Gebäudeintegrierte Photovoltaik – kurz BIPV für Building-Integrated Photovoltaics – gewinnt bei Plusenergie- und energieeffizienten Bauprojekten zunehmend an Bedeutung. Damit stellt sich regelmäßig die Frage, ob eine Sonnenschutzfolie auf einer solchen Verglasung angebracht werden kann, um den thermischen Komfort im Innenraum zu verbessern. Die Antwort ist nicht pauschal. Erforderlich ist eine genaue technische Analyse der Wechselwirkungen zwischen Folie und Photovoltaiksystem.
Was ist eine BIPV-Verglasung?
Eine Photovoltaikverglasung ist ein aktives Bauteil der Gebäudehülle, das aus Sonnenstrahlung elektrischen Strom erzeugt. Im Unterschied zu Solarmodulen auf dem Dach ist sie architektonisch in das Gebäude integriert: Sie dient als lichtdurchlässige oder opake Fläche und übernimmt gleichzeitig eine bauliche und energetische Funktion.
Auf dem Markt gibt es mehrere Technologien mit unterschiedlichen Eigenschaften und Empfindlichkeiten:
- Monokristalline oder polykristalline Zellen, die zwischen zwei Glasscheiben als Verbundaufbau gekapselt sind und für opake oder semitransparente Module eingesetzt werden
- Dünnschichtzellen (CIGS, CdTe, a-Si), die als Schicht auf das Glassubstrat aufgebracht werden und semitransparente Verglasungen mit variabler Lichtdurchlässigkeit ermöglichen. Ihr spektrales Verhalten unterscheidet sich je nach Hersteller und Formulierung; allgemeine Daten zu diesen Technologien müssen am konkreten Modul überprüft werden.
- Perowskitzellen und weitere aufkommende Technologien, deren kommerzieller Einsatz noch begrenzt ist und zu denen bislang nur wenige Felddaten vorliegen
Jede Technologie reagiert anders auf Wärme, Licht und Verschattung. Vor einer Änderung ist daher eine Prüfung durch den Hersteller erforderlich.
Warum eine Sonnenschutzfolie problematisch sein kann
Eine Sonnenschutzfolie soll die Durchlässigkeit der Sonnenstrahlung – insbesondere der für die Erwärmung relevanten nahen Infrarotstrahlung – reduzieren und gleichzeitig eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht bewahren. Bei einer herkömmlichen Verglasung ist diese Reduzierung ein Vorteil. Bei einer BIPV-Verglasung greift sie jedoch unmittelbar in die Stromerzeugung ein.
Folgende Wechselwirkungen müssen berücksichtigt werden:
- Verringerung der momentanen Leistung: Photovoltaikzellen wandeln Sonnenstrahlung in Strom um. Jede Folie, die die solare Transmission – beschrieben durch den Kennwert Tts – reduziert, verringert die für die Umwandlung verfügbare Energie und damit die momentan erzeugte Leistung. Die Auswirkung auf den Jahresertrag hängt von der Gebäudeausrichtung, der Einstrahlung und der solaren Transmission (Tts) der gewählten Folie ab.
- Veränderung des Lichtspektrums: Bestimmte Photovoltaiktechnologien reagieren empfindlich auf bestimmte Spektralbereiche. Eine Folie, die einzelne Wellenlängen filtert, kann die Leistung je nach eingesetzter Technologie überproportional beeinflussen.
- Teilverschattung: Bei unterschiedlichen Folientransparenzen oder einer ungleichmäßigen Montage kann es zu partieller Verschattung kommen. Dadurch kann die Leistung lokal durch einen Hotspot sinken. Dabei verhält sich eine Zelle mit zu geringer Beleuchtung wie ein Widerstand und gibt Wärme ab, wodurch der gesamte Stromkreis geschädigt werden kann.
- Erhöhung der Oberflächentemperatur: Bestimmte reflektierende Folien können Energie zur Verglasungsoberfläche zurückwerfen und deren Temperatur erhöhen. Bei Zellen auf Siliziumbasis sinkt die momentane Leistung mit steigender Temperatur. Oberhalb von 25 °C wird dieser Rückgang für diese Technologiefamilie häufig mit etwa 0,4 bis 0,5 % pro Grad Celsius angegeben. Der konkrete Temperaturkoeffizient hängt jedoch vom Hersteller und den Spezifikationen des jeweiligen Moduls ab.
- Auswirkungen auf die Leistungsgarantie: Hersteller von BIPV-Modulen knüpfen ihre Garantien in der Regel an eine Nutzung gemäß ihren technischen Vorgaben. Eine nicht vorab freigegebene Folie kann diese Konformität verändern. Die Bedingungen unterscheiden sich je nach Vertrag und Hersteller; nur eine schriftliche Abstimmung mit dem Modulhersteller schafft hier Klarheit.
Fälle, in denen Kompatibilität möglich sein könnte
Es gibt keine allgemeingültige Regel, die jede Folie auf jeder BIPV-Verglasung ausschließt. Einige Szenarien verdienen eine vertiefte Prüfung:
- Folie auf der Innenseite eines BIPV-Moduls mit äußerer aktiver Seite: Wenn die Innenseite aus gewöhnlichem Glas ohne elektronische Komponenten besteht, kann eine dekorative oder leicht getönte Folie auf der Raumseite die momentane Leistung und den Jahresertrag möglicherweise nur gering beeinflussen. Die thermischen Auswirkungen müssen trotzdem bewertet werden.
- BIPV-Module mit geringer Zelldichte: Bei bestimmten semitransparenten Verglasungen mit Abständen zwischen den Zellen kann der freie Glasbereich eine mögliche Montagefläche für eine Folie mit hoher solarer Transmission (hohem Tts-Wert) darstellen.
- Werkseitig integrierte Folie: Einige Hersteller bieten BIPV-Module mit bereits bei der Fertigung integrierter Oberflächenbehandlung an, die den Jahresertrag möglichst wenig beeinträchtigt.
Vorgehen vor jeder Entscheidung
Bei jedem Projekt, in dem eine Folienmontage auf einer BIPV-Verglasung erwogen wird, empfiehlt sich folgendes Vorgehen:
- PV-Technologie des Moduls bestimmen (Zellen, Anordnung, aktive Seite)
- Vollständige technische Dokumentation des BIPV-Herstellers einholen
- Den Hersteller kontaktieren und eine schriftliche Stellungnahme zur Kompatibilität mit einer Sonnenschutzfolie anfordern
- Wenn möglich, die Ertragseinbußen simulieren und dabei den Kennwert der solaren Transmission (Tts) der vorgesehenen Folie berücksichtigen
- Auf einer begrenzten Fläche einen instrumentierten Test mit Messung der Leistung vor und nach der Montage durchführen
- Es wird dringend empfohlen, die Folie erst nach einer schriftlichen Zustimmung des BIPV-Herstellers und entsprechend dessen technischen Vorgaben zu montieren. Diese Zustimmung kann Voraussetzung für den Erhalt der Leistungsgarantie sein.
Weitere Informationen zur solaren Steuerung mit Folien finden Sie im Beitrag Halten Sonnenschutzfolien die Wärme ab?. Als Beispiel für eine leistungsfähige Sonnenschutzfolie für Standardverglasungen – nicht für BIPV-Anwendungen – zeigt die Sonnenschutzfolie Solar 80 C, welche Werte bei Lichtdurchlässigkeit und Gesamtenergiedurchlassgrad auf einer herkömmlichen Verglasung erreichbar sind.