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Bauwerkintegrierte Photovoltaik ist ein Baustein, um die Klimaziele zu erreichen

Von Markus Sauerborn

Bis 2050 muss der Gebäudebestand in Deutschland nahezu klimaneutral gestaltet sein, um die Klimaziele zu erreichen – ein ambitioniertes Ziel. Gerade in den Städten mit mehrgeschossiger Bauweise bieten Dachflächen allein nicht ausreichend Platz, um einen wesentlichen Anteil des Strombedarfs durch Photovoltaik zu decken. Hier kommt die bauwerkintegrierte Photovoltaik ins Spiel.

Das Team der Beratungsstelle für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) am HZB ©HZB/K. Bilo
Das Team der Beratungsstelle für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) am HZB ©HZB/K. Bilo

Inzwischen gibt es eine große Bandbreite an Fassadenelementen, die photovoltaisch Strom erzeugen. Bislang werden solche gebäudeintegrierten PV-Module jedoch nur selten eingebaut. Die Beratungsstelle für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BAIP) am HZB will das ändern: Durch intensiven Austausch zwischen Bauherren, Architekten, Investoren, Planern, Herstellern, Entwicklern sowie Behörden will sie dazu beitragen, dass diese Option künftig ganz selbstverständlich mit berücksichtigt wird.

Einladung zum Erfahrungsaustausch

Als eine der ersten Maßnahmen hat die Beratungsstelle Architektinnen und Architekten zu einem Erfahrungsaustausch eingeladen. Die Veranstaltung mit dem etwas provokanten Titel „Architektur und Photovoltaik: Die Schöne und das Biest?“ war komplett ausgebucht und wurde von mehreren Länderarchitektenkammern als Fortbildung anerkannt. Das Seminar drehte sich vor allem um die Integration von Photovoltaik in die ohnehin notwendigen Bauwerks- oder Gebäudeteile, wie die Fassade, Balkonbrüstungen und Verschattungen. Ist denn die Integration der Photovoltaik wirklich ein gestalterisches „Biest“ für Architektinnen und Architekten? Welche Erfahrungen haben Architekten mit integrierter Photovoltaik gemacht? Wie kann die Akzeptanz in der Zukunft erhöht werden?

Praxisbeispiele zeigen Fallstricke auf – und Lösungen

Zwei Fallbeispiele sollten helfen die Notwendigkeiten in der Planung solcher Bauprojekte konkret zu beleuchten aber auch die Schwierigkeiten und Fallstricke zu benennen, die es erfolgreich zu meistern gilt.

Andreas Wiege (HHS Planer + Architekten AG, Kassel) stellte seine Erfahrungen mit dem Aktiv-Stadthaus in Frankfurt am Main vor. Die wesentlich Herausforderung des vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) geförderten Projekts war das Erreichen eines Jahresenergiebilanzüberschusses (Effizienzhaus Plus Standard), bei einem außergewöhnlichen Gebäudeformat mit einer Grundfläche 9 m x 150 m und Verschattungen in den ersten beiden Etagen der Südseite durch die bestehende Bebauung. „Und Menschen sollten in dem Haus auch wohnen und leben können, ein nicht unwesentlicher Punkt“, bemerkte Andreas Wiege augenzwinkernd.

Eine weitere planerische Herausforderung sind die Übergänge von aktivierten Fassadenteilen zu Fenstern, Dach oder Gebäudebegrenzungen. Wie erhält man hier eine gestalterisch akzeptable Lösung?
Beispiel Aktiv-Stadthaus in Frankfurt a. M.: Eine Herausforderung sind die Übergänge von aktivierten Fassadenteilen zu Fenstern, Dach oder Gebäudebegrenzungen. Wie erhält man hier eine gestalterisch akzeptable Lösung? © HHS Planer + Architekten AG, Kassel

Sonderformate treiben Kosten hoch

Eine Hürde tat sich den Planern auf, als der gewählte Modulhersteller in einem späten Stadium der Planungsphase die Modulformate änderte. „Über Jahre nachhaltige Modulformate, und zwar solche, die auch vom Format her in Gebäudefassaden gut genutzt werden können, sind aus unserer Erfahrung von großer Bedeutung“, sagte Andreas Wiege. „Sonderformate treiben die Kosten in die Höhe aber Module von 60 x 120 cm wiederum braucht kein Architekt.“ Außerdem müssen integrierte Module auch nach einigen Jahren noch austauschbar sein, um die Nachhaltigkeit eines Gebäudes zu gewährleisten.

Diesem Thema widmete sich unter anderem auch das zweite Fallbeispiel. Maren Zinke (kämpfen für architektur ag, Zürich) und Roman Brunner (Planeco GmbH, Basel) stellten ein Mehrfamilienhaus in Zürich vor. Maren Zinke zeigte eine Möglichkeit, die Akzeptanz der integrierten PV durch Farbigkeit und “detechnisierung” zu verbessern.

Keramischer Druck auf Modulen im Detail und in der Gesamtsicht © kämpfen für architektur ag
Keramischer Druck auf Modulen im Detail und in der Gesamtsicht © kämpfen für architektur ag

Für das vorgestellte Projekt nutzen sie Module, die mit einem ein keramischen Siebdruck belegt wurden. Dadurch erscheinen die Module in der Fassade homogen und die einzelnen Zellen sind nicht erkennbar. Die Effizienz der PV-Module wird dabei einerseits durch nur 50% Bedruckung und andererseits durch den dennoch durchlässigen Farbauftrag  insgesamt um nur 18% gesenkt.

Backrail-Verklebungen an bedruckten Modulen © Planeco
Backrail-Verklebungen an bedruckten Modulen © Planeco

Die  Planung der Fassadenrasterung ist wichtig für die gesamten Modulformate. „Diese Planung muss aus unserer Erfahrung zu einem sehr frühen Zeitpunkt erfolgen und bestenfalls in den Entwurf einfließen, um Kosten und Gestaltung zu optimieren“, beschreibt Maren Zinke den Grundsatz des Büros.

Dem pflichtet Roman Brunner als ausführendes Unternehmen bei. Er hat die Planung der Montage und der Technik in den Händen. Er zeigt die Details der Montage der Module mittels Backrail-Verklebungen.

Fassaden tragen erheblich zur Stromversorgung bei

In dem Mehrfamilienhaus liefern die vier Fassaden etwas mehr als 50% des gesamten Energiebedarfs, im Aktiv-Stadthaus liegt der Anteil der Fassade bedingt durch Verschattung und nur einer Fassade bei rund 17%. Beide Fallbeispiele erreichen jedoch mithilfe der integrierten Dachanalage einen Energieüberschuss von bis zu 20% im Jahr.

Randbedingungen verbessern: Hilft eine PV-Pflicht ?

Die anschließenden Diskussionen drehten sich dann aber nicht nur um gestalterische Aspekte sondern natürlich auch um die Randbedingungen, insbesondere in Deutschland, für die Nutzung der erzeugten Energie. Themen wie Einspeisevergütung und Mieterstrommodelle wurden erörtert. In Bezug auf die immer noch fehlende Akzeptanz der PV in und an Gebäuden fanden sich zahlreiche Befürworter einer „PV-Pflicht“, insbesondere für Neubauten, denn Investoren rechneten häufig nicht langfristig genug, Planer scheuten die erhöhte Komplexität und Architekten wollten die Gestaltungsfreiheit nicht aufgeben. Mit einer „PV-Pflicht“ würde sich das ändern: Bei Ausschreibungen entstünde Chancengleichheit, Architekten werden neue Gestaltungsmöglichkeiten ersinnen, und die Hersteller würden darauf mit entsprechenden Produkten reagieren.

Die Fallbeispiele zeigen, das gestalterische „Biest“ Photovoltaik lässt sich zähmen. Mehr noch, es bietet Architektinnen und Architekten neue kreative Möglichkeiten..

Ihre Meinung ist gefragt: Bitte kommentieren Sie hier oder nehmen Kontakt zum BAIP-Team auf.

 

1 Kommentar

  1. Gerade berichtet der “New Scientist” (9.11.2019) von einer Initiative in Großbritannien: dort haben Architekten den Klimanotstand erklärt, ausgehend von dem “Architects Climate Action Network” ACAN (https://www.architectscan.org/home).

    Das Ziel ist es, den gesamten Bausektor zu dekarbonisieren, also vom Baumaterial über die beim Bauen eingesetzte Energie bis hin zu Wärme und Strom im bewohnten Gebäude. Und zwar ab sofort.
    Solche ehrgeizigen Ziele würde ich mir auch in Deutschland wünschen. Die gebäudeintegrierte PV kann sicher einen Beitrag dazu leisten.

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