BIPV: Eigenschaften, Richtlinien, Förderung

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Photovoltaik kann auch gebäudeintegriert sein. Fassadenmodule sind eine großflächige Ergänzung der Module auf dem Dach. Sie stellen vor allem eine Integration der Photovoltaik in das architektonische Gesamtkonzept des Gebäudes dar. Darüber hinaus ist sogar eine Förderung der BIPV (building integrated photovoltaics) möglich.

Eigenschaften der BIPV: Gebäudeintegrierte Fassadenmodule statt Photovoltaik auf dem Dach

Gebäudeintegrierte Photovoltaik (GIPV) bzw. building integrated photovoltaics (BIPV) nutzt die freien Flächen an Fassaden zur Integration entsprechender Module. Auch In-Dach-Module statt eines üblichen Daches auf dem Haus sind möglich.

Die Überdachung oder seitliche Bebauung von Carport und Terrasse kommt ebenfalls für GIPV infrage. Gewünscht werden dabei aber auch weitere Funktionen, es geht nicht nur um die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom.

Mögliche weitere Funktionalitäten betreffen dabei zum Beispiel:

  • Witterungsschutz
  • Wärmedämmung
  • Beschattung
  • Sichtschutz
  • Schalldämmung
  • Ästhetik und Design
  • Schirmdämpfung gegen elektromagnetische Strahlung
Erneuerbare Energien am stylischen Haus mit Solarpanelen ( Foto: Shutterstock-Rudmer Zwerver )

Erneuerbare Energien am stylischen Haus mit Solarpanelen ( Foto: Shutterstock-Rudmer Zwerver )

Symbiose verschiedener Eigenschaften

Building integrated photovoltaics sollen über In-Dach-Module bzw. Fassadenmodule ein Konzept umsetzen, bei dem eine Symbiose aus verschiedenen Gebäudeeigenschaften erfolgt.

Diese betrifft die eben erwähnten Multifunktionalitäten:

  • Architektonische Gestaltung,
  • funktionale Eigenschaften sowie
  • eine Nutzung regenerativer Energien

sollen gebäudeintegriert möglich sein. Klassische Baumaterialien werden dafür durch gebäudeintegrierte Photovoltaik ersetzt und wirken als Begrenzung, Dämmung, Sicht- und Lichtschutz.

Die Idee dafür wurde schon länger verfolgt, doch die Förderungen zum Beispiel für ein mit Solarstrom betriebenes Hauskraftwerk waren bisher eher gering. Der Grund liegt in aufwendigen Planungen und großen Herausforderungen im Bereich der Architektur.

Angesichts der verstärkt gewünschten Nutzung regenerativer Energien rückt die gebäudeintegrierte Photovoltaik aber immer weiter in den Fokus und so ist es nicht verwunderlich, dass aktuell auch In-Dach-Module sowie Fassadenmodule der BIPV verstärkt von Bauherren nachgefragt werden.

Deren Integration ist übrigens nicht nur in Wohngebäude möglich, sondern auch in Gewerbebauten. Die vorhandenen Flächen sind hier deutlich größer als nur ein Dach der Gebäude, einer Terrasse oder bei einem Carport.

Die Gewinnung erneuerbarer Energien kann so auch auf große Flächen wunderbar umgesetzt werden (Foto: Sunovation)

Die Gewinnung erneuerbarer Energien kann so auch auf große Flächen wunderbar umgesetzt werden (Foto: Sunovation)

Technologien der BIPV ( Video)

Verschiedene Technologien lassen die gebäudeintegrierte Photovoltaik zunehmend wirtschaftlich werden und halten die architektonischen Herausforderungen für die Integration in der Fassade statt auf dem Dach in Grenzen:

  1. Kristallines Silizium

    Kristalline Solarzellen besitzen eine blaue oder schwarze Oberfläche und bestehen aus rund 15 cm hohen Scheiben in quadratischer Form. Silbrige Kontaktgitter sind für die Stromabnahme zuständig. Antireflexschichten sorgen für eine metallische Färbung. Pro Modul gibt es mehrere Siliziumzellen, diese sind zu großen Strängen verschaltet. Die Größe der Zellen ist nicht variabel, eine Veränderung der Modulgröße ist die einzige Möglichkeit, um eine veränderte Lichtdurchlässigkeit zu erreichen.

  2. Dünnschichtmodule

    Die hier genutzten Halbleiter sind nur wenige Mikrometer dünn und wurden auf einem nicht gehärteten und ebenfalls dünnen Glas aufgedampft. Die damit erzeugten Beschichtungen wurden in Einzelzellen unterteilt, die rotbraun bis schwarz erscheinen und transparente oder metallische Linien aufweisen. Die Größe der Trägerscheibe gibt die Modulgröße vor, Sonderformen sind nicht umsetzbar.

  3. Neue Dünnschichtmodule

    Das Trägermaterial wird hier durch ein schmales Metallband gestellt, es dient als Kontakt für eine dünne Solarzelle. Diese wird in verschieden lange Streifen geschnitten, die wiederum zu einem Strang verschaltet werden. Sichtbare Kontaktgitter sind hier nicht nötig. Eine unterschiedliche Anzahl von Einzelsträngen wird in einem definierten Modul verschaltet, damit sind verschiedene Modulgrößen ebenso möglich wie Sonderformen.

Video: Überblick über die politischen Rahmenbedingungen für BIPV

Wichtige Einflussgrößen für die gebäudeintegrierte Photovoltaik

Wird eine Photovoltaikanlage auf dem Dach installiert, kann hier die volle Sonneneinstrahlung genutzt werden. Ist sie jedoch gebäudeintegriert, mindern verschiedene Einflussfaktoren die Wirkung bzw. die Stromausbeute. Die Einstrahlung auf die Fläche der BIPV hängt von der Orientierung ab, außerdem spielt der Neigungswinkel eine Rolle.

Dieser ist zwischen 20 und 45 Grad optimal, wenn die Fläche südorientiert ist. Dies ist in der Realität jedoch nur selten möglich. In der Praxis werden daher Module am Gebäude installiert, die ein gutes Schwach- und Streulichtverhalten aufweisen. Dünnschichtmodulen wird daher der Vorzug vor kristallinen Systemen gegeben. Sie sind für alle Anlagen mit diffusem Licht zu empfehlen.

Auch die Verschattung spielt eine Rolle: Bewuchs, benachbarte Gebäude sowie die eigene Beschattung durch Bauelemente müssen hier berücksichtigt werden. Zudem ist im Laufe der Zeit mit Schmutzablagerungen zu rechnen.

Sie alle mindern die solaren Erträge. Schon bei der Planung der BIPV müssen diese Einflussfaktoren berücksichtigt werden, außerdem sind sie im Rahmen des Erhalts der Gebäude von Zeit zu Zeit zu überprüfen.

Ein übermäßiger Bewuchs kann gekürzt werden, bei einer weiteren Bebauung des Grundstücks sollte auf die Verschattung der Module an der Fassade geachtet werden. Sind gebäudeintegrierte Module auf dem Dach zu finden, ist die Stromausbeute von den meisten dieser Faktoren unbeeinflusst.

Dünnschichtmodule:  Die Größe der Trägerscheibe gibt die Modulgröße vor. ( Foto: Shutterstock- Iaremenko Sergii)

Dünnschichtmodule: Die Größe der Trägerscheibe gibt die Modulgröße vor. ( Foto: Shutterstock- Iaremenko Sergii)

So wirtschaftlich sind gebäudeintegrierte Systeme

Experten empfehlen, angesichts der geringer möglichen Nutzung von Dachflächen auf die Fassade der Gebäude auszuweichen. Doch es braucht ihrer Meinung nach eine entsprechende Förderung, die sich weniger auf die Quantität als vielmehr auf die Qualität der Systeme bezieht.

Sie raten, intelligente Netze fördern zu lassen und nicht nur die reine Installation.

Wichtig zu wissen: Soll die Photovoltaik gebäudeintegriert sein, liegen die Kosten dafür oft deutlich über dem Standard für die übliche Photovoltaikanlage auf dem Dach. Dem gegenübergestellt werden muss allerdings die höhere Wertigkeit der Gebäude, die damit erreicht wird. Die Aufbauten sind anwendungsspezifisch, die Module haben Designcharakter.

Positiv sind hier die Erlöse aus der Einspeisevergütung zu sehen, die auch in 2021 über 8 Cent je Kilowattstunde liegt. Dieser Aspekt sowie der architektonische und funktionale Beitrag der Module lässt die wirtschaftliche Betrachtung positiv ausfallen. Des Weiteren ist der Strom zu berücksichtigen, der im Generator erzeugt wird: Er lässt die eigenen Stromkosten sinken.

Geltende Richtlinien für eine gebäudeintegrierte Photovoltaik

Immer wieder werden neue Richtlinien für die Nutzung erneuerbarer Energie verabschiedet, denn das energetische Verhalten von Gebäuden steht im Fokus der Politik und der Wirtschaft.

Die EnEV gilt in Deutschland als Maßgabe für alle Anlagen der Photovoltaik, nicht nur für die, die gebäudeintegriert an der Fassade zu finden sind. Des Weiteren sind nachhaltigkeitsbezogene Gebäudebewertungen zu berücksichtigen, nach denen Gebäuden eine unterschiedliche Energieeffizienz bescheinigt wird.

Verschiedene Richtlinien wurden dafür entwickelt:

  • in Deutschland das „Gütesiegel Nachhaltiges Bauen“
  • in Großbritannien das BREEAM
  • in den USA das LEED (Leadership in Energy and Environmental Design).

Unterschiedliche Anforderungen an BIPV

Da die Anlagen zur Photovoltaik gebäudeintegriert sind, müssen die Anforderungen aus der Elektronik ebenso berücksichtigt werden wie aus dem Bauwesen. Das heißt, dass auch die Vorgaben aus dem Baurecht zu bedenken sind, wenn es um die Umsetzung einer Anlage im Sinne der BIPV geht.

Dementsprechend müssen die Normen für Fassaden und Fenster (unter anderem EN 14351-1 sowie EN 13830) ebenso berücksichtigt werden wie die Niederspannungsrichtlinien EN 61730-1 und EN 61730.

Um die Sicherheit der BIPV zu gewährleisten, sind unter anderem die Vorgaben der baurechtlichen Zulassung nachzuweisen. Dazu gehören die Standsicherheit, die Dauerhaftigkeit, die Verträglichkeit der Materialien, die Resttragfähigkeit sowie die Aspekte der Bauphysik (Schutz vor Wärme, Feuchte, Feuer und Sonne sowie Lichttransmission).

Das deutsche Baurecht setzt zudem die Technischen Regeln an, die für linienförmig gelagerte Verglasungen und deren Verwendung gelten. Weitere Regelungen sind:

  • Technische Regeln für die Bemessung und Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen
  • Technische Regeln für absturzsichernde Verglasungen
  • ETAG 002-1 für geklebte Systeme
  • ETAG 002-2 für den Fassadeneinbau

Angesichts dessen, das im DACH-Raum unterschiedliche Regelungen gelten, sollen künftig gemeinsame Richtlinien durch die Allianz BIPV aufgelegt und angewendet werden.

Erneuerbare Energien werden durch den Staat gefördert ( Foto: Shutterstock-_Dmytro Zinkevych )

Erneuerbare Energien werden durch den Staat gefördert ( Foto: Shutterstock-_Dmytro Zinkevych )

Förderungen für BIPV

Nicht alle Kfw-Förderungen gelten für die Installation von BIPV im Dach oder in der Fassade. Je nach Beantragung ist es aber möglich, von der KfW sowie vom BAFA Förderungen zu erhalten. Das BAFA fördert die Nutzung der Photovoltaik zum Beispiel mit 30 Prozent der Gesamtkosten, Voraussetzung dafür ist eine Mindestinvestitionssumme von 2000 Euro.

Auch die Einspeisevergütung von derzeit 8,04 Cent/kWh muss als Förderung erwähnt werden, wenngleich hier bereits Diskussionen laut werden, dass diese Vergütung demnächst für Anlagen der Solarthermie gestrichen werden soll.

Die Förderung durch die KfW näher betrachtet

Auch in der Schweiz ist eine Förderung von Anlagen zur Nutzung der Photovoltaik möglich. In Deutschland ist die erste Anlaufstelle neben dem BAFA die KfW mit ihrem Programm „Erneuerbare Energien – Standard (270)“.

Damit wird eine zinsgünstige Finanzierung von Vorhaben gewährleistet, die erneuerbare Energien zur Stromerzeugung nutzen. Auch die kombinierte Strom-Wärmeerzeugung kann damit gefördert werden. Antragsberechtigt sind sowohl Unternehmen als auch Privatpersonen, Körperschaften des öffentlichen Rechts, Landwirte, Selbstständige und Freiberufler sowie Unternehmen, die sich mehrheitlich in Privatbesitz befinden. Auch Vereine, Stiftungen und Genossenschaften sind förderfähig.

Erneuerbare Energien, Förderungen bekommen, wenn alle Vorgaben erfüllt werden. ( Foto: Shutterstock-moreimages )

Erneuerbare Energien, Förderungen bekommen, wenn alle Vorgaben erfüllt werden. ( Foto: Shutterstock-moreimages )

Gefördert werden die Errichtung und der Erwerb sowie die Erweiterung bestehender Anlagen, sofern sie die Richtlinien des aktuell gültigen EEG entsprechend. Auch die Planung der Anlage, die Installations- und Projektierungsmaßnahmen werden dabei gefördert. Neben Anlagen der Photovoltaik auf dem Dach gilt diese Förderung auch für BIPV und auf Freiflächen sowie für Anlagen zur Nutzung von Biogas und Windkraft.

Beantragt werden kann ein zinsgünstiger Kredit, wobei sich dieser bis auf eine Höhe von 50 Millionen Euro pro Vorhaben belaufen kann (Bonität vorausgesetzt). Der Kredit wird zu 100 Prozent ausgezahlt und muss innerhalb von zwölf Monaten nach Zusage abgerufen werden. Auch die Abrufung von Teilbeträgen ist möglich. Pro Monat fällt eine Bereitstellungsprovision von 0,15 Prozent der Kreditsumme an.

Es wird eine tilgungsfreie Zeit vereinbart, in der der Kreditnehmer nur die Zinsen zurückzahlen muss. Danach erfolgt die vierteljährliche Ratenzahlung der restlichen Kreditsumme sowie der fälligen Zinsen auf den noch verbleibenden Kreditbetrag. Eine außerplanmäßige Tilgung ist möglich, allerdings erhebt die KfW dann eine Vorfälligkeitsentschädigung. Die Rückzahlung erfolgt wie die Beantragung des Kredits über die Hausbank.

Informationen zu Förderungen einholen

Schon vor der Planung der BIPV ist es Bauherren anzuraten, sich bei der Hausbank oder beim BAFA über mögliche Fördermaßnahmen zu informieren. Diese stehen nicht allen Bauherren in gleichem Umfang zur Verfügung und ein entsprechendes Vorhaben muss eventuell verändert werden, um die volle Förderung zu erhalten.

Gleichwohl kann es notwendig werden, das Vorhaben anzupassen und doch auf die herkömmliche Installation der Solarmodule auf dem Dach zurückzugreifen, weil es die Lage des Gebäudes nicht zulässt, die Module zur Solarthermie sinnvoll an den Fassaden zu installieren.

Über den Autor

Marius Beilhammer

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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