Gebäudeintegrierte Photovoltaik
Werbung, die mit Building Integrated Photovoltaics fastb idfentisch ist -- Karl-Heinz 15:53, 10. Sep. 2010 (CEST)
Gebäude Integrierte Photovoltaik (GiPV), meist auch BiPV (Building Integrated Photovoltaik) genannt, steht für die Integration von Photovoltaik Lösung in die Gebäudehülle, wobei nicht nur die klassische Energiegewinnung (Umwandlung von Sonnenlicht in Strom) sondern auch weitere Funktionen gewünscht werden. Die Fachgruppe „Photovoltaik in Gebäuden“ [1] 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, Ästhetik und Design, Abschattung & Sichtschutz, Schalldämmung, Elektromagnetische Schirmdämmung, Lichtlenkung- und Leitung und Einbruchsschutz sein.
Einsatzbereich von GiPV/BiPV
BiPV wird im Bereich der Dachintegration, der Fassaden-, Fenster- und Verschattungs-Lösungen 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 Gesamt-Erscheinungsbild zu erreichen.
Herausforderungen von GiPV/BiPV
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.
Lösungen für GiPV/BiPV Anwendungen
Grundsätzlich gibt es 2 Varianten von Technologien die für Module für BiPV genutzt werden können:
Diese 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. Kristalline Module offerieren heute die höchste Effizienz (12-15%) bei optimaler Ausrichtung. Im BiPV ist meisten jedoch eine solche optimale Ausrichtung (z.B. Fassade mit vertikaler Ausrichtung) nicht gegeben. Des Weiteren sind kristalline Lösungen sehr anfällig gegenüber Verschattungen und eine Reduktion der Leistung bei hohen Temperaturen die in Gebäudeanwendungen häufig vor kommen. Daher ist es ratsam ein Simulationssoftware zu wahren Energieausbeute (z.B: PV-Sol) einzusetzen. Kristalline Lösungen haben einen hohe Variabilität in der Verpackungsmaterial Auswahl 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.
Diese werden auf ein Substrat (meistens Glas) aufgetragen. Bei der Glas-Substrat Variante ist eine Größenvarianz nur sehr eingeschränkt möglich. Auch die Materialaußwahl 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 Dünnfilm 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 uns sehr leichte Lösungen (Kunststoff/Kunststoff) anzubieten. Dünnfilm Lösungen haben derzeit Effizienzen von 6 – 12 % abhängig von der verwendeten Technologie und habe auch eine relative bessere Ausbeute bei suboptimaler Ausrichtung (Streulicht, Schwachlicht) und sind in ihrer Leistung weniger tempearturabhängig.
Treiber für GiPV/BiPV
Verschiedene Mechanismen sind Treiber für den vermehrten Einsatz von GiPV/BiPV: Getrieben von den 20-20-20-Zielen und dem Wunsch energie-autarke Gebäude zu förern werden in manchen Ländern (z.B. Italien, Frankreich) zusätzlich zu den Einspeisevergütungen (siehe Deutschland EEG erhöhte Tarife für GiPV/BiPV angeboten . Parallel dazu werden die Gebäuderichtlinien bezüglich energetischem Verhaltens sukzessive angezogen. In Deutschland steht hier die ENEV als Referenz zur Verfügung die auch europaweit als Basis zum Einsatz kommt.
Hersteller von GiPV/BiPV Modul Lösungen
Anbei eine Auswahl von Herstellern von PV Modulen für den BiPV Bereich:
Schott Solar Kristalline + Dünnfilm
Odersun AG Dünnfilm auf Kupferband
Würth Solar Kristalline
Ertex Solar Kristalline
Referenzen
Bundesverband Bausysteme: http://bv-bausysteme.de/tl_files/bv-bausysteme/downloads/Positionspapier_BIPV_e.pdf
Gebäudeintegrierte Photovoltaik, Ein Handbuch; Roberts, Simon, Guariento, Nicolò; 2009, 184 S. 96 Abb. in Farbe., Softcover; ISBN: 978-3-7643-9949-8