1. Gebäudeintegrierte Solarlösungen mit Gebäudeintegrierte Photovoltaik & Solarfassaden

Gebäudeintegrierte Photovoltaik beschreibt also Solarsysteme, die direkt in die Bauelemente eines Gebäudes integriert sind, statt sie einfach auf die bestehende Struktur aufzubringen. Dies kann beispielsweise die Integration von Photovoltaik-Modulen in die Gebäudefassade, das Dach, Fenster oder sogar in den Bodenbelag sein. Dazu gehören:

• Solarfassaden (Ausführlicher Artikel dazu hier)
• Solar-Terassendächer (Ausführlicher Artikel dazu hier)
• Solarcarports (Ausführlicher Artikel dazu hier)
• Indach-Photovoltaiksystem / Solardachziegel (Ausführlicher Artikel dazu hier)

Die ersten BIPV-Anlagen wurden bereits in den 1990er Jahren entwickelt. Sie waren damals allerdings noch recht kostspielig und ihre Effizienz ließ zu wünschen übrig. Dank jahrelanger Forschung und technischer Fortschritte sind GIPV-Systeme heute jedoch wesentlich leistungsfähiger und kosteneffizienter. Der Trend geht definitiv zur GIPV, da diese Technologie sowohl ästhetisch ansprechend als auch umweltfreundlich ist und gleichzeitig den Energiebedarf des Gebäudes deckt. Hier ein Vortrag von Solarwatt, welcher das Thema vertieft:

Aktuelle Studien nehmen diese Themen genauer unter die Lupe. Wenn Sie das Thema vertiefen möchten empfehlen wir folgende Studien:

• Building Integrated Photovoltaics (BIPV): Review, Potentials, Barriers and Myths https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/green-2013-0020/html
• Review of technological design options for building integrated photovoltaics (BIPV) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778819339155 

In diesem Artikel möchten wir uns jedoch speziell mit den Solarfassaden beschäftigen, da die anderen Anwendungen in den verlinkten Artikeln genauer betrachtet werden.

1.1. Solar- bzw. Photovoltaikfassade

Kommen wir nun zur Funktionsweise einer Photovoltaikfassade. Die Module werden so an der Fassade angebracht, dass sie möglichst viel Sonnenlicht einfangen können. Während das bei Dachanlagen meist Richtung Süden ist, können Fassadenanlagen auch Ost- oder Westausrichtung haben. Das bedeutet, dass sie besonders morgens oder abends Strom produzieren, wenn die Sonne tiefer steht. Jetzt, wo Sie schon grundsätzlich wissen, was Fassaden-Photovoltaik ist, wollen wir einen genaueren Blick auf die verschiedenen Bauformen werfen. Heute auf dem Programm: Kalt- und Warmfassaden.

1.2. Was ist eine Kaltfassade?

Fangen wir mit der Kaltfassade an. Der Name klingt vielleicht ein bisschen ungemütlich, aber keine Sorge, es ist alles halb so wild. Eine Kaltfassade – auch vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) genannt – besteht aus einer äußeren Verkleidung, die von der Gebäudewand durch eine Lüftungsschicht getrennt ist. Diese Lüftungsschicht sorgt dafür, dass Feuchtigkeit abtransportiert und das Gebäude schön trocken gehalten wird. Wenn wir nun Photovoltaikmodule in diese Fassade integrieren, spricht man von einer "kalten" Photovoltaikfassade.

1.3. Was ist eine Warmfassade?

Jetzt zur Warmfassade. Anders als bei der Kaltfassade, wird bei der Warmfassade keine Lüftungsschicht zwischen Fassade und Gebäudewand eingebaut. Stattdessen werden die Photovoltaikmodule direkt auf die Isolierung des Gebäudes montiert. Das spart Platz und kann unter bestimmten Umständen auch energetische Vorteile bringen.

Aber was ist jetzt besser – Kalt- oder Warmfassade? Tja, wie so oft im Leben, kommt es darauf an. Beide Systeme haben ihre Vor- und Nachteile und die richtige Wahl hängt von den individuellen Bedingungen und Zielen ab. Um Ihnen die Entscheidung ein bisschen zu erleichtern, habe ich hier eine kleine Vergleichstabelle für Sie erstellt:

Merken Sie sich: Es gibt nicht die eine richtige Lösung. Was für Sie am besten passt, hängt von vielen Faktoren ab.

2. Die Module für Fassaden-Photovoltaik

Zunächst einmal ist es gut zu wissen, dass es viele verschiedene Arten von Photovoltaikmodulen gibt. Genau wie Menschen kommen auch Solarmodule in allen Formen und Farben. Und genau wie bei Menschen, hat jede Art von Solarmodul ihre eigenen Stärken und Schwächen. Die wichtigsten Typen sind Dünnschichtmodule, kristalline Module, SIS-Module, Glas-Glas-Module, bedruckbare Module und flexible Solarfolien. In Solarfassaden werden jedoch häufig Dünnschichtmodule und kristalline Siliziummodule verwendet.

Lassen Sie uns diese verschiedenen Modultypen genauer betrachten:

• Dünnschichtmodule sind, wie der Name schon sagt, sehr dünn und leicht. Sie können auf verschiedenen Materialien hergestellt werden und haben meist einen geringeren Wirkungsgrad als kristalline Module, sind dafür aber oft günstiger und flexibler in der Anwendung.
• Kristalline Module sind die häufigsten Module und kommen in zwei Varianten: mono- und polykristallin. Sie haben einen höheren Wirkungsgrad als Dünnschichtmodule, sind aber meist etwas teurer und weniger flexibel.
• SIS-Module sind eine Art Dünnschichtmodul, die eine transparente Oxidschicht enthalten. Diese wirkt entspiegelnd und kann den Wirkungsgrad steigern. Außerdem lassen sich SIS-Module in verschiedenen Farben herstellen.
• Glas-Glas-Module können sowohl auf Basis von Dünnschicht- als auch monokristallinen Zellen gebildet werden. Sie können bis zu 50 % transparent sein, was für die Ästhetik Ihrer Solarfassade interessant sein kann.
• Bedruckbare Module lassen sich mit farbigen Modulgläsern oder mittels Siebdruckverfahren verzieren (siehe z.B. diesen Artikel). So können Sie Ihre Solarfassade noch weiter individualisieren.
• Flexible Solarfolien sind besonders dünn und biegsam und werden normalerweise nicht für Solarfassenden verwendet.

Um Ihnen einen besseren Überblick zu geben, haben wir diese Informationen noch einmal in einer Tabelle zusammengefasst:

Bitte beachten Sie, dass diese Werte Durchschnittswerte sind und je nach Hersteller, Qualität und Installationsbedingungen variieren können. Und denken Sie immer daran, dass die richtige Wahl von vielen Faktoren abhängt, darunter Ihre speziellen Anforderungen, Ihr Budget und natürlich Ihr persönlicher Geschmack.

3. Vorteile und Nachteile der Fassaden-Photovoltaik

Was bringt das Ganze eigentlich? Nun, es gibt einige ziemlich überzeugende Vorteile. Zum einen können Sie mit einer Solarfassade mehr Fläche für die Stromproduktion nutzen – gerade wenn das Dach schon voll ist oder sich nicht eignet. Zum anderen kann die Ästhetik Ihres Gebäudes verbessert werden. Und es gibt noch einen Bonuspunkt: Es kann die Wärmeisolierung Ihres Gebäudes verbessern und somit Heizkosten sparen.

Natürlich gibt es auch ein paar Herausforderungen. Die Installation kann etwas komplizierter sein und es kann sein, dass nicht alle Fassaden geeignet sind. Außerdem liefern Fassaden-Photovoltaik-Anlagen in der Regel etwas weniger Strom als Dachanlagen, da sie oft nicht optimal zur Sonne ausgerichtet sind. In der Praxis bedeutet dies, dass eine Solarfassade, um den gleichen Energieertrag wie eine Dach-PV-Anlage zu erzielen, eine größere Fläche benötigt.

Eine PV-Fassade liefert ca. 70% des Ertrags pro Quadratmeter einer Dach-PV-Anlage. Damit benötigt man etwa 30% mehr Fläche, um die gleiche Menge an Energie zu erzeugen.

Aber keine Sorge, mit einer guten Planung lassen sich diese Hürden meist gut überwinden.

4. Solarwärmefassade: Wenn die Fassade Wärme spendet

Eine Solarwärmefassade ist, einfach gesagt, eine Fassade, die Sonnenlicht in Wärme umwandelt. Sie arbeitet mit speziellen Kollektoren, welche die Energie der Sonne auffangen und in Wärme umwandeln. Diese Wärme kann dann zum Heizen von Gebäuden oder zur Warmwasserbereitung verwendet werden. Jetzt fragen Sie sich vielleicht: "Aber was ist dann der Unterschied zu einer Photovoltaikfassade?" Gute Frage!

Der Hauptunterschied besteht darin, dass eine Photovoltaikfassade Sonnenlicht in Strom umwandelt, während eine Solarwärmefassade es in Wärme umwandelt.

Aber es gibt auch Gemeinsamkeiten: Beide nutzen die Energie der Sonne, beide können in die Fassade eines Gebäudes integriert werden und beide helfen dabei, fossile Brennstoffe zu sparen und die Umwelt zu schonen.

4.1. Vor- und Nachteile einer Solarwärmefassade

Wie alles im Leben hat auch eine Solarwärmefassade ihre Vor- und Nachteile. Zu den Vorteilen gehören:

1. Energieeffizienz: Solarwärmefassaden sind sehr effizient in der Umwandlung von Sonnenlicht in Wärme.
2. Kosteneinsparung: Sie können helfen, Ihre Heizkosten zu senken.
3. Umweltfreundlichkeit: Sie tragen dazu bei, den CO2-Ausstoß zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen.

Zu den Nachteilen gehören:

1. Hohe Anfangsinvestition: Die Installation einer Solarwärmefassade kann teuer sein.
2. Abhängigkeit vom Wetter: Wie alle Solaranlagen funktionieren auch Solarwärmefassaden am besten bei viel Sonnenschein.

4.2. Hybridmodule PV-Fassade & Solarthermie

Hybridmodule, auch als PVT-Module (Photovoltaik-Thermie) bekannt, sind im Grunde genommen eine Kombination aus Photovoltaik- und Solarthermie-Technologie. Ja, Sie haben richtig gehört - sie erzeugen sowohl Strom als auch Wärme! Diese Module haben Photovoltaikzellen auf der Vorderseite und eine Art Wärmetauscher auf der Rückseite. Wenn die Sonne scheint, erzeugen die PV-Zellen Strom, und der Wärmetauscher sammelt die überschüssige Wärme, die dabei entsteht. Diese Wärme kann dann zur Heizung oder Warmwasserbereitung genutzt werden.

So könnten Hybridmodule eine interessante Lösung für eine Solarfassade sein, denn sie bieten das Beste aus beiden Welten: Sie erzeugen sowohl Strom als auch Wärme und sind damit eine sehr effiziente Art der Energienutzung. Allerdings sind sie in der Regel teurer als herkömmliche Photovoltaik- oder Solarthermie-Module, was bei der Planung einer Solarfassade berücksichtigt werden sollte.

5. Vorbereitung & Installation der Solar-Fassade

Zuerst müssen wir über den Standort und die Ausrichtung Ihrer Fassade sprechen. Sie brauchen eine Fassade, die möglichst viel Sonnenlicht bekommt. Im Idealfall sollte sie nach Süden ausgerichtet sein, aber Südwesten und Südosten funktionieren auch noch recht gut. Und natürlich sollte die Fassade frei von Schatten sein. 

Es gibt übrigens einen Vorteil von PV-Fassaden im Winter: Da die Sonne tiefer steht optimiert sich damit der Einfallswinkel des Sonnenlichts auf die Module, was einen höheren Ertrag bedeutet. Natürlich ist zu beachten, dass wie bei allen Anlagen die Sonnenstunden im Winter viel geringer sind. Dennoch ist die aufrechte Montage im Winter ein Pluspunkt für die tiefer stehende Sonne.

Der nächste Schritt ist die Wahl des richtigen Installateurs. Sie wollen jemanden, der erfahren, qualifiziert und zuverlässig ist. Fragen Sie nach Referenzen und Zertifikaten, und zögern Sie nicht, viele Fragen zu stellen. Schließlich geht es hier um Ihre Energiezukunft! Abhängig von Ihrem Wohnort und der Art Ihrer Immobilie benötigen Sie möglicherweise Genehmigungen, um eine Solarfassade zu installieren. Informieren Sie sich über die lokalen Vorschriften und stellen Sie sicher, dass Ihr Projekt diesen entspricht.

5.1. Checkliste der notwendigen Schritte

Die folgenden Punkte sind eine erste große Orientierung, was zu tun ist.

1. Standort und Ausrichtung der Fassade prüfen.
2. Mehrere Installateure recherchieren und Angebote einholen.
3. Eine genaue Kosten-Nutzen-Rechnung aufstellen.
4. Erforderliche Genehmigungen beantragen.
5. Ein detailliertes Installationskonzept erstellen.
6. Materialien und Module bestellen.
7. Installationsdatum festlegen.

Wenn Sie eine Solarfassade planen, sollten Sie also immer eine genaue Kosten-Nutzen-Rechnung aufstellen lassen. Berücksichtigen Sie dabei alle Faktoren, von den Kosten für die verschiedenen Module und die Installation, bis hin zu den erwarteten Energieeinsparungen und möglichen Fördermitteln. Solarteure nutzen dabei Simulationen, um das Potential Ihrer Fassade auszuschöpfen und den optimalen Standort für die Module zu bestimmen. Denken Sie daran, dass die Effizienz Ihrer Anlage von vielen Faktoren abhängt, einschließlich der Ausrichtung der Fassade und der Art der verwendeten Module.

Und zuletzt, bleiben Sie informiert! Die Technologie und die Förderprogramme ändern sich ständig, also bleiben Sie auf dem Laufenden, um das Beste aus Ihrer Investition herauszuholen.

5.2. Montage der PV-Module an der Fassade

Wenn Sie sich ein Bild machen möchten, wie die Module an einer Fassade montiert werden, schauen Sie doch kurz in das folgende Video:

6. Kosten und Förderung von Photovoltaikfassaden

Eine Solarfassade kostet in der Regel zwischen 400 und 600 Euro pro Quadratmeter. Wenn sie an einem Altbau nachgerüstet wird, können die Kosten sogar über 1.000 Euro pro Quadratmeter betragen, was hauptsächlich daran liegt, dass Teile der bestehenden Fassade und Dämmung entfernt werden müssen.

Kosten für verschiedene Solarfassaden in Euro:

Im Gegensatz dazu sind die Kosten für eine Solarfassade an einem Neubau geringer, da keine bestehenden Fassadenteile entfernt werden müssen und die Solarmodule die Funktion von Putz und Dämmung übernehmen können. Im Vergleich zu einer traditionellen Fassade ist eine Solarfassade etwa 20% teurer.

Kosten von Solarfassaden im Vergleich zu Dachanlagen:

Die Qualität der Solaranlage spielt auch eine Rolle bei den Gesamtkosten. Dünnschicht-Solarmodule sind am günstigsten, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad. Andererseits sind individuell gefertigte Glasfolien-Solarmodule teurer, aber sie sind effizienter und bieten mehr Designmöglichkeiten.

In Bezug auf die Erträge sind Solarfassaden im Vergleich zu Dachanlagen weniger effizient. Daher benötigen sie mehr Fläche, um den gleichen Ertrag zu erzielen. Trotzdem können sie sich aufgrund der Energieeinsparungen, die sie bringen, langfristig rentieren. Zusätzlich zu den Kosten für die Solarmodule fallen weitere Kosten für Komponenten wie einen Wechselrichter und eventuell einen Batteriespeicher an.

Hier ein Kosten-Beispiel für eine PV-Fassade:

6.1. Unterschiedliche Kosten bei Altbau & Neubau 

Schließlich unterscheiden sich die Kosten für eine Solarfassade bei einem Altbau im Vergleich zu einem Neubau erheblich. Bei Neubauten ist die Installation einer Solarfassade oft günstiger, da keine alte Fassade entfernt werden muss und die Installation von Anfang an geplant werden kann. Bei Altbauten hingegen sind die Kosten und Risiken höher, insbesondere wenn kristalline Module nachträglich mit einem Trägersystem angebracht werden sollen.

Bei der Nachrüstung eines Altbaus werden Solarfliesen oft als eine effektive Möglichkeit betrachtet, Solarenergie zu nutzen, ohne die bestehende Gebäudestruktur zu stören oder zu beschädigen. Solarfliesen sind eine Art von Solarmodulen, die so konzipiert sind, dass sie direkt in den Putz eingebettet werden können. Solarfliesen können als Teil der Gebäudehülle fungieren und dabei Elektrizität erzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarmodulen, die auf die Fassade oder das Dach montiert werden, sind Solarfliesen oft ästhetischer und können nahtlos in das Design des Gebäudes integriert werden. Sie können direkt in die bestehende Wärmedämmung eingebettet werden, was den Vorteil hat, dass die ursprüngliche Gebäudestruktur erhalten bleibt und keine zusätzlichen Dämmmaßnahmen erforderlich sind.

Jedoch ist es wichtig, dass bei der Installation von Solarfliesen in einem Altbau spezialisierte Fachleute beauftragt werden, um sicherzustellen, dass die Installation ordnungsgemäß durchgeführt wird und die Solarfliesen optimal funktionieren. Dies ist besonders wichtig, da die Fassade eines Altbaus oft andere Anforderungen und Herausforderungen aufweist als die eines Neubaus. Es ist auch wichtig zu beachten, dass Solarfliesen, obwohl sie effektiv sein können, in der Regel teurer sind als herkömmliche Solarmodule. Daher sollten die Kosten und Vorteile sorgfältig abgewogen werden, bevor eine Entscheidung getroffen wird.

Insgesamt sind die Kosten für eine Solarfassade auf jeden Fall höher als für eine traditionelle Dach-Solaranlage, aber sie können sich aufgrund der möglichen Energieeinsparungen trotzdem lohnen.

6.2. Wann amortisiert sich die PV-Fassade?

Die Amortisationszeit Ihrer Solarfassade hängt von vielen Faktoren ab. Eine genaue Simulation kann Ihnen dabei helfen, herauszufinden, ob sich die Investition lohnt. In der Regel können Sie aber davon ausgehen, dass sich die Anlage nach einigen Jahren rentiert. Die Amortisationszeit einer Solarfassade ist dabei aber länger als die einer Dach-PV-Anlage, da die anfänglichen Kosten höher sind. Allerdings kann die Solarfassade das ganze Jahr über mehr Energie produzieren, da sie nicht nur auf der Südseite installiert ist. Diese zusätzliche Energie kann die längere Amortisationszeit ausgleichen.

6.3. Überblick über verfügbare Förderprogramme

Und jetzt zu den wirklich guten Nachrichten: Es gibt Förderprogramme, die Ihnen dabei helfen können, die Kosten für Ihre Solarfassade zu senken.

Das KfW-Programm 270 bietet zum Beispiel zinsgünstige Kredite für Investitionen in Photovoltaik, einschließlich Batteriespeicher. Und viele Bundesländer und Kommunen bieten ebenfalls Förderungen an. Aber vergessen Sie nicht: Förderprogramme ändern sich ständig, also informieren Sie sich immer aktuell, welche Optionen Ihnen zur Verfügung stehen. 

6.4. Kosten der Solarthermiefassade

Eine PV-Fassade senkt Heizkosten und Stromkosten. Die Solarthermiefassade deckt jedoch nur einen einen Teil der benötigten Wärmeenergie ab. Wenn man herausfinden möchte, wie viel eine Solarthermiefassade kostet, muss man zuerst entscheiden, ob man sie nur benutzen möchte, um Wasser zu erwärmen oder ob sie auch dabei helfen soll, das Haus zu heizen. In dem folgenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass es sich um ein normales Haus mit 4 Leuten handelt und dass bereits eine Ölheizung vorhanden ist.