Die deutsche Abkürzung für Gebäudeintegrierte Photovoltaik (GIPV) wird vergleichsweise selten benutzt. Wesentlich gebräuchlicher ist BIPV, die englische Abkürzung für Building Integrated Photovoltaics.

BIPV-Anlagen repräsentieren eine innovative Fusion von Bau- und Solartechnik. Hier werden Solarzellen direkt in die Struktur eines Gebäudes integriert. Zum Beispiel als Teil der Fassade oder auch als Überdachung.

Dabei dient BIPV häufig nicht nur der Erzeugung von Solarstrom, sondern sie kann auch einen Witterungsschutz darstellen, die Wärmedämmung erhöhen oder als teiltransparentes Solarmodul eine bessere Beleuchtung gewährleisten als normale Wände oder Dächer.

Sie findet häufig Anwendung als:

• Dachintegrierte Solarzellen
• Solardachziegel
• Fassadenintegrierte Solarzellen
• Fenster- und Glasfassaden mit Solarzellen
• Balkon- und Geländerintegrierte Solarzellen
• Solarterrassen
• Carports und Parkplatzüberdachungen

Installation von Gebäudeintegrierten PV-Anlagen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Aufdach-Solaranlagen, die leicht auch noch nach der Fertigstellung eines Gebäudes angebracht werden können, sollten BIPV-Systeme am besten bereits während der Bauphase in das Gebäude integriert werden. Dadurch lassen sich Kosten sparen, wenn das Haus sowieso gerade neu gebaut oder saniert wird.

• Die Installation der Module wird günstiger, weil weniger Vorarbeiten notwendig sind.
• Andere Baustoffe können eingespart werden, die sonst für den Bau oder die Sanierung extra angeschafft werden müssten (wie z.B. Dachziegel oder Verkleidungen), können eingespart werden.

Die Installation entsprechender Komponenten (z.B. Solarfenster, Fassaden oder Dachmaterial) ermöglicht die Integration einer effizienten Energiegewinnung, ohne das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes zu beeinträchtigen. Damit bilden BIPV einen funktionalen und ästhetischen Teil des Gebäudes.

Anmerkung: BIPV bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten, die Architektur und Solarenergie direkt miteinander zu verbinden. Ist das Dach allerdings neu, bzw. funktionstüchtig und soll nicht in naher Zukunft saniert werden, dann ist die Installation von Aufdach-Solarmodulen normalerweise die kostengünstigere Variante. 

Verschiedene Arten von BIPV-Systemen

Dachintegrierte Solarzellen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarmodulen, die auf ein bestehendes Dach montiert werden müssen, sind dachintegrierte Solarzellen direkt in die Gebäudestruktur eingebaut. Das bedeutet, dass sie nicht nur Energie erzeugen, sondern sich auch nahtlose in das Dach integrieren, was zu einem saubereren und ansprechenderen Erscheinungsbild führt.

Durch die direkte Integration können dachintegrierte Solarzellen allerdings nicht so gut belüftet werden wie herkömmliche, aufgesetzte Solarmodule.

Dies kann zu einer höheren Betriebstemperatur führen und damit zu einer geringeren Effizienz. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Effizienz von vielen Faktoren beeinflusst wird, einschließlich der Qualität der verwendeten Zellen, der Installation und der Betriebsbedingungen.

Solardachziegel

Mittlerweile gibt es sogar einzelne Dachziegel, die als Solarmodule fungieren. Sie sind aber vergleichsweise teuer und unter Umständen fehleranfällig, deshalb kommen sie im privaten Bereich noch eher selten zum Einsatz. Allerdings sind sie ein hilfreiches Mittel, wenn zum Beispiel durch Denkmalschutz keine anderen Methoden der Installation infrage kommen. 

Fassadenintegrierte Solarzellen

Bei den Fassadenintegrierten Solarzellen, werden die Photovoltaik-Module direkt in die Fassade eines Gebäudes integriert. Sie dienen, ähnlich wie die dachintegrierten Zellen, nicht nur der Stromerzeugung, sondern auch als architektonisches Element des Gebäudes.

Sie können in verschiedenen Farben, Formen und Transparenzniveaus hergestellt werden, was eine größere gestalterische Freiheit bietet. Außerdem erweitern sie die Nutzungsfläche, die zur Energieerzeugung in Frage kommt.

Herkömmliche Solarmodule werden in der Regel auf Dächern montiert und haben einen Neigungswinkel. Dagegen sind fassadenintegrierte Solarzellen direkt in die Gebäudefassade selbst eingebaut und in der Regel vertikal ausgerichtet. Dies beeinflusst natürlich auch die Energiemenge, die von BIPV-Systemen erzeugt werden kann, im Vergleich zu Dachsystemen.

Anmerkung: Einige BIPV-Systeme verwenden Dünnschichttechnologien oder semi-transparente Solarzellen. Zum einen, um Gewicht einzusparen, bzw. die transparenten Eigenschaften auszunutzen, aber auch, weil Dünnschichttechnologien unter bestimmten Bedingungen, wie bei diffusem Licht oder hohen Temperaturen, besser abschneiden als kristalline Technologien.

Fenster und Glasfassaden mit Solarzellen

Solarfenster und Solar-Glasfassaden sind innovative Technologien, die Photovoltaikzellen in transparente oder semi-transparente Glasstrukturen integrieren. Diese Technologien ermöglichen es, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln, während sie gleichzeitig die Funktionen eines herkömmlichen Fensters (Lichtdurchlässigkeit, Sichtschutz, Wärmedämmung) oder einer Glasfassade erfüllen.

Solarfenster und Solar-Glasfassaden können in verschiedenen Farben und Transparenzniveaus hergestellt werden, bieten nicht nur nach außen hin eine größere gestalterische Freiheit, sondern haben auch direkten Einfluss, auf die Innenraumgestaltung.

Die Effizienz von Solarfenstern und Solar-Glasfassaden ist in der Regel niedriger als die von herkömmlichen Photovoltaik-Modulen, da sie einen Kompromiss zwischen Lichtdurchlässigkeit und Energieumwandlung eingehen müssen. Dennoch können sie in bestimmten Anwendungen, insbesondere in großen kommerziellen Gebäuden mit viel Glasfläche, wirtschaftlich sinnvoll sein.

Balkon- und Geländerintegrierte Solarzellen

Balkon- und Geländerintegrierte Solarzellen sind eine spezielle Form der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV). Sie sind darauf ausgelegt, in die Struktur von Balkonen und Geländern integriert zu werden, um Sonnenenergie zu nutzen und in elektrischen Strom umzuwandeln, ohne zusätzlichen Platz zu beanspruchen.

Viele dieser Systeme sind so konzipiert, dass sie leicht nachgerüstet werden können. Das macht sie zu einer praktischen Option für bestehende Gebäude, ohne, dass große Umbauten nötig sind.

Die meisten Balkon- und Geländerintegrierten Solarzellen verwenden kristalline Siliziumzellen oder Dünnschicht-Technologien, je nach Designanforderungen und Kostenansprüchen. Die Effizienz dieser Zellen kann variieren, liegt aber in der Regel unter der von herkömmlichen, freistehenden Solarpanels, da sie oft kleiner sind. Außerdem sind sie wegen ihrer vertikalen Anbringung und der Integration in bestehende Balkons und Geländer, nicht immer optimal zur Sonne ausgerichtet.

Balkon-Solarmodule sind oft kleinere, tragbare Module, die an Balkongeländern befestigt werden und über eine Steckdose Strom ins Netz einspeisen können.

Solarterrassen

Die meisten BIPV-Systeme lassen sich am besten installieren, wenn das Haus noch im Bau ist. Noch besser, wenn es sich noch in der Planung befindet. Solarterrassen dagegen, sind auch dann noch relativ einfach zu ergänzen, wenn das Haus bereits steht.

Sie übernehmen die schützende Funktion einer normalen Terrassendaches oder Pergola, aber erzeugen gleichzeitig Strom aus Sonnenenergie, entweder für den Eigenverbrauch oder zur Einspeisung. Noch dazu verleihen sie, durch ihr häufig sehr modernes Aussehen, dem Haus seinen ganz eigenen Charme.

Solar-Carports

Sie sind deshalb interessant, weil sie komplett unabhängig vom eigentlichen Haus installiert werden können. Außerdem ist ein Carport – bei fehlender Garage – sowieso eine gute Idee, um das Auto vor Umwelteinflüssen zu schützen.

Mit integrierten Solarmodulen, kann sich ein Elektroauto sozusagen selbst versorgen. Solar-Carports sind eine innovative Lösung, die den Nutzen von erneuerbaren Energien mit praktischen Anforderungen des Alltags verbindet und vorhandenen Raum optimal ausnutzt.

Design- und Ästhetische Überlegungen bei BIPV

BIPV sollte so gestaltet sein, dass sie nahtlos in das Gesamtdesign des Gebäudes passt. Das kann durch die Auswahl von Solarzellen erreicht werden, die in Form, Farbe und Größe mit den umgebenden Materialien harmonieren.

Dabei sollte auch berücksichtigt werden, wie sich das Gebäude in seine Umgebung einfügt. Zum Beispiel, indem man sich für Solarzellen entscheidet, die in Farbe und Textur die umgebende Landschaft oder städtische Umgebung widerspiegeln.

Deshalb bieten moderne BIPV-Systeme häufig eine Vielzahl von Farboptionen, die es ermöglichen, das äußere Erscheinungsbild des Gebäudes zu personalisieren, an die Umstände anzupassen und gleichzeitig die Energieerzeugung zu maximieren. So gibt es zum Beispiel sogar rote PV-Dachziegel, die besonders dann interessant werden, wenn ältere Gebäude unauffällig um eine Solaranlage ergänzt werden sollen.

Insbesondere transparente Module bieten viel Gestaltungsfreiheit. Außerdem können BIPV-Systeme modular gestaltet werden, sodass sie sich leicht an verschiedene Gebäudegrößen und -formen anpassen lassen.

Während ästhetische Überlegungen wichtig sind, sollte trotzdem auch darauf geachtet werden, die Ausrichtung der Solarzellen so weit es geht zu optimieren, damit sie die maximale Menge an Sonnenlicht einfangen. Dies kann vor allem durch die strategische Platzierung von Zellen auf verschiedenen Teilen des Gebäudes erreicht werden.

Außerdem muss dringend darauf geachtet werden, dass die BIPV-Systeme die strukturelle Integrität des Gebäudes nicht beeinträchtigen. Dies kann durch die Verwendung von leichten Materialien und die Konsultation eines Statikers gewährleistet werden. Um sicherzustellen, dass Ihr Haus auch in einigen Jahrzehnten noch steht und bewohnbar ist.

Rechtsvorschriften und Standards für BIPV

Um die Sicherheit, Effizienz und Nachhaltigkeit von BIPV-Anlagen zu gewährleisten, gibt es diverse Rechtsvorschriften und Standards, die beachtet werden müssen.

• Baugenehmigungen: Vor der Installation einer BIPV-Anlage müssen in der Regel Baugenehmigungen eingeholt werden. Diese stellen sicher, dass das Projekt den lokalen Bauvorschriften und -normen entspricht.
• Brandschutz: Außerdem müssen strenge Brandschutzbestimmungen erfüllt werden, um die Sicherheit der Gebäudenutzer und der umliegenden Strukturen zu gewährleisten.
• Energieeffizienz: Da BIPV-Elemente Teil der Gebäudehülle sind, müssen sie auch die Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden erfüllen, etwa durch eine entsprechende Wärmedämmung.
• Elektrische Sicherheit: Die geltenden Standards für elektrische Sicherheit müssen erfüllt werden, um das Risiko von Stromschlägen, Kurzschlüssen und anderen Gefahren zu minimieren.
• Netzanschluss: Die Anlagen müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um an das Stromnetz angeschlossen zu werden. Hierzu zählen unter anderem die Einhaltung von Spannungs- und Frequenztoleranzen.
• Energieertragsüberwachung: Aich für die Überwachung und Dokumentation des Energieertrags der BIPV-Anlage gibt es spezifische Normen und Vorschriften.

Fazit:

BIPV repräsentiert eine zukunftsweisende Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien und nachhaltigen Architektur. Die Integration von Photovoltaik-Elementen in Gebäude stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, um erneuerbare Energie zu gewinnen und gleichzeitig ästhetische Akzente zu setzen. Durch die Beachtung von Rechtsvorschriften und Standards kann sichergestellt werden, dass BIPV-Anlagen sicher, effizient und nachhaltig betrieben werden.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der fortschreitenden Gesetzgebung können wir zukünftig eine noch größere Verbreitung und Akzeptanz von BIPV erwarten.

Kurz gesagt:
BIPV sind Solarzellen oder Solarmodule, die direkt in die Gebäudehülle integriert werden. Sie ersetzen herkömmliche Baustoffe in Teilen der Gebäudehülle wie Dach, Fassade oder Fenster. Hier sind die Hauptunterschiede und Eigenschaften von dachintegrierten Solarzellen:

Nachgefragt

Welche Vorteile bietet BIPV?

BIPV bietet sowohl ästhetische als auch funktionale Vorteile. Es ermöglicht eine harmonische Integration in die Architektur, optimiert den Raum, fördert die Energieeffizienz des Gebäudes und kann zudem zu Kosteneinsparungen beitragen.

Sind BIPV-Systeme teurer als traditionelle PV-Systeme?

Die Kosten für BIPV können höher sein als für traditionelle Systeme, da sie speziell an das Gebäude angepasst werden müssen. Langfristig können sie jedoch zu Energie- und Kosteneinsparungen führen.

Wie steht es um die Effizienz von BIPV im Vergleich zu herkömmlichen Solarpanels?

Die Effizienz von BIPV kann variieren, ist jedoch generell vergleichbar mit traditionellen Solarpanels. Die Wahl des richtigen Systems und die optimale Ausrichtung sind entscheidend für die Effizienz.

Sind BIPV-Systeme umweltfreundlich?

Ja, BIPV-Systeme tragen zur Verringerung des CO2-Ausstoßes bei, indem sie erneuerbare Energie erzeugen und den Energieverbrauch aus fossilen Brennstoffen reduzieren.