Warum Fassaden-PV immer wichtiger wird
Die Schweizer Energiestrategie hat ein klares Ziel: Mehr erneuerbaren Winterstrom produzieren. Im Winter sind die Tage kurz, die Sonne steht tief, und der Stromverbrauch ist hoch (Heizung, Beleuchtung). Gleichzeitig produzieren Dach-Solaranlagen im Winter nur 25–35% ihres Jahresertrags. Diese Winterstromlücke ist eine der grössten Herausforderungen der Schweizer Energiewende.
Fassaden-Solaranlagen bieten eine elegante Lösung: Ihre vertikale Ausrichtung (90°) fängt die tief stehende Wintersonne optimal ein. Eine nach Süden ausgerichtete Fassade kann im Dezember fast so viel Strom produzieren wie ein 30°-geneigtes Dach – und im Januar/Februar sogar mehr, wenn Schnee auf dem Boden das Licht zusätzlich auf die Fassade reflektiert.
Vertikale Installation: Physik der Wintersonne
Die Physik erklärt, warum Fassaden im Winter so effektiv sind. Im Dezember steht die Sonne in der Schweiz (47° N) zur Mittagszeit nur etwa 19° über dem Horizont. Ein Sonnenstrahl trifft eine vertikale Fläche unter einem Winkel von 71° – das ist nahe am optimalen rechten Winkel (90°). Zum Vergleich: Ein 30°-geneigtes Dach wird im selben Moment unter nur 41° getroffen.
Im Sommer kehrt sich das Verhältnis um: Die hoch stehende Sonne (65° über dem Horizont im Juni) trifft die Fassade unter einem flachen Winkel von nur 25°, während das Dach mit 55° fast optimal beleuchtet wird. Das Ergebnis: Die Fassade produziert im Sommer deutlich weniger als das Dach, im Winter aber fast gleich viel oder mehr.
Diese saisonale Komplementarität macht die Kombination von Dach- und Fassadenanlage so attraktiv: Das Dach liefert den Sommer-Hauptertrag, die Fassade stärkt den Winter. Zusammen ergibt sich ein ausgeglicheneres Jahresprofil mit deutlich höherem Winteranteil.
| Monat | Dach 30° Süd (kWh/kWp) | Fa ssade 90° Süd (kWh/kWp) | Fassade/Dach |
|---|---|---|---|
| Januar | 45 | 38 | 84% |
| März | 95 | 65 | 68% |
| Juni | 145 | 55 | 38% |
| September | 100 | 62 | 62% |
| Dezember | 30 | 28 | 93% |
| Jahr | 1'050 | 600 | 57% |
Ost-West-Fassaden: Ganztägige Winterproduktion
Während eine Südfassade den höchsten Winterertrag liefert, bieten Ost- und Westfassaden einen anderen Vorteil: Sie verlängern die tägliche Produktionszeit. Eine Ostfassade produziert am Morgen, eine Westfassade am Nachmittag. In Kombination ergibt sich eine über den Tag verteilte Produktion, die den Eigenverbrauch erhöht.
Im Winter, wenn die Sonne um 8:00 Uhr aufgeht und um 16:30 Uhr untergeht, kann eine Ostfassade von 8:00 bis 12:00 Uhr produzieren und eine Westfassade von 12:00 bis 16:30 Uhr. Die Südfassade produziert hauptsächlich zwischen 10:00 und 14:00 Uhr. Zusammen decken alle drei Fassaden fast den gesamten Wintertag ab.
Für Gebäude ohne Südfassade (z.B. Gebäude mit Ost-West-Ausrichtung) ist die Belegung beider Fassaden eine attraktive Option. Der Jahresertrag pro Fassadenseite liegt bei etwa 450–500 kWh/kWp (Ost) bzw. 450–500 kWh/kWp (West) – zusammen 900–1'000 kWh/kWp, was nahe an den Ertrag einer Südfassade heranreicht.
Bifaziale Module an Fassaden
Bifaziale (doppelseitige) Solarmodule können Licht von beiden Seiten absorbieren und sind für Fassadenanwendungen besonders interessant. Die Rückseite des Moduls nutzt das von der Fassade oder dem Boden reflektierte Licht (Albedo-Effekt) und kann den Ertrag um 5–15% steigern.
Der Albedo-Effekt ist bei Fassaden besonders relevant: Helle Gebäudeoberflächen, Schnee auf dem Boden oder reflektierende Nachbargebäude können erhebliche Lichtmengen auf die Rückseite der Module werfen. Im Winter, wenn Schnee liegt, kann der bifaziale Zusatzertrag 15–25% betragen – ein signifikanter Beitrag zur Winterstromproduktion.
Voraussetzung für den bifazialen Effekt ist, dass die Rückseite der Module nicht direkt an die Fassade montiert wird, sondern ein Abstand von mindestens 10–20 cm besteht. Vorgesetzte Fassadensysteme (Kaltfassade) erfüllen diese Anforderung automatisch. Bei direkter Montage auf der Fassade (Warmfassade) ist der bifaziale Effekt gering bis null.
BIPV: Building-Integrated Photovoltaics
BIPV (bauwerkintegrierte Photovoltaik) bezeichnet Solarmodule, die als Fassadenelemente dienen – sie ersetzen konventionelle Verkleidungsmaterialien wie Glas, Stein oder Metall. Im Gegensatz zu nachträglich montierten (BAPV) Modulen sind BIPV-Elemente von Anfang an als Gebäudehülle konzipiert.
Die Vorteile von BIPV an Fassaden: Die Module übernehmen die Funktion der Fassadenverkleidung (Witterungsschutz, Isolation, Ästhetik) und produzieren gleichzeitig Strom. Die Kosten für die konventionelle Fassadenverkleidung werden eingespart, was die effektiven Mehrkosten der Solarfunktion reduziert. Bei hochwertigen Fassadenmaterialien (Naturstein, Glas, Kupfer) können BIPV-Elemente sogar kostenneutral sein.
BIPV-Fassadenelemente sind in verschiedenen Farben, Grössen und Oberflächen erhältlich. Moderne Farbgebungstechniken ermöglichen Module in Terracotta, Grau, Weiss oder Grün – auf Kosten von 10–30% Effizienz gegenüber schwarzen Standardmodulen, aber mit deutlich höherer architektonischer Akzeptanz.
Kosten von Fassaden-PV
Die Kosten für Fassaden-PV liegen deutlich höher als für Dachanlagen, was durch den geringeren Ertrag pro kWp nur teilweise kompensiert wird.
| System | Kosten pro kWp | Jahresertrag pro kWp | Stromgestehungskosten |
|---|---|---|---|
| Dach Aufdach (Standard) | CHF 1'800–2'500 | 1'000–1'100 kWh | 8–einem marktüblichen Rückspeisetarif (Tagesaktuelle Tarife siehe EVU) |
| Fassade BAPV (nachträglich) | CHF 3'000–5'000 | 500–650 kWh | 18–einem marktüblichen Rückspeisetarif (Tagesaktuelle Tarife siehe EVU) |
| Fassade BIPV (integriert) | CHF 3'500–6'000 | 450–600 kWh | 22–einem marktüblichen Rückspeisetarif (Tagesaktuelle Tarife siehe EVU) |
| BIPV abzüglich Fassade | CHF 1'500–3'000 | 450–600 kWh | 10–einem marktüblichen Rückspeisetarif (Tagesaktuelle Tarife siehe EVU) |
Baubewilligung für Fassaden-PV
Im Gegensatz zu Dachanlagen, die in der Schweiz meist meldepflichtig sind, erfordern Fassadenanlagen in den meisten Kantonen eine ordentliche Baubewilligung. Die Anforderungen variieren nach Kanton, Gemeinde und Standort (Schutzzone, Ortsbildschutz). Bei der Gestaltung der Fassade spielen ästhetische Kriterien eine wichtige Rolle: Farbe, Reflexion, Gliederung und Einfügung in das Umgebungsbild werden geprüft.
BIPV-Systeme, die als Fassadenverkleidung konzipiert sind und sich harmonisch in das Gebäudedesign einfügen, haben deutlich bessere Bewilligungschancen als nachträglich montierte Module. Mehrere Schweizer Städte haben bereits Gestaltungsrichtlinien für Fassaden-PV erlassen, die als Orientierung dienen.
Schweizer Beispiele
Die Schweiz hat mehrere Vorzeigeprojekte für Fassaden-PV realisiert. Der Grosspeter Tower in Basel war eines der ersten Schweizer Hochhäuser mit BIPV-Fassade. Die Module in verschiedenen Blautönen erzeugen jährlich rund 50 MWh Solarstrom. Das Energieforschungszentrum NEST der Empa/Eawag in Dübendorf demonstriert innovative Fassadensysteme in verschiedenen Varianten. Und zahlreiche Wohnbauprojekte im Kanton Zürich und Bern integrieren BIPV-Fassaden als Standard bei Neubauten.
Kombination Dach + Fassade
Die optimale Strategie für maximale Ganzjahresproduktion ist die Kombination von Dach- und Fassadenanlage. Das Dach liefert den Sommer-Hauptertrag, die Fassade stärkt den Winter. Eine typische Kombination für ein EFH könnte so aussehen: 10 kWp auf dem Dach (Süd, 30°) plus 3–5 kWp an der Südfassade. Der Gesamtjahresertrag steigt um 15–20%, der Winterertrag um 40–60%. Der Eigenverbrauchsanteil erhöht sich ebenfalls, da die Fassade morgens und abends länger produziert als das Dach.