Laut OECD-Studie erzielt die Photovoltaik mit 28,9 Prozent die höchste Wachstumsrate aller erneuerbaren Energien. Dies zeigt, welche Möglichkeiten auch in der gebäudeintegrierten Photovoltaik (Building integrated Photovoltaics, kurz BiPV genannt) liegen. Fassaden, (Glas-) Dächer, Sonnenschutzelemente, Balkon-Balustraden etc. – alle Elemente der Außenhülle lassen sich heute zu potentiellen Energieträgern modifizieren. Ist BiPV von Anfang an Bestandteil des architektonischen Baukonzepts, können PV-Module weitere wichtige Funktionen übernehmen: Sie bieten neben der Stromerzeugung auch Wärme-, Schall- und Sonnenschutz.
Grundlagen für den BIPV-Einsatz
Orientierung: Sowohl die Neigung als auch die Ausrichtung der PV-Module sind entscheidend für die Energieeffizienz. So sollte die optimale Neigung zwischen 10° und 60° liegen, bei einer Ausrichtung möglichst gegen Süden. Bei einer Ausrichtung von mehr als 60° Ost oder West ist mit Effizienzverlusten zu rechnen.
Beschattung: Um eine maximale Sonnenausbeute zu gewährleisten, muss Beschattung oder Teilbeschattung vermieden werden. Bäume, Erker, Sonnenjalousien und Schornsteine können den Wirkungsgrad senken. Der Schattenwurf umliegender Objekte sollte also über den ganzen Tag hinweg analysiert werden. Erst dann kann eine aussagekräftige Standortbestimmung bzw. Systemanpassung vorgenommen werden.
Hinterlüftung: Wärme ist der natürliche Feind der Solarzelle. So sollte in der BiPV-Bauweise auch immer eine passive Lüftung der Modulrückseite eingeplant werden. Es reicht aber schon ein gewisser Abstand zur nächsten Trägerschicht.
Mit BiPV-Einheiten könnte man auch als Gestaltungselemente mit Fassadenrefinanzierung beschreiben. Denn selbst Farbe und Form können dem Anspruch des Baukonzeptes angepasst werden.
Wie man gestalterisch mit fassadenintegrierten Photovoltaikelementen umgehen kann, zeigen realisierte BiPV-Projekte von Scheuten Solar, die in enger Zusammenarbeit mit Architekten entstanden. Hier wurden größtenteils Optisol-Fassadenelemente des Herstellers verwendet und bereits während des Produktionsprozesses dem jeweiligen Gebäudedesign angepasst.
Gelungene Umsetzung
Die folgenden Beispiele zeigen wie BiPV-Elemente bei Glasdächern eingesetzt werden können. Dabei müssen gewisse Eigenschaften berücksichtigt werden. So ist die Sturmfestigkeit genauso gefragt, wie die Tragfähigkeit bei Schneelasten. Bei Glasdachkonstruktionen ebenso wie bei Glasfassaden haben integrierte BiPV-Systeme zudem maßgeblichen Anteil am Lichtkonzept des Gebäudes (und der Verschattung).
Der Hauptbahnhof von Berlin verfügt in Teilen über ein gläsernes Solardach. Dies ist vielleicht das prestigeträchtigste Bauprojekt der letzten Jahre in Deutschland, das mit von Scheuten entwickelen BiPV-Elementen ausgestattet wurde. Die 1700 m2 Photovoltaik-Module sind dabei in die auffällige Tragwerkskonstruktion des Glasdaches integriert. Die Nennleistung der insgesamt 780 Optisol-Module ergibt eine Gesamtleistung von rund 180 kWp.
Ein weitres interessantes Beispiel ist ein Rewe Supermarkt in Gelsenkirchen. Dort wurde in das 320 m2 große Vordach eine Photovoltaik Anlage integriert. Dieses Vordach dient als Sonnen- und Regenschutz und produziert dabei mit 160 PV-Modulen auf ca 320 m2 zusätzlich Strom (jährlicher Stromertrag ca. 24000 kWp). Zudem fördert diese gebäudeintegrierte Anlage das Image des Betreibers, da das Gebäude nun für alle Besucher sichtbar grünen Strom produziert.—
Optimaler Einstrahlwinkel
Das Einstrahlungsdiagramm stellt den optimalen Einstrahlungswinkel anhand der Dachneigung und der Ausrichtung der jeweiligen Nutzungsfläche für Photovoltaik dar. Bei 100% ist die für den Standort höchstmögliche Effizienz erreicht.