Wenn Hausdächer Strom produzieren

Die Photovoltaikmodule der Firma Designergy erzeugen Strom und schützen das Gebäude vor Wärme und Wasser. © KEYSTONE / TI-PRESS / PABLO GIANINAZZI

Statt Photovoltaik-Anlagen zusätzlich auf Dächern zu montieren, können Dächer selbst aus integrierten Photovoltaik-Modulen gebaut werden: Diese innovative Lösung wird von einigen Schweizer Startups angeboten, darunter die Bündner Firma Designenergy. Das Unternehmen gewann den bedeutenden Energiepreis Watt d’Or, das Gütesiegel für Energieeffizienz.

Telefonieren, fotografieren, filmen, e-mails schreiben, im Internet surfen: All diese Dinge lassen sich heute mit einem einzigen Gerät, dem Smartphone, erledigen. Doch warum lässt sich ein ähnlich polyfunktionales Element nicht auch für den Bausektor erfinden? Diese Frage stellte sich Daniel Lepori, als er 2011 begann, sich mit integrierten Lösungen für die Photovoltaik zu beschäftigen.

Sechs Jahre später hat der Tessiner, der Materialwissenschaften studiert hat, nicht nur eine Lösung gefunden, sondern auch eine kleine Revolution im Bausektor angezettelt.

Ein Dach, drei Funktionen

Lepori gründete im Bündner Ort San Vittore die Firma DesignenergyExterner Link und entwickelt dort die Technologie TCR (Triactive Core Roof). «Es handelt sich um ein innovatives Dach, das drei Funktionen vereinigt: Wärmedämmung, Wasserdichtigkeit und Stromerzeugung durch Photovoltaik», erklärt Lepori.

Casa a Vezia (Tessin)Externer Link von DesignergyExterner Link von VimeoExterner Link.

Jedes Dachelement ist aus drei Lagen zusammengesetzt: Metall, Isoliermaterial (Steinwolle) und einem Photovoltaik-Paneel. «Das vorgefertigte Element wird direkt auf der Tragkonstruktion des Daches befestigt. Ein grosser Vorteil ist die leichte Montage: Dank unseres jüngsten Innovationsschritts können wir in fünf Minuten eine Fläche von 10 Quadratmetern abdecken.

Im Vergleich zu traditionellen Methoden birgt diese Installation keine Gefahr, das Dach zu beschädigen. Ausserdem können Energieverluste dank einer optimalen Wärmedämmung vermieden werden.

Weitere Vorteile der TCR-Module sind das Design und die hohe Anpassungsfähigkeit. «Statt eines Ziegeldachs, das teilweise mit Solarpanels abgedeckt wird, schaffen wir ein einheitliches Dach; zudem besteht die Möglichkeit, die Solarpanels auszutauschen, falls auf dem Markt leistungsfähigere Systeme auftauchen sollten», sagt Lepori. Die ersten TCR-Dachelemente waren mit der Tessiner Fachhochschule (SUPSI-ISAAC) im Rahmen eines Projektes der KTI (Kommission für Technologie und Innovation) entwickelt worden.

Im Jahr 2016 wurde auf einer Industriehalle von San Vittore erstmals ein TCR Dach montiert: 720 Quadratmeter Photovoltaik-Dachelemente mit einer Gesamtleistung von 90kW. Für den 39-jährigen Ingenieur Lepori war dies ein Meilenstein.

Dank dieses Werks erhielt die Firma Designenergy 2016 die prestigereiche Auszeichnung Watt d’Or  in der Kategorie «Erneuerbare Energien». Dieser Preis wird vom Bundesamt für Energie (BFE) vergeben. In der Begründung heisst es, Designenergy verdiene diesen Preis «für eine Weltneuheit, die nicht nur durch ihre einfache, rasche Installation, sondern auch durch ihr ansprechendes Design und durch tiefe Kosten besticht.»

«Ein TCR-Dach ist nur wenig teurer als ein normales Dach ohne Photovoltaik», sagt Lepori. Er beziffert den Aufpreis auf 5 bis 8% und rechnet zugleich vor, wie die Investition für ein solches Dach innerhalb von wenigen Jahren durch die Stromproduktion amortisiert werden kann. «Mit der gewonnenen Energie lässt sich eine Wärmepumpte betreiben, ein Elektroauto oder eine Batterie laden. Man kann aber auch einfach Geld verdienen, indem die erzeugte Energie ins Netz eingespeist wird. Mit dem TCR-Indachsystem wird das Dach vom Kostenfaktor zum Energielieferanten.»

Das faltbare Solardach kann zum Beispiel auf Parkhäusern verwendet werden. dhp technology

Farbe und Faltdach 

Die Integration von Photovoltaik in die Gebäudearchitektur beschränkt sich nicht aufs Dach. «Vieles spricht dafür, noch einen Schritt weiter zu gehen und Gebäude aus Komponenten zu bauen, die Strom produzieren und gleichzeitig eine konstruktive Funktion erfüllen», schreibt Benedikt Vogel in einer FachpublikationExterner Link des BFE über stromproduzierende Gebäudeteile.

Unter den Pilotprojekten dieser Art in der Schweiz existiert ein Mehrfamilienhaus in Zürich aus den 1980er-Jahren. Dank einer verspiegelten Fassade mit unsichtbaren Photovoltaik-Elementen konnte die Immobilie im Rahmen einer Sanierung in ein energie-produzierendes Haus umgebaut werden.

Das Startup-Unternehmen dhp technologyExterner Link hat seinerseits ein flexibles Solar-Faltdach entwickelt, während das Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEMExterner Link) in Neuenburg Panels mit unterschiedlicher Farbgebung erfunden hat. Erdfarbene Panels sind laut Benedikt Vogel besonders geeignet, um sie in historische Baudenkmäler zu integrieren.

Das eindrücklichste Beispiel der Schweiz befindet sich allerdings in Brütten im Kanton Zürich. Es ist das erste energieautarke MehrfamilienhausExterner Link. Dieses kommt komplett ohne externe Energieanschlüsse aus.

Technologie allein reicht nicht

Branchenexperten weisen darauf hin, dass gebäudeintegrierte Photovoltaik immer noch eine Nische im Baumarkt darstellt, auch wenn der Anteil wächst. Dies hängt einerseits damit zusammen, dass die Energieeffizienz dieser Nutzung geringer ist als bei klassischen Solarpanels. Andererseits gibt es in Bezug auf Form und Farbe klare Grenzen der Anwendung unter ästhetischen Gesichtspunkten.

Nach Angaben von Francesco Frontini, Direktor des Schweizer Kompetenzzentrums BiPV («Building integrated photovoltaics”) machte die gebäudeintegrierte Photovoltaik nicht einmal 1% der photovoltaischen Gesamtleistung aus.

Daniel Lepori von Designenergy ist der Auffassung, dass Technologie allein in diesem Sektor nicht ausreicht, um Erfolg zu haben. «Es gibt sehr viel Misstrauen in der Baubranche; Neuigkeiten setzen sich nicht so leicht durch.» Eine Verbindung beziehungsweise Durchmischung von Bauen und Photovoltaik werde noch skeptisch gesehen. «Doch ganz langsam merken wir eine kulturelle und technologische Wende», sagt Lepori.

Das Jungunternehmen aus San Vittore wird 2017 ein Dutzend Projekte mit TCR-Dächern installieren – von Einfamilienhäusern bis zu Fabrikhallen. Angestrebt wird eine Jahresproduktion und – installation von rund 50‘000 Quadratmetern Dachelementen.

Der Entscheid des Schweizer Volks, aus der Kernenergie auszusteigen und erneuerbare Energien verstärkt zu fördern, wird laut Lepori seiner Branche mit Sicherheit einen Schub verleihen: «In der Schweiz gibt es 1,5 Millionen Gebäude, die saniert werden müssen. Das Potential ist enorm.»

Sonnenenergie in der Schweiz

Solarenergie deckt in der Schweiz rund 2,5% des nationalen Strombedarfs. Dieser Anteil liegt höher als der weltweite Mittelwert (1,8%), aber niedriger als in mehreren europäischen Ländern wie Italien (7,3%), Deutschland (7%) oder Spanien (3,3%).

Gemäss dem Branchenverband Swissolar www.swissolar.chExterner Link sind Dächer und Fassaden besonders gut zur Produktion von Solarenergie geeignet – entsprechend einer Fläche von 200 Quadratkilometern. Langfristig könnte die an Gebäuden produzierte Sonnenenergie gemäss Swissolar bis zu 40% des aktuellen Strombedarfs in der Schweiz decken.

(Übertragung aus dem Italienischen: Gerhard Lob)