VHF mit BIPV eröffnet viel Potenzial

Die Konstruktion der vorgehängten hinterlüfteten Fassade (VHF) kann in Kombination mit Bauwerksintegrierter Photovoltaik (BiPV) bei der Erzeugung regenerativer Energie und dem Erreichen der Klimaziele einen erheblichen Beitrag leisten.

In die Fassadenarchitektur war noch nie so populär wie heute. Mit vorgehängten hinterlüfteten Fassaden (VHF) lassen sich Energiekonzepte wie zum Beispiel gebäudeintegrierte Photovoltaik sowohl im Neubau als auch im Bestand sehr einfach entwickeln und realisieren. Nach den Plänen der Bundesregierung sollen in Deutschland bis 2030 ca. 215 GWp und bis 2040 ca. 400 GWp installiert werden. Das bedeutet, dass zur Erreichung dieses Ziels rund 22 GWp Leistung aus erneuerbaren Energien benötigt werden.

Nach heutigem Kenntnisstand wird insbesondere die Photovoltaik dazu einen wesentlichen Beitrag leisten. Fassaden haben ein enormes Potenzial zur Integration von Photovoltaik, sowohl bei bestehenden als auch bei neu geplanten Gebäuden.

Bei einer bauwerksintegrierten Photovoltaik (BiPV) handelt es sich um Elemente, die neben den klassischen Funktionen einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade wie dem Wärme- und Witterungsschutz auch Strom zu erzeugen. Die heutzutage hergestellten Module erfüllen auch architektonische Anforderungen. Sie sind flexibel in Bezug auf Formatgrößen, Farben und Oberflächenstrukturen.

VHF-BiPV versus herkömmliche VHF

Aufgrund ihrer Multifunktionalität erbringen diese aktiven Komponenten über ihren gesamten Lebenszyklus ökonomische und ökologische Leistungen, die herkömmliche Komponenten nicht erreichen. Bei der Integration von Photovoltaik in Fassaden kann die VHF ihren großen Vorteil ausspielen, da die Solarmodule auch die Funktion eines klassischen Bekleidungsmaterials mit übernehmen. Somit wird das Modul zur Außenhaut der Fassade mit ihren funktionalen, konstruktiven sowie elektrischen Anforderungen.

Eine BiPV-Fassade stellt im Grunde eine klassische VHF mit Verbundglaselementen dar. Zusätzlich erzeugt sie elektrischen Strom durch die Integration von PV-Zellen in den Glaselementen. Bei der Planung und Erstellung einer vorgehängten hinterlüfteten BiPVFassade kommen weitere Komponenten zum Einsatz, die planerisch und wirtschaftlich zu erfassen sind.

Flächen für den Einsatz einer BiPV

Grundsätzlich gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich des Einsatzgebiets einer VHF mit Photovoltaik-Modulen. Das Hauptaugenmerk liegt hier natürlich auf öffentlichen Gebäuden und Gewerbegebieten. Gerade im Neubau birgt der mehrgeschossige Wohnungsbau großes Potenzial.

Bei der Integration von Photovoltaik in Fassaden kann die VHF ihre großen Vorteile ausspielen, da Solarmodule die Funktionalität der "klassischen" Bekleidungsmaterialien von VHF übernehmen. Dies bedeutet aber auch, dass die Funktionsfähigkeit des VHF auch bei einem Austausch/Ausbau weiterhin gewährleistet ist.

Technologien im Bereich der BiPV

Derzeit kommen verschiedene Technologien zur Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht in PV-Modulen zum Einsatz. Dabei sind Solarzellen auf Basis von kristallinem Silizium (c-Si) am weitesten verbreitet mit einem Marktanteil von ca. 95 Prozent. Davon entfallen ca. 85 Prozent auf monokristallines Silizium und ca. 10 Prozent auf multikristallines Silizium. 5 Prozent des Gesamtmarktes entfallen auf sogenannte Dünnschichttechnologien.

Diese Teilen sich wiederum in CdTe (Cadmiumtellurid) und CIGS-Werkstoffe (Kupfer-Indium- Gallium-Diselenid) auf. Im BiPV-Bereich bestehen meist sowohl Frontscheibe als auch Rücksubstrat aus Glas. In seltenen Fällen werden Polymerfolien als Rücksubstrat eingesetzt. Diese Modulaufbauten werden als Glas-Glas bzw. Glas-Folie-Module bezeichnet.

Bei Glas-Folie-Modulen wird oft ein zusätzlicher Aluminiumrahmen an den Modulen angebracht, um die Kanten zu schützen und die Montage zu ermöglichen. Dies ist bei Glas-Glas-Modulen nicht notwendig. Die Montage von Glas-Glas-Modulen wird meist über sogenannte rückseitig verklebte "Backrails" oder über eine punkt- bzw. linienförmige Klemmlagerung erreicht.

Ausrichtung und Neigung

Die Auswirkungen der Ausrichtung und Neigung von BiPV-Anlagen lassen sich am besten anhand eines realen Projekts veranschaulichen. In der Abbildung 4 wird der monatliche Ertrag der Dach- und Fassadeninstallation an einem Gebäude der Firma Sto SE & Co. verglichen. In den Wintermonaten ist der Ertrag der Fassadeninstallationen höher als der Ertrag der Dachinstallationen, was auf die tieferen Sonnenstände zurückzuführen ist.

Es ist zu erwarten, dass dieser Trend über den gesamten Tagesverlauf hinweg bestehen bleibt, wobei höhere Erträge am Morgen und am Abend zu verzeichnen sind.

Bauordnungsrechtliche Anforderungen

BiPV-Anlagen sind im bauordnungsrechtlichen Sinne Bauarten, die aus mehreren Bauprodukten und gegebenenfalls sonstigen Produkten zusammengesetzt sind. Die bauordnungsrechtlichen Anforderungen ergeben sich hierbei in erster Linie aus den Landesbauordnungen (LBO). Im Folgenden wird die Musterbauordnung (MBO) erläutert, die Basis der verschiedenen LBO ist. Die MBO definiert zunächst Schutzziele wie Standsicherheit (§12), Verkehrssicherheit (§16), Brandschutz (§14) etc., welche von jeder baulichen Anlage einzuhalten sind.

Für BIPV in der Fassade gelten hier grundsätzlich keine Ausnahmen. Für BIPV in der Bauart einer VHF gelten sinngemäß auch die zusätzlichen Anforderungen, welche sich aus der MBO, der DIN 18516-1 sowie der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) ergeben. Insbesondere sind hier die konstruktiven Anforderungen im Hinblick auf das Brandverhalten von VHF zu nennen.

Weitere Informationen (1)... ...zur Anwendung einer BiPV erhalten Interessierte im Broschüren-Center des FVHF: www.fvhf.de/Fassade/Broschuerencenter

Weitere Informationen (2): Den bebilderten Fachartikel als PDF-Datei herunterladen: VHF mit BIPV eröffnet viel Potenzial