaft umgesetzter Projekte zeigt, wie durch fassadenintegrierte Photovoltaik große energetische und gestalterische Potenziale erschlossen werden können. —
Tipp der Redaktion: Welche Stromerträge sich mit integrierten PV-Systemen erzielen lassen, finden Sie im Beitrag „Ungenutzte Potenziale nutzen“ in GLASWELT 12/2012, Seite 38+39.
