Die Mehrzahl der Solarstromanlagen in Deutschland befindet sich auf Dächern. Dabei liegen auch in bauwerkintegrierten Solarmodulen, kurz BiPV (Building integrated Photovoltaics), Potenziale zur Energiegewinnung.
Der Prototyp eines farbigen Moduls für die Integration in die Fassade eines neuen Laborgebäudes des Fraunhofer ISE.
Fraunhofer ISE / Foto: Michael Eckmann
Bei der gebäudeintegrierten Photovoltaik (GiPV), häufig wird auch der englische Begriff BiPV von Building-integrated Photovoltaic genutzt, ist die Photovoltaikanlage Teil der Gebäudehülle, also der Fassadenverkleidung und/oder der Dacheindeckung. Der Vorteil besteht dabei laut dem Autor des Kapitels "Solarenergienutzung durch optimale Gebäudegestaltung" im Springer-Fachbuch "Energieautarke Gebäude" darin, "dass ohnehin benötigte Dach- beziehungsweise Fassadenelemente durch die Photovoltaikanlage ersetzt werden". Zudem würden auch ästhetische Argumente für diese Bauweise sprechen, weil die oft auch farblich an hergebrachte Dacheindeckungen angepassten Elemente optisch weniger stark auffallen würden als herkömmliche, auf die Dachhaut montierte Anlagen. Und schließlich würden die Module noch Funktionen wie Witterungsschutz, Wärmedämmung, Abschattung, Ästhetik und Design sowie Sichtschutz, Schalldämmung, elektromagnetische Schirmdämpfung, Einbruchsschutz, Lichtlenkung und -leitung übernehmen.
Laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE besitzen die bauwerksintegrierten Solarmodule derzeit noch einen geringen Marktanteil unter den Solarstromanlagen. Dominiert wird dieser mit 75 Prozent durch die auf den Dächern installierten Anlagen. Gut 25 Prozent seien zudem Freiflächenanlagen. Doch, so die Einschätzung des ISE, für die solaren Gebäudehüllen würde sich derzeit ein weltweiter Massenmarkt entwickeln – vor allem Städte könnten so ihren Energieverbrauch nachhaltiger gestalten, wobei sich gerade große Gebäude für die BiPV eignen würden – bei mehrstöckigen Gebäuden stünde viel Platz auf den Fassaden zur Verfügung.
Industrielle Fertigung nach kundenspezifischen Wünschen
Getrieben werden könnte diese Entwicklung außerdem durch die ab 2021 geltende EU-Gebäuderichtlinie. Und selbst trotz des Umstandes, dass die integrierte Photovoltaik zwar teurer als andere Gebäudehüllen ist, sind sich die ISE-Wissenschaftler sicher: Wird jedoch die Gebäudehülle ohnehin saniert oder neu erstellt, reduzieren sich die Mehrkosten deutlich, eine Amortisationszeit der Mehrkosten von rund zehn Jahren sei mittlerweile möglich. Sie erarbeiteten daher Empfehlungen, wie europäische Hersteller erfolgreicher am Markt partizipieren können.
Einen Baustein sehen sie dabei vor allem in der industriellen Fertigung kundenspezifisch produzierter solarer Bauprodukte und die Integration in die Planungswerkzeuge und Prozesse der Baufachleute. "Nach kundenspezifischen Wünschen gefertigte bauwerkintegrierte Module ermöglichen eine nachhaltige Wertschöpfung, da Produkte mit einheitlicher Größe und standardisiertem Design in vielen Fällen von Architekten häufig nicht verwendet werden können", sagt Dr. Tilmann E. Kuhn, Gruppenleiter Solare Gebäudehüllen am Fraunhofer ISE.
Integration der Daten in BIM
Am Fraunhofer ISE seien bereits einsatzfähige BIPV-Prototypen mit variablen Zell- und Modulformaten sowie vielfältigen Designoptionen entwickelt worden, heißt es. Die solaren Gebäudehüllen seien teiltransparent mit sichtbaren Siliciumsolarzellen oder opak in verschiedenen Farben. Auch Konzepte für hochautomatisierte Produktionslinien für kundenspezifische Module würden existieren. Damit sei eine kosteneffiziente industrielle Herstellung auch kleiner Produktionsmengen möglich.
Doch ein differenziertes Angebot alleine wird laut den Wissenschaftlern nicht ausreichen, um aus dem Nischenmarkt zu treten. Die BiPV-Produkte müssten zudem in die Bauprozesse integriert werden, sodass Planer und Architekten die solaren Gebäudebestandteile einfach nutzen können. Hier sei der Schlüssel in den digitalen Planungswerkzeugen zu suchen – in BIM, also Building Information Modeling, sollte die BiPV daher einen angemessenen Platz erhalten. In den Projekten SolConPro und SCOPE werde bereits genau daran gearbeitet.