Mit einer Photovoltaikfassade zur solaren Stromerzeugung

Was sind Photovoltaikfassaden?

In der Regel werden Photovoltaikanlagen auf Dächern installiert. Daneben gibt es mit Photovoltaikfassaden aber auch die Möglichkeit, sie an der Fassade eines Gebäudes zu installieren oder sie in diese zu integrieren. Im Prinzip ist die Funktion einer PV-Fassade genau wie jede andere Solaranlage auch: Die gebäudeintegrierten oder auf der Fassade angebrachten Solarmodule erzeugen Strom aus Sonnenlicht. Die Module sind allerdings ein Teil der Gebäudehülle und lassen sich so gleichzeitig als architektonisches Element verwenden.

Der Unterschied zu herkömmlichen PV-Anlage ist der etwas geringere, aber konstantere Stromertrag. Durch die vertikale Ausrichtung der Module ist er weniger stark vom Einfallswinkel der Sonne abhängig. Solare Hausfassaden produzieren daher zu allen Jahreszeiten zuverlässig Energie.

Warmfassade mit Photovoltaik

Bei einer Warmfassade sind die PV-Module direkt in die Fassadenstruktur integriert, die Wärmedämmung ist dabei vollflächig an die Außenwand des Gebäudes angebracht. Es gibt keine hinterlüftete Schicht, die PV-Module sind unmittelbar mit der Dämmung verbunden. Typischerweise werden die PV-Module über oder anstelle der üblichen Fassadenmaterialien installiert und dienen so gleichzeitig als Witterungsschutz und Energieerzeuger.

Einsatzmöglichkeiten

Warmfassaden mit PV-Modulen sind ideal für Wohnhäuser, bei denen eine hohe Energieeffizienz und eine kompakte Fassadenstruktur gewünscht sind. Besonders bei Neubauten können Warmfassaden mit integrierten PV-Modulen von Anfang an eingeplant werden, um eine nahtlose Integration und optimale Energieeffizienz zu gewährleisten.

Vorteile

• Hohe Wärmedämmung: Durch die direkte Verbindung der PV-Module mit der Dämmung kann eine hohe Energieeffizienz erreicht werden.
• Kompakte Bauweise: Da keine hinterlüftete Schicht notwendig ist, kann die Fassade schlanker und kompakter gestaltet werden.
• Kostenersparnis: Die Integration der PV-Module in die Warmfassade kann kosteneffizienter sein, da weniger komplexe Bauverfahren erforderlich sind und die Module sowohl als Dämmschicht als auch als Energieerzeuger fungieren.

Kaltfassade mit Photovoltaik

Bei einer Kaltfassade sind die Photovoltaikmodule in der äußeren Fassadenverkleidung integriert und von der tragenden Gebäudestruktur getrennt. Zwischen den PV-Modulen und der Wärmedämmung des Gebäudes befindet sich eine Luftschicht. Diese Luftschicht sorgt für eine kontinuierliche Belüftung, die Überhitzung der Module verhindert und ihre Effizienz steigert. Die PV-Module dienen sowohl als Schutz vor Witterungseinflüssen als auch zur Energieerzeugung.

Einsatzmöglichkeiten

Aufgrund der hohen Effizienz und der einfachen Wartung sind Kaltfassaden mit PV-Modulen ideal für gewerbliche und öffentliche Gebäude. Auch bestehende Wohngebäude können durch die Integration von PV-Modulen in die Kaltfassade energetisch aufgewertet werden.

Vorteile

• Effizienzsteigerung: Die hinterlüftete Schicht hilft, die PV-Module kühl zu halten, was ihre Effizienz verbessert, da die Leistung von PV-Modulen bei hohen Temperaturen abnimmt.
• Feuchtigkeitsregulierung: Die Luftzirkulation hinter den Modulen verhindert die Ansammlung von Feuchtigkeit und schützt die Gebäudestruktur vor Schimmelbildung und Feuchtigkeitsschäden.
• Wartung: Die Trennung von PV-Modulen und Gebäudestruktur erleichtert Wartungs- und Reparaturarbeiten an den Modulen, ohne die Gebäudestruktur zu beeinträchtigen.

Für die Nachrüstung im Altbau bietet sich die Montage der Module auf einer Tragkonstruktion an der Fassade an. Diese Methode ist einfach und kostengünstig und stellt eine gängige Option für bestehende Gebäude dar.

Bei einem Neubau können die PV-Elemente in vorgefertigte Bauteile integriert werden oder die PV-Anlage kann von Anfang an mit dem Gebäude geplant und individuell angepasst werden. Bei der vollständigen Integration ersetzen die Solarmodule herkömmliche Fassadenteile und übernehmen gleichzeitig Funktionen der Gebäudehülle.

Auch in Glasfassaden können Solarmodule verwendet werden und so die Sonneneinstrahlung ins Gebäudeinnere modulieren. Sie eignen sich daher auch als gestalterische Lösung in Sonnenschutzsystemen. Außerdem können PV-Fassaden als Garagen- und Carportdach sowie als Terrassenüberdachung installiert werden.

Wichtige Hinweise

Achten Sie darauf, dass kristalline Solarmodule eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ) haben. Die Module müssen ihre mechanische Festigkeit und Standsicherheit beweisen und dürfen bei Beschädigung nicht zersplittern, um Verletzungsgefahren durch herabfallende Teile zu vermeiden. Dies gilt ebenso bei gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV).

Vor der Installation einer Solarfassade ist eine individuelle Simulation empfehlenswert, um den Ertrag und die Wirtschaftlichkeit zu optimieren. Dies ist besonders wichtig wegen der vertikalen Ausrichtung und möglichen Schatteneinflüsse, die den Ertrag beeinflussen können.

Welcher Ertrag ist bei PV-Fassaden möglich?

Genau wie bei herkömmlichen Solaranlagen auf Hausdächern hängt der finale Ertrag Ihrer Solarfassade von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die gewählten Module, die Fassadenfläche und eventuelle Verschattungen.

Vertikale Solarmodule können etwa 60 bis 70 Prozent der Erträge einer optimal ausgerichteten Dachanlage erreichen. Eine Dachanlage mit einem Neigungswinkel von etwa 30 bis 35 Grad und nach Süden ausgerichtet kann je nach Standort und Bedingungen etwa 900 bis 1.200 kWh pro kWp jährlich erzeugen. Vertikale Solarmodule produzieren etwa 500 bis 800 kWh pro kWp jährlich.

Generell weisen kristalline Solarmodule einen höheren Wirkungsgrad auf als Dünnschichtmodule. Allerdings gibt es moderne Module, die die Vorteile beider Varianten miteinander kombinieren. Diese sogenannten SIS-Solarzellen bestehen aus hauchdünnen Siliziumwafern und einer Aufbauschicht, die den Wirkungsgrad auf bis zu 20 Prozent erhöht.

Einflussfaktoren auf den Solar-Ertrag:

• Ausrichtung der Solarfassade
• Größe der verfügbaren Fassadenfläche
• Geografische Lage, Sonneneinstrahlung und Wetterbedingungen
• Verschattungen
• Qualität der Solarmodule
• Wartung und Sauberkeit der Module

Was kostet eine Photovoltaikfassade?

Die Kosten für Photovoltaik fallen je nach Modultechnik und Größe der Anlage unterschiedlich aus. Pro Quadratmeter sollten Sie mit 300 bis 500 Euro rechnen. Im Gegenzug können Sie bei der Integration von Solarmodulen in die Gebäudehülle ein paar Kosten für Fassadenteile eingesparen.

Ein 4-Personen-Haushalt verbraucht im Durchschnitt 4.500 kWh pro Jahr. Ausgehend von einer verfügbaren Fassadenfläche von 20 m² und einer eine 5 kWp-Anlage, die an einer Tragkonstruktion an der Fassade montiert wird, kostet eine Solarfassade circa 15.000 Euro. Ein Stromspeicher für die Solaranlage würde zusätzlich etwa 6.000 Euro kosten.

Kostenbeispiel einer Solarfassade für einen 4-Personen-Haushalt

Vor- und Nachteile von Photovoltaikfassaden

Nicht immer bietet das Dach optimale Bedingungen für eine Solaranlage. Dachfenster, Gauben und Schornsteine verkleinern die Montagefläche und mindern somit den Solarertrag. In solchen Fällen kann eine Solarfassade eine ertragreichere Alternative sein, vor allem an der Südseite des Hauses, die fast den ganzen Tag von der Sonne beschienen wird.

Solarfassaden bieten neben der Energieerzeugung zusätzliche Vorteile wie Schallschutz, Wärmedämmung und Kühlung der dahinterliegenden Wände. Sie schützen vor Wind und Wetter und können als Schattenspender dienen, wodurch sich die Innentemperatur regulieren und der Wohnkomfort erhöhen kann.

Vertikale Solaranlagen sind zwar weniger effizient als horizontal ausgerichtete, können jedoch zu bestimmten Tageszeiten mehr Strom erzeugen. Sie sind oft teurer als konventionelle PV-Anlagen, bieten aber den Vorteil, dass Schnee, Laub und Wasser nicht haften bleiben.

Solarfassaden

Solarfassaden liefern besonders gut in den Morgen- und Abendstunden sowie im Winter Erträge. Das bedeutet, dass sie zu diesen Zeiten möglicherweise mehr Strom erzeugen können als eine horizontale Anlage, die nur auf direkte Sonneneinstrahlung angewiesen ist. Solarfassaden sind auch in städtischen Gebieten wirtschaftlich, wo Dachflächen oft verschattet sind, während die Fassaden mehr Sonnenlicht erhalten.

Dachanlagen

Dachanlagen erzielen ihre höchsten Erträge zur Mittagszeit und im Frühling bis Sommer, wenn die Sonne am höchsten steht. Am effizientesten arbeiten Dachanlagen in Regionen mit viel direkter Sonneneinstrahlung und wenig Verschattung.