Sonderform: Photovoltaik-Fassade

Photovoltaik-Module sind überwiegend auf Dächern zu sehen. Doch auch unverschattete, der Sonne zugewandte Gebäudeseiten eignen sich für die Solarstromgewinnung. Mittlerweile sind zahlreiche standardisierte PV-Module für Fassaden erhältlich, bei entsprechendem Budget werden sie aber auch objektspezifisch gefertigt. Einerseits besteht die Möglichkeit, Paneele nachträglich an der Außenwand anzubringen, andererseits sie von vornherein in die äußere Fassadenschicht zu integrieren. In diesem Fall wird von Gebäudeintegrierter Photovoltaik (GIPV) oder Bauwerksintegrierter Photovoltaik (BIPV) gesprochen.

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Planen mit PV

Form und Orientierung des Gebäudes sind von großer Bedeutung für die Stromerzeugung. Vor- und Rücksprünge in der Fassade, Balkone und Dachüberstände können die Paneele verschatten. Zu bedenken ist außerdem, dass ihre senkrechte Stellung ungünstig für die Sonneneinstrahlung ist. Dieses Problem kann eine überschuppende Anordnung, wie bei einer Stülpschalung oder Schindeln, teilweise beheben. Es lohnt sich ebenso, über eine Anbringung als Vordach oder Überkopfverschattung nachzudenken. Schließlich benötigen Fassaden, die hohe Solargewinne erzielen, zugleich einen geeigneten Sonnenschutz für die Innenräume.

Über Jahrzehnte hinweg sollen die PV-Module kontinuierlich Strom erzeugen – und dabei mechanischen Belastungen und der Witterung trotzen. Gerade die fassadenintegrierten Systeme sind mitunter sehr teuer und zugleich unverzichtbarer Bestandteil der Gebäudehülle. Ihre Lebensdauer ist abhängig von der Qualität der Materialien, einem zuverlässigen Betrieb und dem Verlauf eines altersbedingten Leistungsrückgangs, wie er für alle PV-Module typisch ist.

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Glas-Glas-Module und Dünnschichtmodule

Am weitesten verbreitet ist die auf kristallinem Silizium basierende Photovoltaik. Bei Glas-Glas-Modulen, auch Doppelglasmodule genannt, sind die kristallinen PV-Zellen in ein Silikongel in der Glas-Zwischenschicht eingebettet. Meist werden dazu thermisch vorgespannte Gläser oder Dünngläser verwendet. Wird rückseitig eine weitere Glasschicht auflaminiert, eignen sich die Module auch als Vordach oder Brüstung. Getönte Gläser, Folien und Siebdrucke verleihen den Paneelen Farbe – oft unter Abstrichen beim Wirkungsgrad. Üblicherweise messen sie ca. 1.700 x 1.000 mm.

Bei Dünnschichtmodulen werden die Halbleiter ohne sichtbare Leiterbänder auf ein Trägermaterial wie Glas oder Metallfolie aufgebracht. Dadurch können die Solarzellen sogar roll- und faltbar sein. Als Halbleiter-Materialien kommen amorphes Silizium, Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Gallium-Selenid und Kohlenwasserstoffe (organische Photovoltaik) zum Einsatz. Entsprechend gibt es Dünnschichtzellen in verschiedenen Farben: Weiß, Grau, Beige, Grün, Rotbraun, Blau und Schwarz. Standardmäßig sind sie im Format 1.200 x 600 mm erhältlich.

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Dünnschichtmodule sind gegenüber anderen Solarzellen deutlich leichter und günstiger. Sie gelten darüberhinaus als besonders leistungsfähig bei schlechten Lichtverhältnissen und hohen Temperaturen. Die Module sind allerdings weniger langlebig und haben einen geringeren Wirkungsgrad. Maßgeschneiderte PV-Module sind in der Herstellung deutlich teurer als standardisierte – dafür besteht mehr Gestaltungsspielraum.

Konstruktionen

Die Glasplatten der Module lassen kaum Feuchtigkeit durch. Sollen sie als Bekleidungselemente dienen, empfiehlt sich eine vorgehängte hinterlüftete Fassade. Dazu werden die Paneele auf einer Unterkonstruktion aus Metall aufgebracht, die den nötigen Abstand zur Außenwand herstellt. Angeboten werden auch vorgefertigte Faserbetonelemente, die für den PV-Einsatz vorbereitet sind. Gut geeignet sind sowohl große ungestörte Wandflächen als auch durchgehende Brüstungen. Über Anordnung und Größe der Platten lassen sich mit einfachen Mitteln abwechslungsreiche Fassadenbilder erzeugen. In Schrägstellung montiert, sind die Module außerdem stärker der Sonne zugewandt.

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Das Feuchtigkeitsproblem lässt sich auch mit einer Pfosten-Riegel-Fassade lösen: Diese kann Isolierverglasungen mit einlaminierten Dünnschichtmodulen aufnehmen. Die Transparenz der Glasebene ist durch die Abstände zwischen den einzelnen Zellen bestimmbar. Je nach Dichte der Zellen erübrigt sich ein zusätzlicher Sonnenschutz.

Von Beginn an eingeplante GIPV fällt manchmal kaum ins Auge – insbesondere bei Einsatz farbiger Paneele. Bei nachträglich angebrachten PV-Paneelen ist die Unterkonstruktion zumindest teilweise sichtbar. Greifen die Tragprofile jedoch bestehende Raster auf, etwa die Geschosshöhe oder Fensterfluchten, können sich Photovoltaikmodule selbst in bestehende Fassaden gut einfügen. Darüber hinaus lassen sich Fenster und Türen sowie Vordächer und Brüstungen unkompliziert mit PV-Elementen ausstatten.

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