Fassadenbau: Energie aus der Hülle

Dünnschichtmodule für die solare Stromerzeugung eignen sich für den Einbau in Fassaden, Geländer oder Vordächer. Dabei sind auch teiltransparente Lösungen in verschiedenen Abstufungen möglich, wodurch sich Lichteinfall und Ausblick mit Energiegewinnung und Sonnenschutz kombinieren lassen.

Mit der Energiewende wird derzeit besonders intensiv nach Flächen gesucht, die für eine solare Gewinnung von elektrischem Strom geeignet sind. In erster Linie sind dies nach wie vor Dächer und landwirtschaftlich nicht sinnvoll nutzbare Freiflächen. Aber auch Fassaden oder Funktionselemente der Fassade wie Brüstungen, Schiebeläden, Vordächer oder Sonnenschutzeinrichtungen werden mittlerweile in den Blick genommen.

Damit gelangen PV-Anlagen in typische Geschäftsfelder des Metallhandwerks und die Betriebe sollten sich mit den Grundsätzen und Montageprinzipien von Fassadenanlagen auseinandersetzen, damit nicht andere Gewerke wie etwa Solarteure in größerem Maße Kunden, Aufträge und Umsatzanteile abwerben können.

Nutzen Sie die mögliche Gestaltungsvielfalt

Die einfachste Ausführungsart einer PV-Fassade verwendet kristalline Standardmodule, wie sie auch bei Dach- und Freiflächenanlagen eingesetzt werden. Sie lassen sich mit entsprechender Unterkonstruktion auf einer vorhandenen Fassade montieren oder bilden selbst die Bekleidung. In technischer Hinsicht entsteht eine vorgehängte hinterlüftete (Kalt-)Fassade, die größere fensterfreie Außenwandflächen benötigt und in architektonischer Hinsicht eine sehr technische Anmutung erzeugt. Für gewerbliche Bauten ist dies sicher hinnehmbar, wird aber im Wohnungsbau oder bei höherwertigen Bürogebäuden nicht immer akzeptiert.

Größere Chancen dürften in diesen Fällen die sogenannte gebäudeintegrierte Photovoltaik mit Dünnschichtmodulen haben. Dabei werden die Module nicht vor das Gebäude gesetzt, sondern bilden selbst einen Teil der Gebäudehülle. Sie sind in das Bauwerk integriert, weshalb Englisch von „building integrated photovoltaik“ gesprochen wird oder abgekürzt von BIPV.

Interessant wurde diese Entwicklung wegen der inzwischen ausreichend verfügbaren Dünnschichtmodule, die zwar nicht ganz die Leistungsfähigkeit der kristallinen Standardmodule, wie man sie von Dachanlagen kennt oder eben für VHF verwenden kann, erreichen, dafür aber andere Vorteile haben. So sind die Module – wie der Name schon sagt – dünner, aber auch leichter, was einer technisch und architektonisch eleganten Integration entgegenkommt. Sie lassen sich außerdem variabler montieren, weil Erwärmung bei Dünnschichtmodulen nicht zu einem markanten Leistungsabfall führt – es ist also nicht unbedingt Hinterlüftung erforderlich.

Der architektonischen Integration kommt entgegen, dass Dünnschichtmodule rahmenlos montiert werden können und auf ihrer Oberfläche keine sichtbare Zellstruktur haben. Darüber hinaus lassen sie sich in den unterschiedlichsten Farben von dezent-matt bis hin zu intensiv-leuchtend einsetzen, was den bereits angesprochenen ausgeprägt technischen Eindruck vermeidet. Und schließlich sind verschiedene Belegungsdichten der Module möglich, sodass teiltransparente Lösungen einen gewissen Lichteinfall und einen partiellen Ausblick erlauben.

Setzen Sie auf Verbundgläser mit vertrautem Handling

Dünnschichtmodule bestehen aus zwei Glasscheiben, zwischen denen die PV-Zellen gemeinsam mit den Verbundfolien eingebettet sind. Es handelt sich also um ein Verbundglas. Weil sich aber der Verbund inklusive der Zellen anders verhalten kann als ein ungestörter Verbund, kann nicht automatisch von einem Verbund-Sicherheitsglas im Sinne der Norm (VSG nach DIN EN 14449) ausgegangen werden. Sofern diese Eigenschaft benötigt wird – zum Beispiel für Überkopfverglasungen – muss sie vom Hersteller gesondert nachgewiesen werden, zum Beispiel mit einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung.

Die Elemente mit zwei Glasscheiben werden auch Glas-Glas-Module genannt. Wo die Rückseite der Elemente jedoch vor Witterung geschützt ist und nicht mechanisch beansprucht wird, lassen sich auch Glas-Folien-Module verwenden, die nur auf der Vorderseite eine Glasscheibe haben und dadurch leichter sind.

Sowohl Glas-Glas- als auch Glas-Folien-Module können PV-Zellen in verschiedener Menge enthalten und unterscheiden sich dadurch in der schon erwähnten Belegungsdichte. Ist sie kleiner und der Anteil der transparenten Flächen dadurch größer, bieten die Scheiben mehr Lichteinfall und Ausblick. Umgekehrt sorgt eine hohe Belegung für mehr Verschattung, aber natürlich auch für einen höheren solaren Ertrag.

Sieht man vom elektrischen Anschluss ab, lassen sich Glas-Glas-Module an der Fassade montieren wie andere Verbundgläser auch. Die Montagetechnik verlangt also kein besonderes Know-how und beruht auf vertrauten Arbeitsschritten. Auch die Vielfalt der Einbaumöglichkeiten entspricht weitgehend den Verbundgläsern.

Achten Sie auf die Sicherheit Überkopf und gegen Absturz

Auch mit Dünnschichtmodulen ist die Ausführung als vorgehängte hinterlüftete (Kalt-)Fassade möglich, wobei die hintere Scheibe dann in der Regel blickdicht gestaltet wird. Die Module lassen sich jedoch auch zu Isolierglas weiterverarbeiten und dann mithilfe einer Pfosten-Riegel-Konstruktion in Warmfassaden einsetzen.

Dabei wird eventuell mit verschiedenen Belegungsdichten gearbeitet:

• Isoliergläser ohne PV als klassische Fenster für den Ausblick und Lichteinfall,

• mittlere Belegungsdichte dort, wo ein gewisser Sonnenschutz gewünscht ist, etwa bei Vordächern,

• sehr hohe Belegungsdichten dort, wo es auf den Ausblick nicht ankommt und ein hoher Ertrag erzielt werden soll, etwa Flächen unterhalb der Fenster oder in Geländern.

Wegen ihrer verschattenden Wirkung eignen sich die Module auch für Sonnenschutzelemente vor der Fassade. Je nach Einbausituation und angestrebter Wirkung werden sie feststehend vor der Fassade, als drehbare Lamellen oder beweglich in der Art eines Schiebeladens montiert.

Der Effekt für den Blend- und Hitzeschutz verweist auf eine weitere Anwendungsmöglichkeit in Sonnenschutz-, Wintergarten- oder Vordächern. Der Ausblick spielt in diesen Situationen oft nicht die entscheidende Rolle, sodass die Module für einen maximalen Ertrag optimiert werden können, bei dem sie in der Regel aber noch ein ausreichendes Maß an diffusem Tageslicht hindurch lassen. Allerdings handelt es sich dabei um Überkopfverglasungen, weshalb auf die entsprechende Zulassung zu achten ist.

Ähnliches gilt für den Einsatz als Umwehrung. Die Brüstungsflächen von Balkonen eignen sich ideal für die solare Nutzung. Je nach Konstruktionsart des Geländers müssen die Gläser jedoch eventuell gegen Absturz sichern, was bei der Produktauswahl zu berücksichtigen ist.

Fazit: Zeigen Sie Kompetenz bei zeitgemäßen Lösungen

Wenn Photovoltaik-Elemente nicht vor oder auf ein Gebäude gesetzt, sondern in die Gebäudehülle integriert werden, spricht man von gebäudeintegrierter Photovoltaik, abgekürzt BIPV. Die Bauweise eignet sich besonders für Fassaden, die auf der Suche nach Flächen für die Gewinnung erneuerbarer Energien in den letzten Jahren zunehmend im Fokus stehen. In der Bauweise als Dünnschichtmodul eignet sich BIPV nicht nur für Kalt- oder Warmfassaden, sondern beispielsweise auch für Sonnenschutzelemente, Vordächer oder Geländer und Umwehrungen. Dünnschichtmodule werden wie Verbundgläser verarbeitet, sind aber nicht automatisch Verbund-Sicherheitsgläser. Dort wo es erforderlich ist, muss diese Eigenschaft gesondert nachgewiesen sein.

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