Intelligente Gebäudefassade gewinnt Energie

Die Bezeichnung ist etwas sperrig: Gebäudeintegrierte Photovoltaik (GiPV). Gemeint sind damit Gebäudefassaden, die mehr können als nur die Fenster tragen. Solarpanels wandeln einstrahlendes Sonnenlicht in elektrische Energie um. Und GiPV-Fassaden haben noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten: Sie können unter anderem als Wärme- und Schalldämmung oder als Lichtlenkung verwendet werden.

Allerdings ist die Technik noch wenig verbreitet. Vor allem ästhetische Einwände verhindern häufig ihre Verwendung bei anstehenden Fassadenrenovationen.

Vielfältige Möglichkeiten für Bauherren und Architekten

In der Schweiz wird diese Technologie nur ungenügend umgesetzt, findet Emmanuel Rey, Professor an der ETH in Lausanne. Würden die Fassaden von Sanierungsprojekten mit GiPV aufgewertet, könnte dies einen wichtigen Schritt zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 darstellen. Mit dieser neuen Technologie zur Integration von Photovoltaikanlagen in Gebäude haben Bauherren und Architekten nun ein breites Spektrum an Möglichkeiten, architektonische Qualität mit der Notwendigkeit einer nachhaltigen Energieerzeugung zu verbinden.

Im Unterschied zu Solaranlagen auf Dächern ist der Einsatz von GiPV komplizierter zum Berechnen. Die Forschenden schlagen darum vor, die GiPV-Integration bereits in einer frühen Phase des Projekts aufzugleisen. Parallel dazu empfehlen sie auch, den Architekten und Planern 3D-Stadtpläne zur Verfügung zu stellen. In diesem Modell wären unter anderem die Sonneneinstrahlung und Vegetation der Umgebung eingetragen. Solche Parameter würden es ermöglichen, die strategisch günstigsten Standorte für photovoltaische Anlagen besser zu finden.

Der Aufwand zahlt sich aus

Wie sich unterschiedliche Sanierungsprojekte mit GiPV in der Praxis bewähren, zeigt eine Studie in Neuchâtel. Rey und seine Forschenden haben anhand dieser mittelgrossen Schweizer Stadt an fünf Gebäuden untersucht, wie sich GiPV in der Realität auswirkt. Dazu unterzogen sie die unterschiedlich alten Häuser drei verschiedenen Sanierungsmodellen: von einer sanften GiPV-Renovierungsstrategie mit dem Ziel, den Ausdruck des Gebäudes zu erhalten und gleichzeitig seine Energie zu verbessern, bis zu einer GiPV-Sanierung gemäss den Prinzipien der 2000-Watt-Gesellschaft und den Anforderungen der Energiestrategie 2050. Die dritte Sanierungsstrategie liegt zwischen diesen beiden Extremvarianten.

Wenn schon sanieren, dann richtig

Obwohl die Anfangsinvestitionen in Sanierungsprojekte mit GiPV höher sind als die Kosten für eine Sanierung ohne PV-Anlage, lohnt sich die Mühe langfristig gesehen. Die Amortisationszeit sowohl für nicht erneuerbare Primärenergie- als auch für Treibhausgasemissionen ist deutlich kürzer als die erwartete Nutzungsdauer einer gebäudeintegrierten Photovoltaikanlage. Die Gründe sind unter anderem tiefere Energiekosten und steuerliche Anreize für GiPV-Sanierungen.

Ausserdem gehen die Forschenden davon aus, dass die Kosten für GiPV-Sanierungen in den kommenden Jahren fallen werden. So gesehen sind diese Sanierungen also nicht nur ein effizienter Beitrag zur Erreichung der Umweltziele. Auch finanziell gesehen werden sie sich inskünftig lohnen.

Ausgeklügeltes Stadtmodell

Für die Studie in Neuchâtel verwendete das Team gesteuert von Emmanuel Rey ein ausgeklügeltes 3D-Stadtmodell. Es enthält sämtliche für Sanierungsprojekte mit GiPV relevanten Daten. Ein solches Tool für die ganze Schweiz würde einen wichtigen Schritt in Richtung Energiestrategie 2050 bedeuten.