Wer sich für eine Photovoltaikanlage entscheidet, trägt aktiv zum Umweltschutz bei. Photovoltaikanlagen sind robust, fehlertolerant und relativ wartungsarm und führen zu einer Wertsteigerung der eigenen Immobilie. Und wer zudem den erzeugten Strom selbst verbraucht, macht sich unabhängig von Strompreissteigerungen des Energieversorgers. Der Eigenverbrauch ist mittlerweile in vielen Fällen wirtschaftlicher als die Einspeisung in das öffentliche Netz, da die hierfür gezahlte Einspeisevergütung nach dem EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) oft niedriger ist als der eingesparte Strompreis.

Projektierung von Photovoltaik-Anlagen aus unserem Hause

Wir unterstützen Sie bei der Realisierung Ihrer Photovoltaikanlage

  • von der Entwurfs- und Ausführungsplanung
  • über die Erstellung von Ausschreibungsunterlagen
  • bis hin zur Bauleitung und Abnahme
  • sowie auf Wunsch mit anschließendem Monitoring

Unser PV-Team, bestehend aus Architekten, Elektro- und TGA-Planern, Kaufleuten und einem Physiker bietet Ihnen eine fachkundige Beratung rund um Ihre PV-Anlage und unterstützt Sie mit folgenden Leistungen für gebäudeintegrierte und Flachdach-Photovoltaikanlagen:

  • Technische Planungen und Auslegungen, auch inkl. Blitz- und Überspannungsschutz möglich
  • Erstellung von Modul- und Wechselrichterauslegungen, Stringverteilungen, Zählerverteilungen, Übersichtsschaltplänen usw.
  • Verschattungssimulationen
  • Erstellung von Ausschreibungsunterlagen, Angebotsprüfung und Vergabeempfehlungen
  • Wirtschaftlichkeitsberechnungen
  • Zusammenstellung von Unterlagen für die EVUs
  • Projektleitung und Dokumentation
  • Monitoring
  • Thermografiemessungen zum Feststellen von Schwachstellen und Defekten

Planung gebäudeintegrierter Photovoltaikanlagen (GIPV)

Eine gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage kommt bei Neubauten, Dachsanierungen und Nutzgebäuden zum Einsatz. Die vollintegrierte Dacheindeckung kann mit Photovoltaik-Modulen, Dachfenstern, Solarthermie und Blindplatten für sonstige Dacheinbauten architektonisch gestaltet werden und verleiht dem Gebäude ein ästhetisch hochwertiges Erscheinungsbild.

Das Photovoltaik-Indachsystem finanziert sich durch die Stromproduktion selbst und amortisiert sich häufig schneller als aufdachmontierte PV-Anlagen, da hier - unter der Verwendung eines flugschneefesten Unterdachs - ein vollständig dichtes Dach erzeugt wird und damit die üblichen Dachdeckungskosten eingespart werden. Das Photovoltaik-Indachsystem ist zudem mit 16 bis 22 kg/m² nur halb so schwer wie ein Ziegeldach und findet damit auch auf Altdächern Verwendung. Mit nur geringen konstruktionsbedingten Veränderungen kann das System auch an Fassaden montiert und somit die Fassadenverkleidung eingespart werden. Darüber hinaus ist eine Kopplung von Photovoltaik und Solarthermie in Form von Hybridsystemen möglich.

Das Photovoltaik-Indachsystem ist ein flexibles und universelles Montagesystem, in dem alle marktüblichen rahmenlosen Qualitätsmodule zum Einsatz kommen können, d.h. die Photovoltaik-Module können unabhängig vom Hersteller und von der Zelltechnologie gewählt werden. Die Dach-Randbereiche werden mit passenden Blindplatten aus Alucobond, Faserzement oder Glas in jeweils passender Größe, Farbe und Stärke eingedeckt. Auch eine maßgeschneiderte Anpassung von Blindmodulen an Dachgrate und -kehlen sowie die Einbindung eines Schneefangs ist möglich.

Die Dichtigkeit der gebäudeintegrierten Photovoltaikanlage basiert auf dem altbewährten Überschuppungsprinzip. Der waagerecht verlaufende Modulüberstand ist mit einem 8-15mm hohen Spalt und einem Verlängerungsblech versehen. Dadurch bleibt der Modulscheibenübergang regendicht und Stauwärme kann erst gar nicht entstehen, weil das PV-Modul durch die Spaltöffnungen direkt entlüftet und gekühlt wird. Dies führt zu einer Leistungssteigerung gegenüber geschlossenen PV-Indachsystemen. Die Modulschienen sorgen mit einem integrierten Wasserablauf zusätzlich für die Dichtigkeit des Systems.

Die rahmenlosen Photovoltaik-Module sind frei von störenden Schmutzkanten und bleiben dadurch sauberer und leistungsfähiger. Die Module besitzen eine hagelschlagsichere und nahezu verwitterungsfreie Glasoberfläche und die Lebensdauer von Glas und der Alu-Edelstahl-Halterung ist unserer Meinung nach höher als die von herkömmlichen Dachziegeln. Dieses Photovoltaik-Indachsystem trägt somit zum dauerhaften Erhalt der Bausubstanz bei.

Vorteile einer gebäudeintegrierten Photovoltaikanlage
  • Entfall der Kosten für die Ziegeleindeckung
  • Regendichtes Solarsystem anstatt Dachziegel, Zink- oder Fassadenplatten
  • Vollständige, architektonische Integration von Photovoltaik, Dachfenstern, Solarthermie und sonstigen Dacheinbauten
  • Integration von modernen Tageslicht-Lenksystemen für Innenräume möglich
  • Höhere Lebensdauer von Glas und Aluminium gegenüber konventioneller Dacheindeckung
  • Einsparpotenziale in der Gebäudestatik aufgrund erheblich geringerer Eigenlast, dadurch auch für Sanierungen geeignet
  • Leistungssteigerung durch Hinterlüftung jedes einzelnen Moduls
  • Ertragssteigerung durch rahmenlose, schmutzkantenfreie Module
  • Unabhängigkeit von einzelnen Modulherstellern
  • Wirtschaftlichkeit auch auf Ost- und Westdächern
  • System auch für Fassaden geeignet
  • Weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch Kopplung von Photovoltaik und Solarthermie möglich
  • Für Dachflächen ab 100 m²

Wir übernehmen die Planung, Auslegung und Betreuung Ihrer architektonisch anspruchsvollen Solaranlage. Bei Interesse finden Sie hier unsere Kontaktdaten.

 

Innovative gebäudeintegrierte PVT-Anlage

Das PVT-System mit Vierfachnutzen: Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung in einem regendichten, gebäudeintegrierten System

Das oben beschriebene Indach-PV-System wurde zu einem PVT-Kollektorsystem (photovoltaisch-thermischer Kollektor) mit der gleichen ansprechenden Architekturerscheinung weiterentwickelt. Zusätzlich zur Stromerzeugung können nun auch Wärme und Kälte erzeugt werden. Dieser innovative Ansatz bietet großes Potenzial zur Flächen- und Kosteneinsparung sowie für hohe Energieeffizienz und ist bisher einzigartig.

Diese Erweiterung erfolgte im Rahmen eines FuE-Projekts, gefördert von der Bundesregierung (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand ZIM), unterstützt durch das Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH), unter Federführung durch unser Büro.

Neben den Testanlagen im FuE-Projekt befinden sich aktuell bereits zwei Anlagen für reale Gebäude in Planung.

PVT-Kollektoren stellen eine Kombination aus Photovoltaikmodulen und Wärmeübertragern (solarthermischen Kollektoren) dar. Bei dieser Entwicklung wird das PV-Modul auf einen Wärmeübertrager befestigt, indem es aufgelegt und geklemmt, aber nicht verklebt wird. Der Wärmeübertrager ist somit zugleich Montagebasis für die PV-Module.

Nutzungsmöglichkeiten des PVT-Systems (abhängig von Witterung und Systemausstattung)

  • Nutzung der Einstrahlung (Solarstrahlung) zur Stromerzeugung
  • Nutzung der Umweltwärme (Lufttemperatur, bei Unterkühlung)
  • Nutzung des Kollektors als Wärmequelle für eine Wärmepumpe. Durch die höheren Temperaturen der durch die Kollektoren gewonnenen Umweltwärme resultiert ein geringerer Strombedarf als z.B. bei einer Außenluftwärmepumpe
  • Nutzung des Kollektors als Kältequelle für eine (reversible) Wärmepumpe. Anders als ein Luftregister ist diese Kältequelle „geräuschlos“. An klaren Nächten kann eine Kollektortemperatur unterhalb der Lufttemperatur entstehen, was die Kälteleistung verstärkt bzw. die Effizienz der reversiblen Wärmepumpe ggü. einer Außenluftwärmepumpe verbessert.
  • Regeneration von Erdwärmekollektoren/ Erdwärmesonden. Erdreichwärmequellen können auch bei niedrigen Kollektortemperaturen regeneriert werden. Dies geschieht „passiv“, dafür ist keine Wärmepumpe nötig.
  • Nutzung ohne Wärmepumpe, ggf. anteilig, möglich zur Warmwasserbereitung (Kaltwasservorerwärmung) oder Schwimmbaderwärmung (passive Beckenwassererwärmung)

Aufbau eines photovoltaisch-thermischen Kollektors (PVT-Kollektor)

  1. PV-Modul
  2. Wärmetauscher
  3. Wärmetauscher mit Ausschnitt
  4. Tragschiene mit Höhenjustierung
  5. Modulwinkel
  6. Rohrsammler
  7. Klemmleiste

Das PVT-System umfasst einen unabgedeckten photovoltaisch-thermischen (PVT-) Kollektor sowie ein Montagesystem für die Dachintegration. Beim PVT-Kollektor werden Photovoltaikmodule mit rückseitigen solarthermischen Absorbern gekoppelt. In das Montagesystem können alle marktüblichen rahmenlosen PV-Qualitätsmodule verbaut werden. Im nD-Hybridsystem finden ausschließlichen PID-resistente PV-Module Einsatz. Dadurch wird die Gefahr von Leistungseinbußen durch Degradation von Anfang an vermieden. Es kann zwischen Dünnschicht und kristallinen PV-Modulen gewählt werden. Der Vorteil von kristallinen PV-Modulen liegt im höheren Wirkungsgrad. Die Vorteile von Dünnschicht PV-Modulen liegen in den geringeren Kosten und der farblich einheitlichen Oberfläche (keine Metallisierung/Bus Bars).

Die Vorteile einer Solar-Hybridanlage

  • Stromerzeugung durch Photovoltaik
  • Wärmeerzeugung durch Solarthermie
  • Wärmeerzeugung durch Ausnutzung der Umgebungstemperatur
  • Ein Modul für Strom- und Wärmeerzeugung, kein doppelter Platzbedarf
  • Eine gemeinsame Unterkonstruktion,welche regendicht ist und wie beim Indach-PV-System die übliche Dacheindeckung vollständig ersetzt
  • Kostenvorteil gegenüber separater Konstruktion und Montage von Dacheindeckung, Photovoltaikmodulen und Solarthermiekollektoren sowie ggf. separaten Kühlungsgeräten
  • Kälteerzeugung durch die Möglichkeit der Wärmeabgabe über die Kollektoren, insbesondere nachts
  • Höherer Ertrag der PV-Module durch Kühlung mittels der thermischen Module
  • Weitere PV-Ertragssteigerung durch konstruktionsbedingte gute Hinterlüftung der ausschließlich PID resistenten, rahmenlosen und schmutzkantenfreien PV-Module
  • Die PV-Module können im Winter durch den Kollektorkreislauf von Schneebedeckung befreit werden und somit auch an sonnigen Wintertagen Ertrag liefern
  • Direkte Nutzung der anfallenden Kollektorwärme zur Regeneration von Eisspeichern, Erdwärmesonden sowie Schwimmbaderwärmung
  • Verbesserte PV-Direktverbrauchsquote erreichbar, da der PV-Ertrag tagsüber bei hoher Effizienz (Wärmepumpe) in Wärme transformiert und thermisch gespeichert werden kann
  • Revisionierbarkeit: bei möglichen Defekten an den PV-Modulen können diese leicht ausgetauscht werden. Nach Lösen der Klemmleiste werden sie einfach abgenommen und ersetzt. Die darunter liegenden thermischen Bauteile bleiben unberührt.
  • Aufwendige große Saisonalspeicher können entfallen
  • Ersatz von Geothermie in der Stadt
  • Erfüllt eine „Harte Bedachung“

Referenzobjekte

PVT-Pilotanlagen werden in naher Zukunft auf dem Dach des Innerstebad Sarstedt sowie auf dem Dach des eigenen zukünftigen Bürogebäudes, dem Dänischen Pavillon auf dem Expo-Gelände, errichtet. Bei beiden Anlagen wird die gewonnene Niedertemperatur-Wärme mittels Wärmepumpe auf ein nutzbares Temperaturniveau transferiert. Die Betriebszeiten des PVT-Kollektors sind im Gegensatz zu herkömmlichen Solarthermiekollektoren (Flachkollektor und Vakuum-Röhrenkollektor) nahezu uneingeschränkt, da bei ausbleibender Solareinstrahlung der Kollektor unterkühlt wird und somit die Wärme aus der Umgebungsluft als Quelle genutzt werden kann. Der Betrieb der Wärmepumpe mit PV-Strom lässt sich günstig und vor allem regenerativ vor Ort gestalten und trägt zur Reduzierung von CO2-Emissionen bei. Beim Innerstebad wird die gewonnene Wärme zur durchgängigen Beckenwassererwärmung des Freibads in der Sommersaison genutzt. Im Bürogebäude wird der PVT-Kollektor im Zusammenhang mit Erdwärmekollektoren und Erdwärmesonden als Wärmequelle/-senke zur Gebäudebeheizung und -kühlung, sowie zur Regeneration der Erdreichwärmequellen genutzt.

Weitere Infos zum PVT-System, dem „nD-Hybridsystem“ finden Sie unter www.nd-system.de