Fraunhofer ISE stellt Leitfaden für BIPV-Projekte vor

Gebäudeintegrierte Photovoltaik gilt zunehmend als zentrale Schnittstelle zwischen Architektur und Energiewende. Während klassische Aufdachanlagen das Dach nur zusätzlich „bestücken“, werden bei sogenannter BIPV (Building‑integrated Photovoltaics) Dächer und Fassaden selbst zu Generatorflächen. Die Module sind kein aufgesetztes Add‑on, sondern Teil der Gebäudehülle: Sie ersetzen Dach‑ oder Fassadenelemente, liefern Strom, tragen zur Wärmedämmung bei und beeinflussen Farbe, Transparenz und Gestalt des Gebäudes. In der Praxis ist dieser Paradigmenwechsel jedoch komplex: Architektonische, konstruktive, elektrische und bauordnungsrechtliche Anforderungen müssen in frühen Planungsphasen zusammengebracht werden.

Um genau dort anzusetzen, hat das Fraunhofer‑Institut für Solare Energiesysteme (ISE) im Rahmen des Forschungsprojekts „SolarEnvelopeCenter“ einen webbasierten Planungsleitfaden für bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) entwickelt. Das Online‑Tool richtet sich an Architektinnen und Architekten, Fachplaner, Fassadenplaner, Projektentwickler sowie Bauherrinnen, Investoren und Energieplaner. Ziel ist es, gebäudeintegrierte Solartechnik nicht als technische Speziallösung zu betrachten, sondern als planbares Bauteil, das von Anfang an im Entwurfsprozess mitgedacht wird.

BIPV als integrales Bauteil

Der Leitfaden ist im Rahmen des Forschungsprojekts „SolarEnvelopeCenter“ entstanden, das die Planungsunterstützung für die Solareinspeisung an Gebäudehüllen systematisch weiterentwickelt. Im Mittelpunkt steht die Erkenntnis: BIPV funktioniert nicht, wenn sie als späte Planungsaufgabe an die Fassaden‑ oder Dachkonstruktion „angehängt“ wird. Modulraster, statische Anforderungen, Brandschutz, Wetterschutz und Hinterlüftung, elektrische Leitungsführung sowie die Wartung müssen bereits in den frühen Leistungsphasen, laut Projektbeschreibung bis zur Leistungsphase 3 nach HOAI, konzeptionell abgestimmt sein.

In vielen Projekten entstehen sonst Konflikte: Die Fassadengliederung passt nicht zum Modulraster, Befestigungselemente liegen genau dort, wo Fenster, Türen oder technische Anschlüsse liegen müssten, oder die geforderte gestalterische Transparenz steht im Widerspruch zu den Ertrags- und Brandschutzanforderungen. Mit dem Leitfaden lädt Fraunhofer ISE daher dazu ein, BIPV nicht als technische Ergänzung zu verstehen, sondern als integralen Bestandteil des Gebäudedesigns.

Normallösungen für Standardfall‑Szenarien

Zentraler Bestandteil des Leitfadens sind 15 sogenannte „Normallösungen“ für die Integration von Photovoltaik in Dächer und Fassaden. Diese beschreiben konstruktive Prinzipien – etwa die Art der Unterkonstruktion, die Befestigung in der Dach‑ oder Fassadenebene oder die Luftschichtführung –, ohne konkrete Produkte oder Hersteller vorzugeben. Die Normallösungen sind bewusst auf typische Einbausituationen ausgerichtet, wie sie in der Praxis häufig vorkommen, statt auf einzelne Sonderkonstruktionen.

„Für jedes dieser fünfzehn Konstruktionsprinzipien gibt es ausreichend Produkte auf dem Markt – aufwendige Spezialfertigungen sind so im Realisierungsfall nicht nötig“, sagt Dr. Frank Ensslen, Bauingenieur und Leiter des Projekts am Fraunhofer ISE. Die Lösungen wurden so technisch, ökonomisch und architektonisch durchdacht, dass sie bauordnungsrechtlichen Anforderungen entsprechen und sich in der Praxis umsetzen lassen. Damit sollen Planende statt jedes Projekt als Sonderfall zu behandeln, auf eine verlässliche, standardisierte Grundlage zurückgreifen können, die Ressourcen und Risiken reduziert.

Orientierung entlang der HOAI

Ein zentraler Vorteil des Leitfadens ist seine systematische Einbettung in die Leistungsphasen der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI). Während viele bisherige Planungshilfen erst bei der Detailplanung ansetzen, spricht der neue Leitfaden genau die frühen Phasen an, in denen die groben Systementscheidungen getroffen werden. Gerade bei BIPV ist dieser frühe Zeitpunkt entscheidend: Die Frage, ob ein Gebäude Dach‑ oder Fassaden‑BIPV vorsieht, welche Glastypen und Modulformate geeignet sind und wie die Gebäudehülle aufgebaut werden soll, prägt die Architektur, die Konstruktion und die spätere Wirtschaftlichkeit.

Für Planende bedeutet das: BIPV wird nicht als technische Maßnahme am Rande, sondern als konzeptioneller Gestaltungsfaktor betrachtet. Die Größe und Orientierung der Module, die Wahl von Glas‑ oder Metallfassaden, die Integration von Unterkonstruktion und Wartungswegen sowie die spätere Nutzung des erzeugten Stroms, etwa für Eigenverbrauch, Ladeinfrastruktur oder Wärmepumpen, werden bereits in der Grobkonzeption mitgedacht.

Konfigurator für frühe Projektphasen

Ergänzt wird der Leitfaden durch einen webbasierten Konfigurator, der als Eingabemaske die Ausgangsparameter eines Projekts abfragt. Nutzerinnen und Nutzer wählen zunächst die jeweilige Leistungsphase (HOAI) und die gewünschte Einbaukategorie – etwa Dach, Fassade oder Dachboden‑ bzw. Attikalösungen – aus. Im zweiten Schritt lassen sich projektspezifische Parameter wie Ausrichtung, Neigung, Modulraster, Glasanforderungen und gewünschter Transparenzgrad anpassen.

In den frühen Planungsphasen dienen diese Konfigurationen als „Platzhalter“, wie Baldur Dilthey von den Architekten wulf architekten erklärt, der Mitglied des Projektkonsortiums ist. Diese Platzhalter legen die konstruktiven und elektrischen Rahmenbedingungen fest, die später mit konkreten Produkt‑ und Systemdaten von Herstellern befüllt werden können. Damit lassen sich technische und wirtschaftliche Fragen nicht zu früh verengen, aber auch nicht zu lange offen halten.

Spielräume für Architektur und Technik

Der Leitfaden unterstreicht, dass bauwerkintegrierte Photovoltaik nicht automatisch mit sichtbaren Standardmodulen gleichzusetzen ist. Die Normallösungen eröffnen Planenden und Architektinnen und Architekten erhebliche Gestaltungsspielräume. So können verschiedene Glastypen, Glasdicken, Modulabmessungen, Zelltechnologien und Einkapselungsmaterialien gewählt werden. Module lassen sich beispielsweise opak, semitransparent, farbig oder sogar mit grafischen Mustern ausführen, ohne dass die Architektur der BIPV zum Opfer fallen muss.

Für die Baupraxis ist das entscheidend, weil viele Vorbehalte gegenüber BIPV in der Sorge wurzeln, Solarmodule würden die architektonische Freiheit einschränken. Moderne BIPV‑Systeme können jedoch sehr unterschiedliche ästhetische Profile abbilden – von dezenter, näherungsweise durchsichtiger Fassade bis hin zu ausdrucksstarken farbigen Dachpfannen. Die Herausforderung liegt darin, diese Gestaltungsspielräume mit technischen Anforderungen wie Ertrag, Wetterfestigkeit, Brandschutz und Wartbarkeit in Einklang zu bringen.

Neben der technischen und gestalterischen Planung greift der Leitfaden auch wirtschaftliche Aspekte auf. Ein integrierter Amortisationsrechner ermöglicht eine erste Einschätzung, unter welchen Rahmenbedingungen sich eine BIPV‑Lösung rechnen könnte. Bauherrinnen, Investoren, Projektentwickler und Planer erhalten so eine erste Orientierung zu Investitionskosten, möglichen Einsparungen bei Dach‑ oder Fassadenelementen sowie zu Stromerträgen und Eigenverbrauchsanteilen.

Wichtig ist dabei, dass BIPV nicht einfach mit klassischen Aufdachanlagen verglichen wird. Während eine Standard‑PV‑Anlage auf ein bestehendes Dach montiert wird, übernimmt BIPV häufig die Funktion von Dach‑ oder Fassadenelementen, die ohnehin nötig wären. In der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung müssen daher nicht nur die Kosten für die Module, sondern auch die ersparten Bauteile, die reduzierte Flächenbelastung und die langfristige Nutzungsdauer mit eingerechnet werden.

Gleichzeitig betont der Leitfaden, dass die Wirtschaftlichkeit projektabhängig bleibt. Ausrichtung, Neigung, Verschattung, Gebäudetyp, Eigenverbrauchsanteil, Strompreisannahmen sowie konstruktive und brandschutzrechtliche Anforderungen beeinflussen das Ergebnis. Der Amortisationsrechner ersetzt daher keine detaillierte, projektspezifische Kosten‑Nutzen‑Rechnung, kann aber frühzeitig zeigen, welche Größenordnungen relevant sind und ob eine vertiefte Prüfung sinnvoll ist.

Schnittstelle zwischen Bau‑ und Solarbranche

Die Einführung des Leitfadens fällt in eine Phase, in der Bau‑ und Solarbranche enger zusammenwachsen müssen. Die Energiewende findet nicht nur auf Freiflächen und Industriehallen statt, sondern zunehmend an Gebäuden, die selbst zu Kraftwerken werden. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die energetische Qualität von Neubauten und Sanierungen, sodass die Gebäudehülle als zentrale Ressource für Erzeugung und Effizienz fungiert.

BIPV‑Projekte verlangen andere Prozesse als klassische PV‑Anlagen. Sie berühren die klassischen Bauprozesse und erfordern die Abstimmung zwischen Architekten, Fassadenbauern, Statikern, Elektroplanern, Brandschutzexperten, Energieberatern und Genehmigungsbehörden. Fehlen klare, gemeinsame Grundlagen, können Abstimmungen in die Länge gezogen werden oder wichtige Anforderungen erst spät, mit hohen Kosten‑ und Risikonachfolgen, entdeckt werden.

Der Leitfaden kann hier als gemeinsame Referenz funktionieren. Wenn alle Beteiligten auf dieselben Normallösungen und Planungslogiken zurückgreifen, lassen sich Anforderungen klarer benennen und früher abgleichen. Dies ist besonders in den frühen Projektphasen wichtig, in denen noch viele Varianten offen sind und die Entscheidung für eine bestimmte BIPV‑Lösung den weiteren Verlauf markant prägt.

Weiterbildung und Praxisübernahme

Ergänzt wird das Online‑Tool durch Weiterbildungsangebote in der Breite der Branche. Die Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie, Landesverband Berlin‑Brandenburg etwa, plant Schulungsformate, die sich an Solarfachkräfte, Installateure, Planer, Energieberaterinnen und Architektinnen richten. Im Mittelpunkt stehen neben Grundlagen zur gebäudeintegrierten Photovoltaik vor allem der praktische Umgang mit dem Leitfaden, die Nutzung des Konfigurators und die Interpretation der Normallösungen im jeweiligen Projektkontext.

Derartige Schulungen sind für die Marktentwicklung von BIPV nicht nebensächlich. Denn BIPV ist kein reines Produktthema, sondern ein Prozess‑ und Kompetenzthema. Entscheidend ist, dass die beteiligten Berufsgruppen die technischen, planerischen und wirtschaftlichen Zusammenhänge verstehen. Wer früh erkennt, welche Entscheidungen in der Planung Auswirkungen auf Ertrag, Gestaltung und Baukosten haben, kann Projekte gezielter und robuster entwickeln.

Auch die Solarbranche öffnet sich dadurch ein neues Tätigkeitsfeld. Installationsbetriebe und Fachplaner, die bisher primär klassische Dachanlagen umgesetzt haben, müssen sich stärker mit baulichen Anforderungen, Brandschutz und Fassadenmechanik auseinandersetzen. Umgekehrt brauchen Architektinnen und Fassadenplaner ein besseres Verständnis für elektrische Systemplanung, Ertragsberechnungen und die Betriebsführung von BIPV‑Anlagen.

Potenzial an Fassaden und Dächern

Für den Markt kommt der neue Leitfaden zu einem Zeitpunkt, an dem zusätzliche Flächen für die solare Stromerzeugung gesucht werden. In dicht bebauten Städten sind Dachflächen begrenzt oder bereits belegt, während Fassaden ein bislang deutlich stärker unterschätztes Potenzial darstellen. Gerade beim tief stehenden Winterhimmel können vertikal oder schräg ausgerichtete Fassaden interessante Ertragsprofile liefern, die klassische Dachanlagen nicht abbilden.

Bauvorhaben mit großen Fassadenflächen, wie mehrgeschossige Bürogebäude, öffentliche Einrichtungen, Gewerbehallen oder Sanierungsprojekte, bieten besonders großes Potenzial für BIPV. In vielen dieser Fälle kann die gebäudeintegrierte Photovoltaik einen messbaren Beitrag zur Eigenstromversorgung leisten und so den externen Bezug von Strom reduzieren.

Die Umsetzung bleibt anspruchsvoll. Fassaden sind architektonisch sensibel, die Brandschutzanforderungen können hoch sein, und die Integration von Modulen in die Fassadenkonstruktion erfordert eine enge Zusammenarbeit aller Gewerke. Genau deshalb sind standardisierte, herstellerneutrale Planungshilfen ein wichtiger Schritt: Sie schaffen keine automatische Lösung für jedes Projekt, aber sie senken die Einstiegshürden deutlich.