Bei bauwerksintegrierter Photovoltaik denkt man zuerst ans Dach – schließlich ist dort im Jahresverlauf mit der insgesamt höchsten Sonnen- und damit auch Stromausbeute zu rechnen. Angesichts des großen Bedarfs an Ökostrom rückt aber auch die Fassade verstärkt in den Fokus. Wie man Photovoltaik dauerhaft und standsicher in eine Vorgehängte Hinterlüftete Fassade integriert, beschreibt eine neue FVHF-Leitlinie.
Um die gesteckten Klimaziele im Gebäudesektor zu erreichen, bietet die Integration von Photovoltaik in Fassaden ein großes Potenzial. Eine Studie des Leibniz-Instituts für ökologische Raumentwicklung kam 2021 auf ein theoretisches Potenzial von 12.000 Quadratkilometer Fassadenfläche, die sich für PV-Module eignen würden. Das entspräche einer installierten Leistung von etwa 2.400 Gigawatt Solarstrom.
Riesiges Potenzial
Wie viel das ist, verdeutlichen Zahlen des Statistischen Bundesamtes. Demnach gab es in Deutschland im März 2023 rund 2,6 Millionen Photovoltaikanlagen auf Dächern und Grundstücken. Diese repräsentierten insgesamt eine Nennleistung von rund 70,6 Gigawatt – also nicht mal 3 % des oben erwähnten Fassadenpotenzials. An der Fassade scheint in Sachen PV also noch viel möglich – und das gilt nicht zuletzt auch für die Variante der Vorgehängten Hinterlüfteten Fassade ( VHF ).
Aber macht Photovoltaik an der Fassade überhaupt Sinn? Zweifellos liefern Dachanlagen im Jahresverlauf insgesamt mehr Strom. Aber zum einen bieten Fassaden eben noch viel größere Flächenpotenziale und zum anderen sind sie zu bestimmten Zeiten auch durchaus konkurrenzfähig in Sachen Stromproduktion. Immer dann, wenn die Sonne tief steht, also in den Morgen- und Abendstunden, sind durch Fassaden-PV nämlich höhere Erträge zu erwarten als durch Dach-PV. In den Wintermonaten sind durch Fassaden-PV sogar im Tagesdurchschnitt höhere Erträge erwartbar. Freilich scheint die Sonne dann auch seltener.
Es versteht sich von selbst, dass diese Überlegungen generell nur für solche Gebäudefassaden gelten, die sich aufgrund ihrer Lage überhaupt für Solartechnik eignen. Stichwort: Verschattungsfreiheit der Module.
Leitlinie des FVHF
Wie man Photovoltaik dauerhaft und standsicher in Vorgehängte Hinterlüftete Fassaden integrieren kann und was dabei in Planung und Ausführung zu beachten ist, beschreibt nun erstmals eine Leitlinie des Fachverbands Baustoffe und Bauteile für vorgehängte hinterlüftete Fassaden e. V. ( FVHF ). Sie wurde im März 2024 unter dem Titel „Bauwerksintegrierte Photovoltaik (BIPV) an Gebäuden mit Vorgehängten Hinterlüfteten Fassaden (VHF)“ veröffentlicht und steht hier als kostenloses PDF zum Download bereit.
Die 46-seitige Fachpublikation richtet sich an Architekten, Planer, Ingenieure sowie Fassadenmonteure und definiert Grundsätze und Mindestanforderungen für die PV-Integration in VHF. Dabei geht es auch um Aspekte, die bisher nicht in Normen und Vorschriften geregelt sind. Hintergrund: Bei der Integration von PV in VHF-Fassaden (BIPV-Fassade) sind die Solarmodule nicht einzig zur Stromproduktion da, sondern übernehmen zugleich die Funktion eines klassischen Bekleidungsmaterials. Das Modul wird zur Außenhaut der Fassade und erfüllt damit auch Aufgaben im Bereich der Gestaltung und des Wetterschutzes.
Die Autoren betonen, dass sich die VHF aufgrund ihres Hinterlüftungsraums besser für PV-Module eigne als andere Fassadentypen. Die Hinterlüftung verhindere Wärmestaus auf der Modulrückseite und beuge somit Leistungsverlusten vor.
Typische BIPV-Fassadenmodule
Die Leitlinie bezieht sich nach eigener Definition auf die „Planung, Bemessung, Konstruktion und Ausführung von vertikalen und geneigten Vorgehängten Hinterlüfteten Fassaden mit photovoltaisch aktiven Bekleidungen auf Metall- und Holzunterkonstruktionen“.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich BIPV-Fassadenmodule in vielerlei Hinsicht von konventionellen Photovoltaik-Modulen unterscheiden, deren einzige Aufgabe die Stromerzeugung ist. Die BIPV-Fassade wird an einer Stelle definiert als „klassische VHF mit Glaselementen“. Die zur Stromerzeugung notwendigen PV-Zellen werden in die Glaselemente integriert. Die bislang am Markt erhältlichen BIPV-Fassadenmodule sind in der Regel rahmenlos und bestehen meist aus einer Frontscheibe, einer Rückscheibe und einer dazwischen einlaminierten photoaktiven Schicht.
Für die Ästhetik sind unterschiedliche Farbtechnologien gebräuchlich, von denen die Leitlinie die folgenden drei näher beschreibt: bedruckte Frontgläser, Interferenzschichten auf dem Frontglas und farbige Einlagen im Laminat. In diesem Zusammenhang wird auch darauf eingegangen, inwieweit die jeweiligen Farbtechnologien die Leistungsfähigkeit der Leistungsmodule senken. Interferenzschichten böten insgesamt die geringsten Leistungsverluste, seien jedoch nicht in allen Farbtönen verfügbar.
Praxisorientierte Inhalte
Planungsaspekte für BIPV-Fassaden gliedert die FVHF-Leitlinie anhand der Architekten vertrauten Leistungsphasen nach HOAI (Honorarordnung für Architekten und Ingenieure). Interessant für Architekten dürften auch die Hinweise zu technischen und gestalterischen Anforderungen sowie zu den Genehmigungsverfahren einer BIPV-Fassade sein.
Insbesondere für Fachplaner, Ingenieure und Fassadenmonteure sind die Erläuterungen zu Konstruktion, Statik, Brandverhalten, Montage (Module, Wechselrichter, Kabelführung) und weitere elektrotechnische Details hilfreich. Beispiele von CO2-Bilanzierungen sowie zu Wirtschaftlichkeitsberechnungen einer VHF-Photovoltaik runden die neue Leitlinie ab.