Relevanz von Photovoltaikanlagen an Fassaden
Die Nutzung der Gebäudehülle zur Stromproduktion spielt eine zentrale Rolle bei der Umsetzung der Energiewende. So wird Strom direkt produziert, wo er genutzt wird. Fassaden bieten dabei ein wertvolles zusätzliches Potenzial zur Stromproduktion. Der Energieertrag von Photovoltaikanlagen an Fassaden, auch als PV-Fassaden bezeichnet, hängt von der Effizienz der eingesetzten Solarmodule und der Ausrichtung der Module ab. Die Energie der Sonneneinstrahlung über ein Jahr beträgt im Vergleich zu einer Dachanlage:
für eine Südfassade ca. 85%
für eine Ost- / Westfassade ca. 65%
für eine Nordfassade ca. 30%
Eine nach Süden ausgerichtete Fassade erzeugt zwischen Oktober und März etwa 40% mehr Strom wie eine gleich grosse Dachfläche. Im Sommer wird die Stromproduktion durch den flacheren Einstrahlungswinkel der Sonne auf eine Fassade im Vergleich zu einem Dach auf natürliche Weise begrenzt – das entlastet das Stromnetz in Zeiten hoher Einspeisung. Bei Gebäuden mit gleich grossen nutzbaren Flächen pro Dach und jeder Fassadenfläche (Würfel) kann im Winter über die gesamte Fassade etwa dreimal so viel Strom erzeugt werden wie über das Dach – übers ganze Jahr gesehen mehr als doppelt so viel. Abschattungen durch benachbarte Gebäude oder Bäume können den Ertrag von PV-Anlagen an Fassaden mindern was bei der standortgebundenen Ertragsprognose berücksichtigt werden muss.
Anlagetypen
Es können sowohl handelsübliche wie auch spezielle Fassaden-Photovoltaikmodule an bestehende Fassaden montiert werden, besonders geeignet sind Beton- oder Blechfassaden. Neben nachträglich installierten Systemen gibt es integrierte PV-Fassaden (Building Integrated Photovoltaics, BIPV), bei denen die Module zusätzlich die Funktion der Gebäudehülle übernehmen. Diese Systeme kommen oft bei Neubauten oder Sanierungen zum Einsatz, bei denen eine hohe Anforderung an die Ästhetik gestellt wird.
Wichtige technische Themen
Zu den wichtigsten technischen Anforderungen von Photovoltaikanlagen zählen die elektrische Sicherheit, die statische Bemessung sowie die Integration in die Gebäudetechnik mit einem Energiemanagementsystem. Bei PV-Fassaden spielt der Brandschutz eine besonders zentrale Rolle, da sich Feuer über die Fassade ausbreiten kann. Die Massnahmen für den Brandschutz sind von der Gebäudehöhe abhängig.
Gestaltungsmöglichkeiten
Bei Industriebauten werden häufig vollständig schwarze Solarmodule eingesetzt. Dadurch entsteht ein homogenes Erscheinungsbild, das maximale Effizienz mit einer schlichten, modernen Ästhetik verbindet. Wenn Solarmodule als hochwertiges und ästhetisches Baumaterial für moderne Gebäudehüllen eingesetzt werden, eröffnen sich vielfältige gestalterische Möglichkeiten. Für den architektonischen Ausdruck stehen folgende Designoptionen zur Verfügung:¨
Strukturiertes Deckglas für eine raffinierte Oberflächenwirkung
Farbige Moduloberflächen oder Solarzellen zur individuellen Gestaltung
Zellanordnung mit Zwischenräumen, die Lichtdurchlässigkeit ermöglichen (z.B. für Balkongeländer oder Treppenhausverglasungen)
Dabei gilt es, einen Kompromiss zwischen Gestaltung und Energieproduktion zu finden, da die Designoptionen meist eine Minderung der Leistung zur Folge haben, z. B. wenn Module nicht schwarz sind.
Wirtschaftlichkeit
Für die Wirtschaftlichkeitsbewertung von PV-Fassaden sind folgende Faktoren entscheidend:
Investitionskosten: Integrierte und gestaltete PV-Module ersetzen ein konventionelles Material für die Gebäudehülle. Die Installationskosten müssen sowohl der Gebäudehülle als auch der Energieproduktion zugerechnet werden. Die Investitionen werden durch Fördergelder von Bund und Kantonen unterstützt.
Energieertrag und Eigenverbrauch: Mit steigendem Solarstromanteil im Schweizer Strommix und einem Produktionsüberschuss im Sommer gewinnt die im Winter erzeugte Energie an Wert. Dies kann im Winterhalbjahr zu höheren Abnahmevergütungen führen, was die Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen an Fassaden verbessert.
Solarrechner (Energie und Wirtschaftlichkeit)
