Solararchitektur – mehrals nur Photovoltaik auf dem Dach
Noch wird das Energiepotenzial der Sonne zu wenig genutzt. Es mangelt insbesondere an Solarfassaden, die im Winter vergleichsweise hohe Stromerträge erzielen.
Energiezukunft
Text: Nicolas Gattlen | Fotos: Architekturbüro Kämpfen und Partner
Photovoltaik ist der grösste Hoffnungsträger für die Energiezukunft der Schweiz. Allein das Potenzial im bestehenden Gebäudepark ist riesig: Geeignete Schweizer Hausfassaden könnten gemäss einer Untersuchung im Auftrag des Bundesamts für Energie rund 17 Terawattstunden (TWh) Solarstrom pro Jahr erzeugen, geeignete Dächer etwa 50 Terawattstunden. Dies entspricht circa 110 Prozent des aktuellen Stromverbrauchs der Schweiz. Das Fassadenpotenzial ist von besonderem Interesse, weil aufgrund der senkrechten Ausrichtung vergleichsweise hohe Wintererträge auf diesen Flächen zu erwarten sind. Deren Nutzung stösst auch bei Architekturschaffenden auf immer grösseres Interesse, da die Vielfalt der Photovoltaik-Module bezüglich Farben, Texturen und Formen stetig wächst. Die neue Generation der Building-Integrated Photovoltaics (BIPV) beziehungsweise Energy Positive Glazing (EPoG) ermöglicht hochwertige gestalte
rische Lösungen und kann als eigenstän-diger Baustoff für Fassaden, Brüstungen, Fensterläden, Lamellen, Vordächer und Dächer verwendet werden.
Winterstrom wird zum Problem
Allerdings hinkt die gebaute Realität dem Solarpotenzial hinterher: 2024 wurden in der Schweiz gemäss der Statistik des BFE nur 309 Solarfassaden verbaut (erfasst werden ausschliesslich Netzverbundanlagen) – zum Vergleich: Im selben Jahr kamen mehr als 55 000 neue Dachanlagen hinzu (Netzverbund). In der Summe wurden per Ende 2024 Solarpanels mit einer Leistung von circa 8,2 Gigawatt installiert. Sie deckten 10,4 Prozent des Schweizer Strombedarfs 2024 ab. Für das Jahr 2025 rechnet man mit einer Stromabdeckung von 14 Prozent (genaue Zahlen liegen noch nicht vor). Der Bundesrat sieht vor, dass dieser Anteil in den nächsten fünf Jahren nochmals mehr als verdoppelt werden soll. Dieses Ziel ist umso ambitionierter, weil der Strombedarf unter anderem mit der E-Mobilität und dem Zubau von Wärmepumpen steigen wird.
«Im Sommerhalbjahr werden wir in 10, 20 Jahren ausreichend Strom aus Photovoltaik haben», glaubt Beat Kämpfen, Architekt mit jahrzehntelanger Erfahrung im Solarbau (siehe Interview, S. 17). «Der Winter aber wird zu einem gigantischen Problem. Die meisten Photovoltaik-Dachanlagen im Mittelland liefern dann maximal halb so viel Energie wie im Sommer. Es braucht deshalb auch Solarfassaden. In diesem Bereich aber tat sich in den letzten Jahren zu wenig.»
Solarfassaden gewinnen an Attraktivität
Photovoltaik-Anlagen sind heute umso rentabler, je höher der Eigenverbrauch ist: Es lohnt sich also, diesen zu optimieren. Im Winter ist der Energieverbrauch höher, was das Potenzial der Solarfassade besonders interessant macht. Der Strom aus der Photovoltaik-Anlage lässt sich dann zum Beispiel für den Betrieb von Wärmepumpen nutzen. Um den Anteil des Eigenverbrauchs weiter zu erhöhen, kann die Photovoltaik-Anlage mit einem Batteriespeicher oder einer bidirektionalen Ladestation für E-Fahrzeuge kombiniert werden.
Im Altbau ist eine Solarfassade (Photovoltaik/Solarthermie) besonders wirtschaftlich, wenn eine energetische Gesamterneuerung ansteht. Energetische Modernisierungen stellen oft die Gebäudehülle in den Fokus. Doch statt sie nur besser gegen Wärmeverluste zu schützen, lässt sich die Hülle auch aktivieren, das heisst: mit Solarpanels versehen. Auch die geplante Umstellung auf eine Wärmepumpe kann ein Initiator sein für die Installation einer Solarfassade. Eine Wärmepumpe benötigt zusätzlichen Strom, den die Photovoltaik-Anlage zu einem Teil liefern kann. Der Jahresertrag der Photovoltaik ist zwar am Steildach deutlich höher. Dafür liefert die Fassade übers Jahr verteilt gleichmässig Strom und in den Wintermonaten deutlich mehr als das Dach.
Die Planung einer Solarfassade ist komplex und aufwendig, doch haben verschiedene Architekturbüros bereits gezeigt, was diesbezüglich möglich ist. Karl Viridén+Partner etwa verwandelte das Bürogebäude von Flumroc in einen vorbildlich gestalteten Plusenergiebau. Auch die Sanierungsprojekte von Kämpfen Zinke+Partner (z. B.«Apartmenthaus 1970» in Schwamendingen), von arento (Hochhaus auf dem Wattbuck in Effretikon) oder von René Schmid Architekten (MFH Obere Wallisellerstrasse in Opfikon ZH) sind zukunftsweisend.
«Die Planung einer Solarfassade ist sehr komplex»
»Auf den Schweizer Dächern werden eifrig Solaranlagen installiert, an den Fassaden aber tut sich diesbezüglich wenig. Haben Sie eine Erklärung dafür?
Beat Kämpfen: Viele Bauherren scheuen die Mehrkosten einer Solarfassade, ob-schon sich diese innert 15 Jahren amortisieren. Aber auch die Architekturschaffenden sind zurückhaltend. Da spielt sicher die Angst vor neuen Materialien mit. Nicht aus ästhetischer Sicht, sondern aufgrund technischer Aspekte. Die Planung einer Solarfassade ist sehr komplex und erfordert viel Fachwissen. Man braucht dazu einen Fassaden- oder Photovoltaik-Planer. Damit verlieren die Architekten ihr letztes «Refugium», wo sie sich noch frei verwirklichen können.
»Was macht die Planung so komplex?
Photovoltaik funktioniert wie ein Garten-schlauch. Wenn ich auf einen Schlauch trete, fliesst kein Wasser mehr. Genauso ist es, wenn ein Solarmodul beschattet ist. Dann fliesst in allen damit verschalteten Modulen kein Strom mehr. Eine gute Planung der Verschaltungen ist also äusserst wichtig und ziemlich herausfordernd. Zudem müssen die Module gut hinterlüftet sein, damit sie möglichst kalt bleiben. Zu bedenken ist schliesslich, dass die Verkabelungen korrodieren und Anschlussboxen und Steckverbindungen kaputt gehen können. Das muss man entsprechend planen und an den langfristigen Unterhalt denken.
»Was ist bei der Architektur zu beachten?
Wir müssen uns vom Postulat des kom-pakten Bauens befreien. Die einfache «Kiste» mit dem sehr guten Oberflä-chen-Volumen-Verhältnis hat zwar ge-ringe Energieverluste, sie steht aber der Forderung nach «mehr Solarenergie im Winter» entgegen. Für die winterliche Energiegewinnung sind fächerförmige Häuser mit einer möglichst grossen Fläche mit Südost- bis Südwestausrichtung optimal. Damit gewinnt man in der Summe mehr Energie als man verliert.
»Wie lässt sich die «passive Solarenergienutzung» optimieren?
Hier gilt es ein Gleichgewicht zu finden zwischen solarem Wärmegewinn und sommerlichem Hitzeschutz. Die Solar-wärme lässt sich gut über Fenster von Südosten bis Südwesten ins Haus holen; gleichzeitig muss das Haus vor der steilen Sommersonne geschützt werden. Mit Storen und Vordächern bekommt man das gut hin
Beat Kämpfen
Pionier im Bereich der Solararchitektur
