BIPV: Mehr als nur Solarmodule

Gebäudeintegrierte PV wurde als ein Ort beschrieben, an dem nicht wettbewerbsfähige PV-Produkte versuchen, auf den Markt zu gelangen.Aber das sei vielleicht nicht fair, sagt Björn Rau, technischer Leiter und stellvertretender Direktor von PVcomB bei

Helmholtz-Zentrum in Berlin, der glaubt, dass das fehlende Glied beim BIPV-Einsatz an der Schnittstelle zwischen der Baubranche, der Bauindustrie und PV-Herstellern liegt.

Vom PV Magazine

Das rasante Wachstum der Photovoltaik im letzten Jahrzehnt hat zu einem weltweiten Markt von etwa 100 GWp installierter Leistung pro Jahr geführt, was bedeutet, dass jedes Jahr etwa 350 bis 400 Millionen Solarmodule produziert und verkauft werden.Allerdings ist ihre Integration in Gebäude immer noch ein Nischenmarkt.Laut einem aktuellen Bericht des EU-Horizont-2020-Forschungsprojekts PVSITES waren im Jahr 2016 nur etwa 2 Prozent der installierten PV-Leistung in Gebäudehüllen integriert. Dieser winzige Wert ist besonders auffällig, wenn man bedenkt, dass mehr als 70 Prozent der Energie verbraucht werden.Das gesamte weltweit produzierte CO2 wird in Städten verbraucht und etwa 40 bis 50 Prozent aller Treibhausgasemissionen stammen aus städtischen Gebieten.

Um dieser Treibhausgas-Herausforderung zu begegnen und die Stromerzeugung vor Ort zu fördern, haben das Europäische Parlament und der Rat 2010 die Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden eingeführt, die als „Near Zero Energy Buildings (NZEB)“ konzipiert ist.Die Richtlinie gilt für alle Neubauten, die nach 2021 gebaut werden. Für Neubauten, die öffentliche Einrichtungen beherbergen sollen, ist die Richtlinie Anfang dieses Jahres in Kraft getreten.

Es sind keine konkreten Maßnahmen zur Erreichung des NZEB-Status festgelegt.Gebäudeeigentümer können Aspekte der Energieeffizienz wie Isolierung, Wärmerückgewinnung und Stromsparkonzepte berücksichtigen.Da jedoch die Gesamtenergiebilanz eines Gebäudes das Regulierungsziel ist, ist die aktive Erzeugung elektrischer Energie im oder um das Gebäude herum von wesentlicher Bedeutung, um die NZEB-Standards zu erfüllen.

Potenziale und Herausforderungen

Es besteht kein Zweifel, dass der PV-Einsatz eine wichtige Rolle bei der Gestaltung zukünftiger Gebäude oder der Nachrüstung bestehender Gebäudeinfrastruktur spielen wird.Der NZEB-Standard wird eine treibende Kraft bei der Erreichung dieses Ziels sein, aber nicht allein.Mit gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV) können bestehende Flächen oder Flächen zur Stromerzeugung aktiviert werden.Somit ist kein zusätzlicher Platzbedarf erforderlich, um mehr PV in städtische Gebiete zu bringen.Das Potenzial für sauberen Strom aus integrierter PV ist enorm.Wie das Becquerel-Institut 2016 herausfand, beträgt der potenzielle Anteil der BIPV-Erzeugung am gesamten Strombedarf in Deutschland mehr als 30 Prozent und für südlichere Länder (z. B. Italien) sogar rund 40 Prozent.

Doch warum spielen BIPV-Lösungen im Solargeschäft immer noch eine untergeordnete Rolle?Warum wurden sie bisher bei Bauprojekten kaum berücksichtigt?

Um diese Fragen zu beantworten, führte das deutsche Helmholtz-Zentrum Forschungszentrum Berlin (HZB) im vergangenen Jahr eine Bedarfsanalyse durch, indem es einen Workshop organisierte und mit Stakeholdern aus allen Bereichen des BIPV kommunizierte.Die Ergebnisse zeigten, dass es nicht per se an Technologie mangelt.

Beim HZB-Workshop räumten viele Menschen aus der Baubranche, die Neubau- oder Sanierungsprojekte umsetzen, ein, dass Wissenslücken hinsichtlich des Potenzials von BIPV und der unterstützenden Technologien bestehen.Den meisten Architekten, Planern und Bauherren fehlen einfach die Informationen, um PV-Technologie in ihre Projekte zu integrieren.Daher gibt es viele Vorbehalte gegenüber BIPV, etwa wegen des attraktiven Designs, der hohen Kosten und der unerschwinglichen Komplexität.Um diese offensichtlichen Missverständnisse zu überwinden, müssen die Bedürfnisse von Architekten und Gebäudeeigentümern im Vordergrund stehen und ein Verständnis dafür, wie diese Interessengruppen BIPV sehen, muss Priorität haben.

Eine Änderung der Denkweise

BIPV unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von herkömmlichen Solaranlagen auf Dächern, die weder Vielseitigkeit noch Berücksichtigung ästhetischer Aspekte erfordern.Wenn Produkte für den Einbau in Bauelemente entwickelt werden, müssen Hersteller umdenken.Architekten, Bauherren und Gebäudenutzer erwarten zunächst konventionelle Funktionalität in der Gebäudehülle.Aus ihrer Sicht ist die Stromerzeugung eine zusätzliche Eigenschaft.Darüber hinaus mussten Entwickler multifunktionaler BIPV-Elemente die folgenden Aspekte berücksichtigen.

- Entwicklung kostengünstiger maßgeschneiderter Lösungen für solaraktive Bauelemente mit variabler Größe, Form, Farbe und Transparenz.

- Entwicklung von Standards und attraktiven Preisen (idealerweise für etablierte Planungstools, wie z. B. Building Information Modeling (BIM).

- Integration von Photovoltaikelementen in neuartige Fassadenelemente durch Kombination von Baustoffen und energieerzeugenden Elementen.

- Hohe Widerstandsfähigkeit gegen temporäre (lokale) Schatten.

- Langzeitstabilität und Verschlechterung der Langzeitstabilität und Leistungsabgabe sowie Langzeitstabilität und Verschlechterung des Aussehens (z. B. Farbstabilität).

- Entwicklung von Überwachungs- und Wartungskonzepten zur Anpassung an standortspezifische Gegebenheiten (Berücksichtigung der Montagehöhe, Austausch defekter Module oder Fassadenelemente).

- und Einhaltung gesetzlicher Anforderungen wie Sicherheit (einschließlich Brandschutz), Bauvorschriften, Energievorschriften usw.、