PV wird unsichtbar – Wenn die Fassade Strom produziert

Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) auf Dächern sind mittlerweile gang und gäbe – auf Neubauten und bestehenden Gebäuden. Immer häufiger werden Solarpanels aber auch an Fassaden, Brüstungen oder Geländer montiert. Energeiaplus zeigt anhand von konkreten Bauprojekten, wo die Herausforderungen und Chancen liegen. PV an Fassaden ist auch Thema am 5. Symposium «Solares Bauen» vom 26. September 2023, das durch das BFE-Programm Energie Schweiz unterstützt wird.

Suva steht in weissen Kleinbuchstaben am fünfstöckigen Bürogebäude in der Nähe des Paradeplatzes in Zürich: An der Fassade des Gebäudes aus den 1960er-Jahren fallen die Fensterfronten auf und die dunklen Brüstungsbänder zwischen den einzelnen Stockwerken. Die Gebäude gegenüber spiegeln sich darin. Nichts deutet indes darauf hin, dass die sechs Brüstungsbänder Strom produzieren können.

Die dunkelblauen Solarpanels, die im Zug der Gesamtsanierung des Gebäudes angebracht wurden, sind massgefertigt, so dass sie sich unauffällig in die Fassade einfügen. Laut dem Zürcher Architekturbüro SPPA Architekten ist es das erste Mal, das in der Stadtzürcher Kernzone ein Bauvorhaben mit PV-Fassadenelementen bewilligt wurde.

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Das Bürohaus, das aus zwei aneinandergrenzenden Gebäudeteilen besteht, steht nicht unter Denkmalschutz. Der Charakter der Fassade sollte indes erhalten bleiben, so dass die beiden Gebäudeteile auch nach der Sanierung fürs Auge eine Einheit bilden (siehe Bild). Der Teil mit den neuen PV-Elementen sollte sich also nicht von der Original-Glas-Aluminium-Fassade des anderen Teils abheben.

Zusätzlich zur Fassade wurden auch auf dem Flachdach PV-Panels montiert – ebenso an der Fassade des neuen Dachaufbaus, in dem die neue Technikzentrale untergebracht ist. Pro Jahr rechnen die Planer mit rund 160 MWh Sonnenstrom, der vorab für den Eigenverbrauch vorgesehen ist.

Die solare Architektur ist auch Thema des 5. Symposiums «Solares Bauen». Praxisnahe Fachbeiträge zeigen, was die Photovoltaik für die architektonische Integration bietet. Die Veranstaltung wird vom Fachverband Swissolar, der Fachzeitschrift für Architektur und Bau TEC21, dem Schweizerischen Ingenieur- und Architektenverein SIA, solarchitecture.ch sowie der Professur Architektur und Gebäudesysteme der ETH Zürich organisiert. Hier geht’s zum Programm.

Immer häufiger wird die ganze Fassade von Gebäuden mit PV-Modulen ausgerüstet, ohne dass die Panels als solche von aussen erkennbar sind. Möglich machen es Module (auf amorpher Silikatbasis) mit matter Oberfläche, deren Farbe unterschiedlich gewählt werden kann. Eine solche Fassade wurde an einem Wohn- und Bürohaus im Stadtkreis 6 in Zürich vom Architekturbüro Viridén + Partner realisiert.

Insgesamt liefern Fassaden- und Dachflächen dieses Gebäudes so viel Solarstrom, dass die jährliche Energiebilanz für Bereitstellung des Raumklimas, Beleuchtung und weitere Anwendungen in den 30 Wohn- und Büroeinheiten positiv ausfällt und knapp ein Fünftel der Stromproduktion als Überschüsse ins Stromnetz des Stadtzürcher Energieversorgers ewz eingespeist werden kann.

Die Kombination von PV-Anlagen auf dem Dach und den Fassaden trägt zudem dazu bei, die Stromproduktion im Jahresverlauf zu erhöhen und insbesondere die Ertragsmaxima ab Frühling bis Herbst auszuweiten. Beim Projekt am Schaffhauserplatz in Zürich wurde zudem ein intelligentes Energiemanagement eingesetzt und so der Eigenverbrauch optimiert.

Im Video erläutern der Architekt des Gebäudes, der PV-Hersteller sowie der Smart-Grid-Spezialist von ewz die Besonderheiten und Chancen dieser Glasfassaden.

Auf der Seite von solarchitecture finden sich weitere Beispiele von Solar-Fassaden.

Wie verbreitet ist die Installation von PV an Gebäude-Fassaden in der Schweiz? Energeiaplus fragt nach bei Andreas Hekler. Er ist stellvertretender Geschäftsführer von Swissolar, der Branchenorganisation für alles rund um Solarenergie.

Andreas Hekler: Von der gesamten im Jahr installierten Leistung machen die PV-Fassaden immer noch einen kleinen Teil aus. Die Schweiz nimmt aber eine Vorreiterrolle bei diesem Thema ein und steht weltweit an der Spitze bezüglich installierter Leistung und architektonischer Integration. Schliesslich liegt in der dicht besiedelten Schweiz das Solarpotential an Gebäuden zu einem Viertel an Fassaden. Vertikal installierte PV-Elemente sind wichtig für die Produktion von Winterstrom, den wir in der Schweiz dringend benötigen.

Andreas Hekler ist stellvertretender Geschäftsführer bei Swissolar.

Insbesondere bei Neubauten sind Solardächer, -ziegel, -Fassaden oder auch Balkongeländer schon fast Standard. Täuscht dieser Eindruck?

Photovoltaik spielt ihre Stärke vor allem dann aus, wenn die Nutzung der Technologie früh im Projektprozess definiert wird. So kann in der Projektgestaltung darauf eingegangen werden und beispielsweise die Gebäudehülle passend geplant oder die Nutzung und der Verbrauch der Energie gut aufeinander abgestimmt werden. Dieser Ausgleich soll in Zukunft nicht nur im Gebäude oder Nebengebäude möglich sein, sondern auch in einem näheren Umkreis geschehen. Im Gesetz für eine sichere Stromversorgung mit erneuerbarer Energie (Mantelerlass) sind sogenannte lokale Elektrizitätsgemeinschaften vorgesehen. Diese bieten noch mehr Möglichkeiten für die lokale Nutzung der dezentral produzierten Solarenergie. Solche gut und umfassend geplanten Projekte machen dann ökologisch, wirtschaftlich und bezüglich effizienter Netznutzung Sinn.

Wie sieht es bei Sanierungen aus?
Es gibt erste Projekte, wo eine Sanierung der Fassade mit einem Austausch der Keramik- oder Aluplatten durch Photovoltaikelemente erfolgreich umgesetzt wurde. Ein Beispiel ist das Gesamtsanierung des Gewerbehauses Josefstrasse 84, Zürich von BKG Architekten oder das hier vorgestellte Gebäude der SUVA Zürich. Geeignete Flächen gilt es zu nutzen, auch aus städte- oder landschaftsplanerischer Sicht. So sollte eine Sanierung durch PV-Module beispielsweise bei einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade immer in Betracht gezogen werden. Solarerprobte Architektinnen und Planer können den Bauherrschaften eine solche Eignung gut aufzeigen.

Wie effizient sind PV-Panels an Fassaden im Vergleich zu jenen auf Dächern?

Je nach Ausrichtung der PV-Elemente nach Himmelsrichtung ändert sich die Produktionskurve. Es ist wichtig, dass die Flächen so ausgerichtet werden, dass sie für das entsprechende Gebäude, das entsprechende Quartier respektive entsprechend dem Gesamtenergiesystem ausgerichtet werden. Somit geht es auch nicht primär darum, das Maximum an Energie zu erzielen, sondern dann zusätzliche Energie zu produzieren, wann sie auch gebraucht wird. Das gilt nicht nur verteilt über den Tag, sondern auch über das Jahr. Wie erwähnt, passen da die PV-Fassaden gut in den Produktionsmix. Beispiel:  Eine südorientierte Solarfassade produziert etwa 30% weniger als eine Dach-Anlage mit 30° Neigung. Aber fast die Hälfte dieses Ertrags fällt im Winterhalbjahr an.

Wo sehen Sie die Herausforderungen bei PV-Anlagen an Fassaden?

Es gibt eine wachsende Anzahl guter Projekte, welche aktuell geplant oder gebaut werden. Als vergleichsweise junge Technologie müssen die Prozesse effizienter und besser kalkulierbar werden, weshalb es Standards in den relevanten Themen braucht. Dies zeigt sich beispielsweise bei den Brandschutzvorschriften. Swissolar erarbeitet zurzeit ein Stand-der-Technik-Papier, dank dem die meisten PV-Fassaden ohne Brandtests realisierbar sein sollen.

Die grösste Herausforderung für PV-Anlagen an Fassaden ist es jedoch, dass wirklich auf die Themen des solaren Bauens eingegangen wird, d.h. es braucht die Zielvorgabe der Bauherrschaften, PV Strom an den Gebäuden erzeugen zu wollen, und es braucht erfahrene Architektinnen, Planer und Installateurinnen, die diese Projekte auch umsetzen.

Vor allem ist es auch wichtig, dass sich die Baukultur so verändert, dass man sich der Dringlichkeit der Anpassungen an Klimawandel oder Sicherung der energetischen Versorgungssicherheit mit erneuerbaren Energien bewusst ist. Dies wird dazu führen, dass noch weitere innovative Projekte umgesetzt werden, wie sie dieses Jahr am Symposium Solares Bauen gezeigt werden können.

Text und Interview: Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie
Bilder suva-Haus: Zeljko Gataric / SPPA Architekten
Video Gebäude Schaffhauserplatz: BFE