Design Photovoltaik: Schöne Dächer mit PV

• Gesteigerte Akzeptanz: Neue Photovoltaik-Produkte wie Solardachziegel steigern die Akzeptanz gegenüber der Verknüpfung von Design und Photovoltaik.
• PV-Produkte: Damit Photovoltaik die Ästhetik eines Hauses nicht beeinträchtigt und schöne Dächer entstehen, müssen passende PV-Produkte installiert werden.
• Design-PV-Panel: Photovoltaik spielt heute in vielen Energiekonzepten eine zentrale Rolle. Deshalb nimmt deren Bedeutung im Dach-Design stetig zu.
• Kombination: Solardachziegel und bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) vereinen Design und Photovoltaik.
• Teamwork: Für ein schönes Dach mit PV ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Bauherr:in, Architekt:in und Dachhandwerksbetrieb bei der Entscheidung, Planung und Umsetzung wichtig.
• Auszeichnungen: Verschiedene Design-Auszeichnungen zeigen, dass sich in der Solartechnik in den vergangenen Jahren sehr viel getan hat.

Design-Photovoltaik bedeutet, dass stromerzeugende Produkte ästhetisch ansprechender werden, mit architektonischen Elementen wie zum Beispiel Ziegeln verknüpft oder in diese integriert werden. PV-Anlagen werden heute nicht mehr nur Gebäuden hinzugefügt, sondern sind als gestalterische Elemente Teil der Baukonzepte und Gebäudestrukturen. Design-Photovoltaik unterscheidet sich damit von PV-Aufdachanlagen, die ohne jeden Anspruch an das Dach-Design erstellt und auf Dächern installiert werden. Ziel ist ein schönes Dach mit PV.

Neue Photovoltaik-Produkte wie Solardachziegel oder gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) steigern zudem die Akzeptanz gegenüber Photovoltaik. Schöne Dächer mit PV stärken das Ansehen von Design-Photovoltaik und damit ihre Relevanz in zeitgemäßen Energiekonzepten. Dadurch leistet PV-Design auch einen Beitrag zur Energiewende.

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Damit ein Haus mit Photovoltaik schön wird oder bleibt, muss eine Balance zwischen Funktionalität und Ästhetik gefunden werden. Moderne Dachdeckungen, etwa mit Solardachziegeln, stehen dabei im Mittelpunkt. Sie schaffen schöne Dächer.

Eine weitere Möglichkeit sind Solarfassaden. Mittlerweile gibt es Varianten, die so nahtlos in die Fassade integriert werden, dass man die PV-Anlage kaum erkennt. Das kann für Eigentümer:innen interessant sein, die am Design ihrer Fassade wenig bis nichts ändern, und doch von PV-Strom profitieren möchten.

Bei Solarjalousien befinden sich auf deren Lamellen kleine Solarpaneele, die Strom erzeugen. Einige Entwickler, wie das polnische Unternehmen Saule Technologies oder das ukrainische Startup SolarGaps, ließen sich dabei laut dem Enbw Magazin von der Natur inspirieren, und zwar von Sonnenblumen, die sich in Richtung der Sonne drehen - so wie die Lamellen ihrer Solarjalousien. Diese Funktion erzeugt nicht nur einen natürlichen, sondern auch einen ästhetischen Look.

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Anspruch an das PV-Design

Es ist noch nicht lange her, da standen Architekt:innen, die sich mit dem Thema Photovoltaik in ihrer Arbeit beschäftigten, manchmal Sorgenfalten im Gesicht. Noch im Jahr 2020 fiel unter Architekt:innen Fragen wie „Was ist Photovoltaik für euch – Gebäudetechnik oder Gestaltungselement?“ Für Dr. Burkard Schulze-Darup war damals schon klar, „dass wir uns an der Schwelle befinden, PV-Module als Mittel hochwertiger Architektur zu nutzen.“ Vorbei seien die Zeiten, „extrem teure Absorber mit aufwändigen und hässlichen Unterkonstruktionen oder gar als sonnennachgeführte Segel auf den Dächern zu installieren, um jede nur mögliche Kilowattstunde einzusammeln“, betonte der promovierte Architekt im Mieterstrom-Magazin von Solarimo. Die Herausforderung, „Photovoltaik mit hoher gestalterischer, gebäudetechnischer und wirtschaftlicher Qualität in die Siedlungsstrukturen zu integrieren“, werde in den nächsten Jahren „zur Selbstverständlichkeit“ werden, sagte er – und bezeichnete das auch als „unsere originäre Aufgabe“.

In der Vergangenheit seien Architekt:innen oft vor der Wahl zwischen Design und Energieeffizienz gestanden, schreibt der Schweizer Solartechnik-Anbieter Gama Photovoltaik. Dank der PV-Fortschritte in der Architektur sei dieser Kompromiss nicht mehr nötig. Kreative Freiheit und die Kreation nachhaltiger Gebäude schließen sich nicht mehr aus. Beispiele dafür sind neue Solarzellen-Techniken, wie etwa polykristalline Solarzellen, individuell formbare Solarpaneele, transparente Solarmodule, sowie bedruckbare, einfärbbare oder auch teildurchlässige Paneele. Auch Solardachziegel haben die Entwicklung hin zu schönen Dächern vorangetrieben. Sie sorgen für Effizienz und Ästhetik.

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Sanierungskonzept für das Dach oder Haus

„Architektur ist mehr als die Gestaltung von Gebäudehüllen”, heißt es im Klimadreh-Magazin des Schweizer Energieversorgers IWB. Photovoltaik spielt heute in vielen Energiekonzepten eine zentrale Rolle, weshalb ihre Einbettung in Sanierungskonzepten immer wichtiger wird. 

Die nachträgliche Einbindung von PV-Elementen ist nicht mehr nur über Dachsanierungen – zum Beispiel durch das Verlegen von Solardachziegeln – möglich, sondern auch über Sanierungen der Fassade. Die Solarindustrie hat sich diesbezüglich stark weiterentwickelt.

Das richtige Material

Solardachziegel sind eine Variante, Design mit Photovoltaik zu verbinden. Als gebäudeintegrierte Solardachlösung bieten sie eine attraktive und langlebige Alternative zu traditionellen Dachziegeln und Aufdach-Photovoltaikanlagen.

Eine weitere Möglichkeit sind BIPV-Lösungen. „Mehr als je zuvor rückt nunmehr die Nutzung der Gebäudehülle zur Stromerzeugung in den Fokus”, heißt es im Deutschen Architektenblatt 11.2023 unter dem Titel „Photovoltaik in der Fassade“.  

Thomas Stark, Professor für energieeffizientes Bauen an der Fakultät Architektur und Gestaltung der HTWG Konstanz, begleitet das Thema BIPV seit rund 25 Jahren. Er sagte im Deutschen Architektenblatt: „Das Produktangebot hat sich deutlich verändert. Es sind farbige und bedruckte Module in individuellen Abmessungen verfügbar und die Erträge der Solarzellen konnten gesteigert werden.“ Da früher standardisierte Solarzellen mittlerweile halbiert, gedrittelt oder geschindelt werden können, entstehen „bedarfsgerechte modifizierte Zelldesigns”, welche die Effizienz weiter erhöhen.

Architekt Stefan Schramm erklärt, worauf es für ihn bei der Einarbeitung von Photovoltaikelementen ankommt. Damit eine PV-Dachanlage das Erscheinungsbild eines Hauses generell nicht störe, müsse es „möglichst kleinteilig sein, um auch komplexe Dächer, mit verschiedenen Dachteilen, Dachfenstern, Kaminen, Oberlichtern, Entlüftern etc. großzügig und homogen belegen zu können“, erklärte er im Autarq-Interview.

Beim Bau seines Gästehauses „DAS FLACHSHAUS“ im bayerischen Aidling gelang ihm mit den kleinformatigen, roten Solardachziegeln von Creaton mit Technologie von Autarq die „optisch schönste Lösung“. Die „schwarzen Flecken“, wie er klassische PV-Paneele nennt, kamen für ihn nicht in Frage.

Weitere Aspekte: Interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Akteure

Um das Gelingen von Design-Photovoltaik zu ermöglichen, ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Bauherr:in, Architekt:in und Handwerksbetrieben bei der Entscheidung, Planung und Umsetzung erforderlich. 

Für einen breiten Einsatz der BIPV müsse zudem die „Komplexität in der Planungs- und Bauphase verringert werden“, schreibt das deutsche Architektenblatt. Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Akteure sei noch nicht so weit verbreitet, zudem fehlten auch verlässliche Planungskennwerte über Kosten und Erträge, sodass jedes Projekt eine individuelle Ertragsermittlung erfordere.

Der weltweit ausgeschriebene „Architekturpreis Gebäudeintegrierte Solartechnik“ wurde vom Solarenergieförderverein Bayern e. V. ins Leben gerufen und mittlerweile bereits neunmal ausgelobt. Er hat sich über die Jahre zu einer Schnittstelle von Architektur und Solarenergie etabliert. Einer der Preisträger 2022 ist das Winter-Plusenergiehaus Sol’CH im schweizerischen Poschiavo (Kanton Graubünden). Das freistehende Zweifamilienhaus erzeugt auf 471 Quadratmetern an allen Außenflächen Strom, sprich auch über die Fassadenflächen. Darauf stützt sich auch das Architekturkonzept des Gebäudes. Mehr als 400 Solarmodule wurden design-gerecht verarbeitet – und liefern gehörig Strom. Laut Espazium, einer Onlineplattform für Baukultur, erzeugt das 2021 erbaute Gebäude nur während einzelner Schlechtwettertage im Jahr weniger Strom, als das Heiz- und Warmwasser­system sowie andere Geräte im Haushalts- und Wohnbereich verbrauchen. Selbst in den Wintermonaten werde Überschuss erzeugt. Für die Webseite solarchitecture.ch, die Informationen zur Integration von Photovoltaikelementen in der Architektur sammelt, ist es ein „Paradebeispiel der integrierten Photovoltaik“.

Der Kanton Graubünden hat dem Haus den Status eines Pilot- und Demonstrationsprojektes zugesprochen, weil es die maximale Nutzung erneuerbarer Energien verkörpert. Aufgrund der guten Balance zwischen Architektur und Energietechnik gewann es auch den Norman-Foster-Award 2022 der Solaragentur Schweiz.

Ebenfalls unter den Preisträgern 2022 ist das sogenannte terra.hub, ein Gemeinde- und Kulturzentrum im sächsischen Ursprung. Das eingeschossige Gebäude ist von vertikalen Holzlamellen ummantelt, und auf dem Satteldach sind 39 Standard-Solarmodule in drei Reihen montiert, zu denen noch 21 maßgefertigte PV-Module kommen. Die vollflächig mit PV-Modulen belegte Dachfläche weist keine Durchdringungen auf und sei „beispielhaft für den ländlichen Raum und selbstverständlicher Teil regionaler Baukultur“, findet die Solarwirtschafts-Fachmesse Intersolar.

In Wallhausen bei Konstanz wurde in 2023 und 2024 ein 70er-Jahre-Haus direkt am Bodenseeufer von Stephanie und Dominik Maier kernsaniert. „Skandi-Beachhouse“ haben die beiden den Stil getauft, der ihnen vorschwebte: eine Mischung aus skandinavisch-schlichtem Design und der Atmosphäre eines Ferienhauses an der Küste Kaliforniens. Teil des Design-Konzeptes sind auch Solardachziegel mit Technologie von Autarq. „Das Konzept ist innovativ und das Design fügt sich optisch perfekt in unser Konzept“, sagte Dominik Maier im Autarq-Interview. 

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Ein weiteres gutes Beispiel, wo Photovoltaik und Design miteinander verknüpft wurden, ist das sogenannte Haus B in der Nähe von Stuttgart. Entworfen wurde das Energie-Plus-Haus vom deutschen Architektenduo Katja Knaus und Benedikt Bosch. Besonders charakteristisch ist sein gebäudeintegriertes Design-Solardach, welches die Ästhetik des Hauses aufwertet. Die rund 3.300 Kilowattstunden Energie, die es erzeugt, reichen aus, um den Großteil des Gebäude-Gesamtverbrauchs zu kompensieren. 

Das Haus gehört dem Architekten Stefan Behnisch und wurde 2016 fertiggestellt. Behnisch, der klassische PV-Paneele für „architektonisch unschön“ hält, wollte ein schönes Dach, bei dem die wasserschützende Schicht „die PV ist, ohne eine zusätzliche Schicht“, erklärte er im Interview.

Nächstes Beispiel für eine gelungene Kombination von Photovoltaik und Design ist ein Wohnheim in Lindau am Bodensee, das umfassend saniert und erweitert wurde. Laut der Architektur-Fachzeitschrift Deutsche BauZeitschrift besteht die neue Fassade aus im Wechsel angeordneten Keramik- und Photovoltaikelementen. Das Resultat: eine besondere Schieferoptik der Keramikelemente.

Neben dem Architekturpreis Gebäudeintegrierte Solartechnik und dem Norman-Foster-Award zeichnen weitere Awards Design-Photovoltaik aus.

Deutschlands älteste unabhängige Design-Organisation, die iF International Forum Design GmbH, vergibt jährlich den international anerkannten iF DESIGN AWARD. Die Solardachziegel von Autarq gewannen diesen im Jahr 2023, dazu den German Design Award 2023 in der Kategorie „Excellent Product Design – Energy“ sowie den renommierten Red Dot Design Award in der Kategorie “Urban Design”. 

Bei Letzterem setzte sich das Produktdesign von Autarq bei über 20.000 Einreichungen aus 60 Ländern durch. Der Red Dot Design Award zählt zu den größten Design-Wettbewerben weltweit und blickt auf eine über 60-jährige Geschichte zurück.

Diese Design-Auszeichnungen zeigen, dass sich in der Solartechnik in den vergangenen Jahren sehr viel getan hat. Architekt Stefan Schramm betont, dass es lange Zeit kaum möglich gewesen sei, komplexe Dachflächen optisch anspruchsvoll, also vollflächig mit Photovoltaik, zu bedecken. „Es blieben immer Restflächen übrig, das sah irgendwie immer nach Stückwerk oder Notlösung aus.“
 Die Solardachziegel ersparten ihm dieses Dilemma. Er habe, betonte Schramm, „immer auf so eine Lösung gewartet.“