MASS-IPV – Ermöglichung der massiven Integration von PV in Gebäude und Infrastruktur

Wenn wir die europäischen Klimaschutzziele erreichen wollen, ist ein drastischer Anstieg bei der Nutzung erneuerbarer Energiequellen erforderlich. Die Kosten für die Photovoltaik (PV) sind im Laufe der Zeit spektakulär gesunken und haben sie zu einer der wettbewerbsfähigsten Stromquellen in der EU gemacht. Eine wirtschaftlich machbare und platzsparende Möglichkeit, die Kapazität erneuerbarer Energiequellen zu erhöhen, ist die Integration von PV-Systemen in bereits bestehende Strukturen oder der Bau neuer Strukturen, in die ursprünglich eine PV-Funktion integriert wurde.

Gebäudeintegrierte und infrastrukturelle PV sind technologisch bewährte Lösungen. Die integrierte Photovoltaik (IPV) ist jedoch immer noch ein Nischenmarkt. Mehrere Hindernisse verhindern noch immer die massive Integration von PV in Gebäude und Infrastruktur.

Das Projekt MASS-IPV wurde als multidisziplinäre Aktion konzipiert, die die wichtigsten Akteure entlang der Wertschöpfungskette von Photovoltaik und Bauwesen miteinander verbindet. Ziel des Projekts ist es, zu demonstrieren, dass geeignete Werkzeuge, Technologien und Methoden in Kombination mit einem Rahmen für die Zusammenarbeit zwischen den Hauptakteuren die Hindernisse überwinden können, die den Masseneinsatz von IPV verhindern, und multifunktionale und kostengünstige IPV-Systeme für Gebäude und Infrastrukturen liefern. Die Demonstration wird anhand von sechs verschiedenen Bauobjekten durchgeführt, die unterschiedliche Bautypologien an fünf verschiedenen Standorten in Europa umfassen.

Der Klimazielplan 2030 fordert eine Senkung der Netto-Treibhausgasemissionen in der EU um mindestens 55 % bis 2030, im Vergleich zu 1990. Endziel ist es bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Die Renovierung öffentlicher und privater Gebäude ist ein wesentliches Element dieses Plans, das insbesondere in der Strategie der "Renovierungswelle" dargelegt ist. Die Energieeffizienz von Gebäuden muss erheblich gesteigert werden, und Dekarbonisierung, Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit müssen über den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden vorangetrieben werden, wobei gleichzeitig Erschwinglichkeit und Ästhetik gewährleistet sein müssen. In diesem Zusammenhang spielt die Solarenergie und insbesondere die Photovoltaik (PV) eine wichtige Rolle. Die PV-Kosten sind im Laufe der Zeit extrem gesunken (82 % in den letzten zehn Jahren), was sie zu einer der kostengünstigsten erneuerbaren Energiequellen in der EU macht. Dies wird im REPowerEU-Plan und in der EU-Solarenergiestrategie anerkannt. Hier ist das Ziel festgelegt ist, "bis 2025 über 320 GW PV-Anlagen (mehr als eine Verdoppelung gegenüber 2020) und bis 2030 fast 600 GW in Betrieb zu nehmen". Die Kombination von Solarenergieanlagen und Renovierungsmaßnahmen optimiert die Energieleistung von Gebäuden und bietet ein riesiges, bisher ungenutztes Potenzial.

Eine wirtschaftlich machbare und platzsparende Möglichkeit, die Kapazität erneuerbarer Energiequellen zu erhöhen, ist die Integration von PV-Systemen in bereits bestehende Strukturen oder der Bau neuer Strukturen, die ursprünglich eine PV-Funktion integriert haben. Integrierte Photovoltaik (IPV) kann in die Außenfläche von Gebäuden und Infrastrukturen integriert werden, so dass die Solarzellen von außen nicht mehr sichtbar sind. IPV kann auch auf Gebäudeoberflächen zusammen mit Vegetation zur Klimaanpassung eingesetzt werden. Die Integration von PV in Dächer, Fassaden und Infrastruktur ermöglicht ästhetisch ansprechende Stromsysteme und ist ein wesentlicher Eckpfeiler der Energiewende.

Unter gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV) versteht man Bauelemente, die neben der Stromerzeugung auch klassische Funktionen einer Gebäudehülle wie Wärmedämmung, Schutz vor Wind und Regen, Sonnenschutz und Ästhetik erfüllen. Aufgrund dieser Multifunktionalität können diese aktiven Bauelemente über ihre Lebensdauer eine bessere ökonomische und ökologische Bilanz erzielen als herkömmliche Bauelemente.

Die infrastrukturell integrierte Photovoltaik umfasst auch die Integration von Solarmodulen in und in der Nähe von städtischen Flächen, die beispielsweise dem Verkehr vorbehalten sind. PV kann direkt in die Oberflächen von Fußwegen oder öffentlichen Plätzen, aber auch in Lärmschutzwände, Straßenränder und Parkplatzüberdachungen integriert werden. Die in die Infrastruktur integrierte PV bietet ein großes Potenzial für die PV-Integration, da die Vorteile einer einigermaßen standardisierten Bauweise und einer im Vergleich zum Gebäudesektor geringen Anzahl von Bauherren und Eigentümern liegen.

Allerdings ist die IPV immer noch ein Nischenmarkt, der nur 7 GW installierte Leistung zu den 680 GW installierter PV-Leistung in Europa im Jahr 2020 beiträgt. Mehrere Hindernisse stehen der massiven Integration von PV in Gebäude und Infrastruktur noch im Wege.

Und genau hier setzt das MASS-IPV-Projekt an, das einen grundlegenden Beitrag dazu leistet, das Potenzial von IPV in ganz Europa nutzen zu können.

Das übergeordnete Ziel von MASS-IPV ist es, ein komplementäres und flexibles modulares Paket innovativer Geschäfts- und Kooperationsstrategien, Methoden, Werkzeuge und Technologien bereitzustellen, um die Hindernisse zu überwinden, die einer massenhaften Einführung von IPV im Wege stehen. Außerdem gilt es multifunktionale und kosteneffiziente IPV-Systeme für Gebäude und Infrastruktur in Europa zu entwickeln.

Demonstriert wird das Vorhaben anhand von fünf IPV-Bauprojekten durchgeführt, die unterschiedliche Herausforderungen und Bautypologien (Industrie-, Wohn-, Büro- und historische Gebäude sowie eine Lärmschutzwand) an vier verschiedenen Standorten in Europa umfassen. 

Um die Vielfalt der beteiligten Akteure widerzuspiegeln und realistische Perspektiven zu gewährleisten, ist MASS-IPV eine multidisziplinäre Aktion, die die Hauptakteure entlang der IPV- und Bau-Wertschöpfungsketten miteinander verbindet. Das Konsortium umfasst 16 Partner, 3 assoziierte Partner und eine angeschlossene Einheit aus renommierten Forschungseinrichtungen, Softwareentwickelnden, Gebäudeplanenden sowie Herstellenden von innovativen PV-Modulen, Fassadenverkleidungstechnologien und PV-Montagesystemen. Die Beteiligung der Industrie an dem Projekt ist sehr hoch. 12 europäische Unternehmen, davon 7 kleine und mittlere Unternehmen (KMU), sind Partner im Projekt. Insgesamt sind 8 europäische Länder in dem Konsortium vertreten.

Die hohe Komplexität der behandelten Probleme (finanzielle, regulatorische, gesellschaftliche, ökologische und technische Barrieren für IPV, wie im Abschnitt "Stand der Technik" beschrieben) spiegelt sich auch in den spezifischen Zielen dieses Projekts wider. Nur eine mehrdimensionale und modulare Reihe von Innovationen kann dem Thema der Aufforderung und den oben beschriebenen EU-Klimazielinitiativen gerecht werden.