Forschungsprojekt SolarEnvelopeCenter

Gebäudeintegrierte Photovoltaik an Fassaden

Das Forschungsprojekt SolarEnvelopeCenter entwickelt einfache und kostengünstige Lösungen für den Photovoltaik-Ausbau an Gebäudehüllen.

Die Gebäudehülle als Minikraftwerk: Beim Drees & Sommer-Neubau OWP 12 wurden auf knapp 700 Quadratmetern Fassadenfläche bauwerkintegrierte PV-Elemente umgesetzt. Foto: Jürgen Pollak
Die Gebäudehülle als Minikraftwerk: Beim Drees & Sommer-Neubau OWP 12 wurden auf knapp 700 Quadratmetern Fassadenfläche bauwerkintegrierte PV-Elemente umgesetzt. Foto: Jürgen Pollak

Von Madina Kriegel, Senior PR Managerin, Drees & Sommer SE, Stuttgart

Bis zum Jahr 2030 soll sich nach Plänen der Bundesregierung der Solaranteil am Energieverbrauch mehr als verdreifachen. Zu schaffen wird das nur mit technologischen Neuerungen sein.

So lässt sich Photovoltaik flächendeckend längst nicht nur auf Dächern, sondern auch an Gebäudefassaden anbringen. Bislang bleibt dieses enorme Potenzial jedoch ungenutzt. Das will das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderte Verbundforschungsprojekt SolarEnvelopeCenter ändern: Unter Führung des Fraunhofer ISE in Freiburg arbeiten derzeit namhafte Industrieunternehmen und Forschungszentren an standardisierten Lösungen, wie sich PV-Anlagen technisch einfach, schnell und kostengünstig an den Gebäudehüllen umsetzen lassen.

Mit an Bord ist das Beratungsunternehmen Drees & Sommer SE mit Hauptsitz in Stuttgart. Das Projekt startete im Januar 2023 und geht voraussichtlich bis Ende 2025.

Derzeit fristen Solarmodule an Gebäudefassaden buchstäblich ein Schattendasein.

„Während sich fast jedes Dach mit relativ geringem Aufwand mit Photovoltaik ausstatten lässt, sind herkömmliche PV-Module für Fassaden in der Regel ungeeignet. Integrieren lassen sie sich nur mit einem unverhältnismäßig großen technischen und finanziellen Aufwand“, erklärt Christian Luft, Experte für Energiemanagement bei Drees & Sommer. Allein mit Blick auf die Zahlen sei eindeutig: „Um das Ziel von 200 Gigawatt Solarenergie bis 2030 zu erreichen, müssen wir die installierte PV-Kapazität vervielfachen. Ohne Photovoltaikanlagen an Gebäudefassaden ist das nicht zu schaffen. Der Knackpunkt ist dabei: Derzeit fehlen uns die standardisierten Planungsinstrumente, um Photovoltaik sowohl technisch, aber auch wirtschaftlich an den Fassaden anzubringen.“

Forschungsprojekt bringt Kompetenzen zusammen

Mit dem Forschungsprojekt SolarEnvelopeCenter will ein Netzwerk aus Industrie- und Forschungspartnern das nun ändern und entwickelt Normallösungen für PV-Integration an den Gebäudehüllen.

„Bisher handelt es sich bei PV-Anlagen an den Fassaden überwiegend um Speziallösungen, die Beteiligte sehr mühsam erarbeiten müssen", sagt Dr. Helen Rose Wilson, Projektleiterin des Fraunhofer ISE. "Unsere Forschung soll konkrete, zum Teil standardisierte Lösungen aufzeigen, die Anwendende dann je nach Projektanforderungen kombinieren und weiter ausarbeiten können.“

Das Projekt wird wissenschaftlich begleitet durch das Solarforschungsinstitut Fraunhofer ISE und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) mit Sitz in Saarbrücken.

Solarfachkräfte und Hersteller sind durch die Deutsche Gesellschaft für Solarenergie e.V. (DGS) und den PV-Systemanbieter IBC SOLAR vertreten. Für Praxistauglichkeit der erarbeiteten Standards in der Baubranche sollen das Stuttgarter Architekturbüro wulf architekten und das Stuttgarter Bauberatungsunternehmen Drees & Sommer sorgen.

Mehr als nur schöne Fassade: Erste Beispiele aus der Gebäude-Praxis

Wie sich Photovoltaikmodule erfolgreich in die Gebäudefassaden integrieren lassen, zeigen Vorzeigeprojekte wie das Rathaus Freiburg und das Bürogebäude OWP 12 in Stuttgart. Rund 800 Photovoltaikmodule an der Fassade und auf dem Dach des 2017 fertiggestellten Freiburger Rathauses sorgen dafür, dass das Gebäude mehr Energie erzeugt als es verbraucht. Auch der Drees & Sommer-Büroneubau OWP 12 in Stuttgart ist als Plusenergiegebäude konzipiert. Neben Solaranlagen auf dem Dach sorgt die innovative Fassade mit PV-Elementen an der Süd- und Westseite für ausreichend grünen Strom und deckt etwa ein Drittel des Gebäude-Strombedarfs ab. Insgesamt wird auf knapp 700 Quadratmetern Fassadenfläche ein Ertrag von rund 70 Megawattstunden im Jahr gewonnen. Dank der innovativen Fassadenkonstruktion, die sehr hohen Anforderungen an Schallschutz und Wärmedämmung standhält, ist die Fassade in Kombination mit den PV-Elementen nur 210 Millimeter dick. Auch optisch stellen die integrierten PV-Elemente eine sehr ästhetische Lösung dar.

Über den Dachrand hinausdenken

„Auch wenn Solaranlagen auf den Dächern ertragreicher sind, lohnt es sich durchaus auch in die Photovoltaikanlagen an den Fassaden zu investieren. Die beiden Projekte sind das beste Beispiel dafür. Wer klimaneutral und damit zukunftsfähig bauen will, muss wortwörtlich über den ‚Dachrand` hinausdenken“, ergänzt Kai Babetzki, Experte für Energiemanagement bei Drees & Sommer, der das Forschungsvorhaben zusammen mit Christian Luft in den nächsten Jahren begleitet.

Ihr Teamkollege und Fassadenexperte bei Drees & Sommer Valentin Balog unterstreicht weitere Vorteile von Photovoltaik-Anlagen an Gebäudehüllen: „Bauwerkintegrierte PV-Anlagen sind wahre Multitalente. Richtig eingesetzt können sie nicht nur Strom erzeugen, sondern reduzieren Lärmeintrag, schützen vor extremen Witterungen und regulieren das Klima innerhalb der Gebäude“.

In zwei Jahren soll das Forschungsprojekt SolarEnvelopeCenter abgeschlossen sein. Geplant sei zudem, Teilergebnisse der Forschung als VDI-Richtlinie zu veröffentlichen, um die breite Anwendung zu fördern und damit die Solarisierung der Gebäudehülle zu beschleunigen.

Gelegenheit zum Austausch beim BIPV-Forum

Am 28. Februar 2024 beim BIPV-Forum in Bad Staffelstein tritt das SolarEnvelopeCenter-Konsortium zum ersten Mal gemeinsam in der Öffentlichkeit auf. Mit einem Thementisch und bei der Poster-Ausstellung wollen Konsortiumsmitglieder über das Konzept des Projekts SolarEnvelopeCenter und die Praktikabilität der Lösungsansätze mit weiteren Teilnehmenden des PV-Sympo­siums in den Dialog treten. Angesprochen werden unter anderem Themen wie die Anpassung von PV-Modulen für BIPV-Anwendungen oder Methoden zur Wirtschaftlichkeitsberechnung von BIPV-Anlagen.

Datum
27. – 29.02.2024
Ort
Kloster Banz, Bad Staffelstein
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