Die Integrierte Photovoltaik (IPV - integrated photovoltaics), z. B. die Gebäudeintegrierte Photoviltaik (GiPV) bzw. Bauwerkintegrierte Photovoltaik (building-integrated photovoltaics), ist mehr als nur ein Stromlieferant. Sie ist der am stärksten wachsende Bereich für Photovoltaik. Sie befasst sich mit der architektonischen, bauphysikalischen und konstruktiven Einbindung von PV-Elementen in die gesamte Gebäudehülle und anderen Anwendungsfeldern.
Die Integrierte Photovoltaik ist ein wichtiger Teil der Energiewende. Um diese zu erreichen, muss z. B. die derzeit installierte Fläche um das 6- bis 8-fache erhöht werden.
Bei der Planung von Photovoltaik-Anlagen unterscheidet man, ob es sich um eine Installation im urbanen Bezug, also auf bereits versiegelten Flächen, auf Gebäuden oder im Stadtraum oder um Freiflächenanlagen (PV FFA) auf unversiegelten Flächen im ländlichen Raum, teilweise auch im urbanen Raum, handelt.
Zu den PV-Anwendungen auf versiegelten Flächen zählt vor allem die Nutzung im Gebäudebereich (BIPV), wobei man zwischen Dach-, Fassaden-, Balkon-PV unterscheidet. Zur urbanen PV (UPV) gehören viele weitere PV-Integrationsmöglichkeiten innerhalb des Stadtraumes, welche außerhalb eines Gebäudebereichs stehen. Hierzu zählt vor allem Parkplatz-PV sowie die Integration in Stadtmobiliar (Bushaltestellen, Straßenlaternen und Überdachungen oder Unterstände). Bei einer PV-Nutzung im Zusammenhang mit Verkehrswegen (RIPV) sind vor allem Lärmschutzwände oder Überdachungen von Autobahnen gemeint, aber auch direkt in den Verkehrsweg integrierte Systeme (z. B. Schienen-PV).
Zu den PV-Anwendungen auf unversiegelten Flächen steht vor allen Dingen vor allem die Agri-PV (APV) im Vordergrund. Typische Anwendungen sind hier beispielsweise Weidezäune aus senkrecht montierten, bifazialen Modulen sowie PV-Überdachungen von Äckern, Beeten oder Obstplantagen. Zu den Freiflächen-Anlagen (FFA) zählen unterschiedliche Systeme, welche zumeist auf sog. benachteiligten Flächen stehen (u. a. Brachland, Konversionsflächen, Deponien, Autobahnrandstreifen oder Moorgebiete (Moor-PV]), sofern Kriterien des Naturschutzes dem nicht entgegenstehen. Der Haupteinsatzort für schwimmende PV (FPV) sind geflutete Tagebauflächen sowie Kies- und Stauseen, aber auch andere stehende Gewässer ohne Schifffahrt und ohne Landschaftsbild- oder Freizeitcharakter.
Das Spektrum erstreckt sich auf 7 Anwendungsfelder
• Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV - Building-Integrated Photovoltaics)
• Agri-Photovoltaik / Agrophotovoltaik (APV)
• Verkehrswege-Photovoltaik (RIPV - Road-Integrated Photovoltaics)
• Urbane Photovoltaik (UPV)
• Fahrzeugintegrierte Photovoltaik (VIPV- Vehicle-Integrated Photovoltaics)
• Schwimmende Photovoltaik (FPV)
• Moor-PV
Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV)
Hier handelt es sich um die architektonische Integration von PV- Modulen als Dachintegrierte Photovoltaik, Fassaden-Photovoltaik, Carport mit Ladestation und weitere Gebäudeteile. Sie produzieren nicht einfach nur Strom, sondern übernehmen zusätzliche Funktionen wie Wind- und Wetterschutz sowie Wärmedämmung. Eine besondere Rolle spielt die BIPV an denkmalgeschützten Häusern, bei denen oft die Nutzung der Photovoltaik nicht genehmigt wird.
Agri-Photovoltaik (APV)
Das Verfahren wird auch Agrophotovoltaik genannt. Hier werden, statt ertragsärmere Flächen rein für die Aufständerung von PV-Anlagen zu belegen, landwirtschaftliche Flächen einfach doppelt genutzt (für die Lebensmittel- und Stromproduktion). Was im Ackerbau begann, hält mittlerweile sogar im Obstbau Einzug. Agri-PV hat sich in fast allen Regionen der Welt verbreitet.
Verkehrswege-Photovoltaik (RIPV)
Hier werden PV-Module in Straßen- und Schienen-Verkehrsflächen sowie Lärmschutzwänden intigriert. Dazu gehören auch Fußwege, Plätze, Radwege und Seitenstreifen. Natürlich sind hier die Anforderungen an die Modulflächen besonders hoch. Sie müssen mechanisch belastbar, rutschfest und lärmschluckend sein. Ein weiterer Kostenfaktor ist der erhöhte Aufwand für die Reinigung und Wartung.
Urbane Photovoltaik (UPV)
In der Stadt der Zukunft könnten große PV-Installationen bereits versiegelte Flächen angenehmer gestalten. Parkplätze, Haltestellen, Tankstellen, Ladestationen für E-Autos usw. würden nachts beleuchtet und tagsüber beschattet. Bei ansprechend gestalteten Systemen entstünden attraktive Plätze und Straßenlandschaften.
Fahrzeugintegrierte Photovoltaik (VIPV)
Die Einbindung von PV-Modulen in E-Fahrzeuge ersetzen zugleich Bauteile wie das Dach oder die Motorhaube, erhöhen die Reichweite und verbessern die CO2-Bilanz. Einsatzorte sind neben dem Pkw und Lkw auch Wohnwagen und Wohnmobile, Lastenfahrräder, Straßenbahnen, Busse und Züge sowie Schiffe, Flugzeuge und Drohnen.
Schwimmende Photovoltaik (FPV)
Bei Floating Photovoltaics werden die Module auf Gewässerflächen an Schwimmkörpern angebracht und am Ufer oder dem Gewässergrund verankert. Das kühlende Wasser sorgt für höhere Erträge als die konventionellen Freiflächenanlagen. In Deutschland kämen geflutete Tagebauflächen, manche Kies- und Stauseen sowie künstliche Seen in Betracht.
Moor-PV
Seit Anfang 2023 fördert die Bundesregierung im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Errichtung von Solaranlagen auf ehemals für die Landwirtschaft trockengelegten Moorflächen in Deutschland, wenn diese dabei dauerhaft wiedervernässt werden. Nasse Moorböden sind hochwirksame Kohlenstoffspeicher und verhindern die Freisetzung von Treibhausgasen. Gleichzeitig bieten sie zusätzliche Flächen für den Ausbau erneuerbarer Energien. Aber bei dem Thema stehen sofort die Bedenkenträger bzw. Kritiker auf der Matte.
quelle: ISE
Die Integrierte Photovoltaik ist sehr aufwändig, aber bei näherer Betrachtung lohnt sich die Investition dennoch.
Das Fraunhofer ISE listet vier Chancen auf:
- Bei der Integration beansprucht die PV-Technologie keine neuen Flächen, sondern spart sogar oft die Kosten für die Bereitstellung der Flächen ein. Damit werden Flächennutzungskonflikte vermieden.
- Ein großes Problem für die heimische Modulherstellung ist die konkurrenzlos billige Massenware aus Fernost. Integrierte Fotovoltaik dagegen erfordert individuelle Lösungen, was sich positiv auf die lokale Produktion auswirkt.
- Statt auf eine fertige Konstruktion erfolgt die Montage direkt auf die Unterkonstruktion. Dies reduziert den Materialverbrauch von vorneherein. Bei Bauwerken und Fahrzeugen wirken viele Modulabdeckungen wie eine Schutzhülle, bei städtebaulichen Projekten als Schattenspender oder Lärmbarriere.
- Ein System, das seine Energie direkt an der Verbrauchsstelle erzeugt, kann zumindest teilweise auf Strom aus dem öffentlichen Netz verzichten. Bei immer noch weiter steigendem Energiehunger durch E-Fahrzeuge, Klimageräte & Co. kann integrierte PV die Gefahr der Netzüberlastung reduzieren.