Architekten lieben sie: Ästhetische Vielfalt mit semi-transparenten Doppelglas Solarmodulen für Solarcarports und Terrassen

Die durch die Doppelglas Module scheinende Sonne bringt viel Licht auf die zu überdachenden Flächen. Durch die Verwendung der speziell gehärteten Gläser mit einer Stärke von nur 2 mm (Vorder- und Rückseitenglas) wiegt das rahmenlose Solarmodul nur 20 kg und ist damit leichter als die wenigen Konkurrenzmodelle die oft 30 kg bei gleicher Leistung wiegen.

Private oder öffentliche Überdachungen z.B. von Terrassen und Carports werden energetisch und optisch aufgewertet. Die Ästhetik der hellen Verweilflächen unter den transparenten Modulen ist überzeugend und verhindert die bei Architekten und Bauherrn oft vorhandene Skepsis gegenüber gebäudeintegrierten PV-Anlagen.

Test nach der europäischen Norm EN 12600 erfolgreich bestanden. Sicherheit gegen herabfallende Splitter im Falle eines Durchbruchs.

Dieser Schutz vor Verletzungen durch Glasbruch ist bei den von uns empfohlenen Doppelglas-Solarmodulen gegeben. Der wirksame Schutz gegen gewaltsamen Durchbruch beruht auf einer Kombination aus Glas und dem Laminat als einer zähelastischen Zwischenschicht.
Für den Test solcher Glas-Glas Laminate gibt es die europäische Norm EN 12600 (Glas im Bauwesen – Pendelschlagversuch). Dies ist ein Verfahren für die Stoßprüfung und Klassifizierung von Flachglas. Diese Norm findet analog auch für laminierte Doppelglasmodule Anwendung.

Gebäudeintegrierte Photovoltaik steht für die Integration von Photovoltaikmodulen in die Gebäudehülle, wobei nicht nur die klassische Energiegewinnung (Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie), sondern auch weitere Funktionen gewünscht werden. Die Fachgruppe „Photovoltaik in Gebäuden“ unter dem Dach des Bundesverbandes für Bausysteme e. V. beschreibt BiPV als eine architektonische, bauphysikalische und konstruktive Einbindung von PV-Elementen in die Gebäudehülle unter Berücksichtigung der multifunktionalen Eigenschaften des PV-Moduls. Multifunktionalität können dabei Witterungsschutz, Wärmedämmung, Abschattung, Ästhetik und Design sowie Sichtschutz, Schalldämmung, elektromagnetische Schirmdämpfung, Einbruchsschutz, Lichtlenkung und -leitung sein.

BiPV wird im Bereich der Dachintegration, der Fassaden-, Fenster- und Verschattungslösungen eingesetzt. Dabei sind projektorientierte Varianten (angepasst an das jeweilige Gebäude) in Größe, Form, Material, Farbe, Varianz in der Transparenz und Design gewünscht, um ein möglichst homogenes Gesamterscheinungsbild zu erreichen.

Um den architektonischen Ansprüchen und der gewünschten Multifunktionalität Rechnung zu tragen, wird eine Anpassungsfähigkeit der PV-Module bezüglich Größe, Form und eingesetzter Materialien gewünscht. Auch den verschiedenen mechanischen und elektrischen Integrationsanforderungen muss Rechnung getragen werden.

Grundsätzlich gibt es zwei Varianten von Technologien, die für Module für BiPV genutzt werden können:

• Kristalline ModuleKristalline Module werden basierend auf mehreren Silizium-Wafern, meist in serieller Verschaltung, aufgebaut. Das Rastermaß der Variation in der Größe ist durch die Größe der Wafer und der notwendigen Freiräume für die Verschaltung und Isolation bestimmt. Diese belaufen sich auf 15–25 cm. Beim Zellmaterial unterscheidet man zwischen monokristallinem und polykristallinem Silizium, die sich in ihrem Wirkungsgrad unterscheiden. Dieser gibt an, wie viel Prozent der einstrahlenden Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. (Mono-)Kristalline Module bieten heute den höchsten Wirkungsgrad (15–20 %) bei optimaler Ausrichtung. Im BiPV ist meistens jedoch eine solch optimale Ausrichtung (z. B. Fassade mit vertikaler Ausrichtung) nicht gegeben. Des Weiteren sind kristalline Lösungen sehr anfällig gegenüber Verschattungen und einer Reduktion der Leistung bei hohen Temperaturen, die in Gebäudeanwendungen häufig vorkommen. Daher ist es ratsam, eine Simulationssoftware zur wahren Energieausbeute einzusetzen. Kristalline Lösungen haben eine hohe Variabilität in der Auswahl des Verpackungsmaterials, was für BiPV sehr positiv ist. Verschiedene Glasdicken, aber auch Kunststoffe können verwendet werden, jedoch sind kristalline Zellen sehr bruchanfällig und können nicht gebogen werden. Semitransparenz in einfachen Mustern kann ebenso erzeugt werden.

• Dünnschicht-ModuleDünnschicht-Module werden auf ein Substrat (meistens Glas) aufgetragen. Bei der Glassubstrat-Variante ist eine Größenvarianz nur sehr eingeschränkt möglich. Auch die Materialauswahl bei dieser Variante des Substrats ist sehr eingeschränkt, da während des Prozesses des PV-Zellaufbaus sehr hohe Temperaturen verwendet werden, die gewisse Variationen im Glas (zum Beispiel Sicherheitsglas) nicht möglich machen.Andere Dünnschicht-Lösungen werden z. B. auf Kunststoff oder Metallbändern (Stahl, Kupfer) aufgebracht. Diese Lösungen offerieren derzeit den höchsten Variationsgrad in Größe und Verpackung und erlauben es, auch flexible und sehr leichte Lösungen (Kunststoff/Kunststoff) anzubieten. Dünnfilm-Lösungen haben derzeit Effizienzen von 6–14 % abhängig von der verwendeten Technologie, haben eine bessere Ausbeute bei suboptimaler Ausrichtung (Streulicht, Schwachlicht) und sind in ihrer Leistung weniger temperaturabhängig.

Spezielle Förderungen

Verschiedene politische Maßnahmen fördern den Einsatz von BiPV: Angetrieben von den 20-20-20-Zielen und dem Wunsch, energie-autarke Gebäude zu fördern, werden in manchen Ländern (z. B. Italien, Frankreich) zusätzlich zu den Einspeisevergütungen (siehe Deutschland EEG) erhöhte Tarife für BiPV angeboten.

In der Schweiz werden Dachintegrierte Solaranlagen / Photovoltaikanlagen höher subventioniert als Standard Anlagen.

Gebäuderichtlinien

Ein starker Treiber für den Einsatz von BiPV sind die sukzessiven Verschärfungen von Richtlinien bezüglich des energetischen Verhaltens von Gebäuden (Nullenergiehaus, CO2-Fußabdruck). In Deutschland gilt hier die EnEV als Referenz, die sich auf die EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden stützt. Des Weiteren gibt es länderabhängige nachhaltigkeitsbezogene Gebäudebewertungen mit unterschiedlichen Qualitätsstufen, die ebenfalls hohe energetische Gebäudequalität und geringe Umweltwirkungen fördern. Beispiele hierzu sind das in den USA entwickelte Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), BREEAM aus Großbritannien oder das Deutsche Gütesiegel Nachhaltiges Bauen.

Für Solarmodule: Muster verschiedener Solarzellen polykristalliner und monokristalliner Typen – Bild: Xpert.Digital / Petair|Shutterstock.com

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• Solarzellen: Welche Solarmodule bieten aktuell die beste Technologie und größte Leistung?

Die Erfüllung der baurechtlichen Anforderungen an eine Überkopfverglasung wurden entsprechend der Norm EN 12600 in einem akkreditierten Institut hinsichtlich der Erfüllung der folgenden Eigenschaften getestet:

• Splitterbindung: Selbst im Fall einer Zerstörung der Scheiben dürfen keine scharfen Glassplitter herausfallen
• Durchdringungsfestigkeit
• Resttragfähigkeit: Die Überkopfverglasungen müssen einen hohen Widerstand gegen auftretende Lasten haben und auch bei einer Beschädigung noch ein Mindestmaß an Tragfähigkeit aufweisen.

Die von uns empfohlenen Doppelglas-Solarmodule haben alle Tests mit Bravour bestanden. Kein einziges Modul wurde massiv beschädigt oder gar durchschlagen. Die Module dürfen daher für Überkopfverglasungen, Fassadeninstallationen und als Balkonmodule eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum, das von Terrassen über Carports, großflächige Parkplatzüberdachungen, Überdachungen von Industriehallen bis hin zu Sportstättenüberdachungen reicht.

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• Zweiflächige, bifaciale bzw. bifaziale Solarzellen – Interessante Informationen zu Solarmodulen

Die Glas-Glas-Solarmodule sind langlebig und extrem robust gegenüber jeglichen Witterungseinflüssen. Dabei sind sie so leicht wie herkömmliche Module und lassen sich einfach montieren. Der Vorteil von Glas-Glas-Modulen ist das Material: Glas altert nicht. Es bietet den besten Schutz für Solarzellen und sorgt dafür, dass die Module auch in Jahrzehnten noch besonders leistungsfähig sind.

Vergleicht man Glas-Glas-Solarmodule mit Glas-Folie-Modulen, müssen die Kosten über die gesamte Lebensdauer betrachtet werden. Außerdem ist es wichtig, wie viel Energie ein Modul in dieser Zeit liefert. Photovoltaik-Anlagenbetreiber bekommen mit Glas-Glas-Modulen ein leistungsfähiges Produkt, das sehr viel länger hält als ein Glas-Folie-Modul. Das heißt, bei fast gleichem Preis und längerer Lebensdauer produziert das Glas-Glas-Solarmodul viel mehr Solarstrom.

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