_Bauen im Bestand

Strom kann in Gebäuden vielfältig eingesetzt werden, etwa für den Betrieb verschiedener Anlagen und Maschinen oder auch zur Beheizung der Innenräume. Meistens kommt der Strom aus dem öffentlichen Netz, doch Strom kann auch durch den Einsatz von Photovoltaik (PV) direkt vor Ort selbst produziert werden. Das ist praktisch, denn der selbst erzeugte Strom ist kostenlos und die Kosten der PV-Anlage amortisieren sich in der Regel nach wenigen Jahren. Deshalb ist auch die Nachrüstung von Bestandsbauten mit Photovoltaik-Modulen eine interessante Lösung für Gebäudeeigentümer, um die Kosten für den Betrieb zu minimieren. PV-Module sind in der Regel auf dem Dach angeordnet, lassen sich grundsätzlich aber auch überall an der Außenseite eines Gebäudes installieren.

Funktionsweise von PV-Modulen

Während Solarkollektoren direkt nutzbare Wärme produzieren, wird mit PV-Modulen die Sonneneinstrahlung in elektrische Energie umgewandelt. Das Grundprinzip von PV-Modulen besteht aus zwei unterschiedlich geladenen Halbleitermaterialien, zwischen denen Strom fließt, sobald Lichtstrahlen auftreffen. Der dadurch erzeugte Gleichstrom wird mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt und anschließend im Stromkreis des Gebäudes zur Verfügung gestellt. Für die Installation von PV-Modulen ist ein möglichst verschattungsfreier und geeignet ausgerichteter Standort nötig. Ideal ist bei allen Montagemöglichkeiten eine Ausrichtung, die eine möglichst hohe Lichtausbeute garantiert, weswegen eine Nord-Ausrichtung vermieden werden sollte. Moderne PV-Module können bereits mit relativ wenig Licht Strom erzeugen, weswegen sie auch an anderen Gebäudeflächen installiert werden können.

Arten der Installation

Soll ein bestehendes Dach mit PV-Modulen versehen werden, ist es ratsam, zunächst die Qualität der Dacheindeckung zu verifizieren. Denn die Dachflächen sollten eine möglichst lange Restlebensdauer haben, damit die neue PV-Anlage nicht vorzeitig abgebaut werden muss, um die Dacheindeckung austauschen zu können. Die bestehende Dacheindeckung sollte daher idealerweise noch eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahre haben. Ist dies nicht garantiert, sollte vor der Installation einer PV-Anlage eine Dachsanierung vorgenommen werden.

Aufdach-Installation
PV-Module sind am häufigsten auf den Dächern als Aufdach-Lösung installiert, da diese Flächen nicht genutzt werden und zudem meist verschattungsfrei sind. Auf Flachdächern erfolgt die Anordnung in der Regel mittels einer entsprechenden Ständerkonstruktion, die entweder an der Dachkonstruktion befestigt oder durch Gewichte beschwert wird (Windzug und -sog). Hier können die Module flexibel in Richtung der Sonne platziert, mit einer Neigung zwischen 30 und 45 Grad. Bestehende Steildächer (etwa Satteldächer) sind meist bereits mit Dachziegeln versehen. Hier lassen sich die Module mittels spezieller Halterungen montieren, sodass die wasserführende Dachschicht unangetastet bleibt. Alle Arten der Aufdach-Montage bringen den Vorteil, dass die Module leicht entfernt und bei Bedarf ersetzt werden können, ohne das eigentliche Dach zu beeinträchtigen.

Gebäudeintegrierte Photovoltaik
Eine besondere Form der Installation von PV-Modulen ist die sogenannte „gebäudeintegrierte Photovoltaik“ (BIPV = Building Integrated PV). Dabei werden die Module so in die Außenfläche des Gebäudes integriert, dass sie Teil der abschließenden Hülle sind. Somit müssen sie – neben der Funktion der Stromproduktion – auch entsprechende Eigenschaften übernehmen. BIPV lässt sich im Grunde in alle Bauteile integrieren, vorausgesetzt, es kann genügend Sonneneinstrahlung garantiert werden. So können BIPV-Module etwa auch bei Verglasungen von Atrien oder Innenhöfen integriert sein. Die häufigste Art der gebäudeintegrierten PV findet sich in Dächern und Fassaden:

Indach-Installation
Bei der Indach-Installation werden die Module nicht über einem Dach mit Abstand angeordnet, sondern sind Teil der Dachfläche und übernehmen die zusätzliche Funktion des wasserführenden Dachabschlusses. Derartige Module (etwa Solarziegel) müssen spezielle Eigenschaften aufweisen, da sie besonderen Beanspruchungen standhalten müssen, wodurch die Module teurer und deren Installation etwas aufwendiger ist. Demgegenüber verringern sich die Kosten für die Dachdeckung, außerdem wirkt das Dach gestalterisch harmonischer.

Fassaden-Installation
Ein besonderer Art der BIPV-Installation von PV-Modulen ist die Anordnung an der Fassade. Diese Module müssen wegen ihrer vertikalen Ausrichtung in der Regel mit weniger Licht auskommen. Jedoch können sie eine PV-Anlage auf dem Dach gut ergänzen, wenn sie so ausgerichtet sind, dass sie die Strahlen der tiefstehenden Sonne in den Übergangsmonaten und im Winter nutzen. In jedem Fall beeinträchtigen sie das Erscheinungsbild eines Gebäudes, weswegen die Form und die Farbe der Module eine wichtige gestalterische Rolle spielt.

Gebäudeunabhängig installierte PV
PV-Module können selbstverständlich auch im Freiland oder auf einer Wiese installiert werden. Auch als Dach etwa eines Carports oder eines ganzen Parkplatzes können PV-Module eingesetzt werden. Es ist darauf zu achten, dass die Lichtausbeute möglichst hoch ist.

Genehmigungen

Für das Errichten von Photovoltaikanlagen ist in den allermeisten Fällen keine Baugenehmigung nötig, sofern sie auf Dächern oder an Fassaden errichtet werden. Für eine geeignete Statik des Gebäudes durch die zusätzliche Anlagenlast muss der Betreiber sorgen.

Anders verhält es sich, wenn das Gebäude unter Denkmalschutz steht oder für das jeweilige Gebäude Gestaltungsvorschriften existieren. Dann muss eine Genehmigung eingeholt werden. Ebenso ist es bei gebäudeunabhängigen Anlagen, etwa auf Freiflächen. Sie sind ab einer bestimmten Größe (meist über einer Höhe von drei Metern und einer Länge von neun Metern) in fast allen Bundesländern genehmigungspflichtig. Grenzabstände müssen immer eingehalten werden. Im Zweifelsfall empfiehlt es sich, den Einzelfall mit der örtlichen Baubehörde zu klären.

Ob eine Genehmigungspflicht besteht, regeln die Landesbauordnungen (LBO) der jeweiligen Bundesländer. Umgekehrt besteht in einigen Bundesländern sogar eine Solarpflicht, also die Pflicht zur Installation einer PV-Anlage bei grundlegenden Dachsanierungen, was jedoch keine Genehmigungspflicht darstellt. PV-Anlagen, die mit dem öffentlichen Stromnetz gekoppelt sind, müssen beim zuständigen Netzbetreiber angemeldet sowie im Marktstammdatenregister (MaStR) bei der Bundesnetzagentur registriert werden.

Künftige Rolle der Photovoltaik im Bestand 

Strom ist enorm universell einsetzbar, weshalb er für die künftige Energieversorgung eine noch wichtigere Rolle spielen wird. Strom lässt sich über Photovoltaik außerdem relativ einfach selbst produzieren. Dadurch wird die Stromversorgung dezentralisiert, wodurch die öffentlichen Stromnetze entlastet und gleichzeitig sicherer gemacht werden. Die Stromerzeugung mittels Photovoltaik ist außerdem deutlich kostengünstiger und letztlich umweltfreundlicher. Es sprechen also viele Argumente für den Einbau einer Photovoltaikanlage, auch in Bestandsbauten.

Bauherren, die mit dem Gedanken spielen, eine PV-Anlage einzubauen, sollten sich mit dem Thema der Speicherung auseinandersetzen. Denn PV-Anlagen liefern häufig tagsüber mehr Strom, als benötigt wird. Dieser überschüssige Strom kann zwar ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Alternativ bietet es sich jedoch an, den Strom in Batterien bzw. Akkus selbst zu speichern und so für einen späteren Zeitpunkt (etwa am Abend oder in der Nacht) verfügbar zu machen. Bei entsprechender Dimensionierung kann somit ein wichtiger Schritt in Richtung Energieautarkie gemacht werden. Es empfiehlt sich deshalb, zur Planung einen Energieberater heranzuziehen, der alle gebäudetechnischen Systeme im Blick hat. Gerade bei bestehenden Gebäuden wird die energetische Sanierung oftmals in mehreren Schritten über einige Jahre hinweg vollzogen. Deshalb ist es ratsam, durch Fachleute auch die künftigen Möglichkeiten im Auge zu behalten. 

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• http://www.baunetzwissen.de/index/Solar-PV-Gebaeudeintegration_36977.html