Gebäudeintegrierte Photovoltaik : Lebenszyklus und Ökobilanz ausgewählter Photovoltaik-Systeme

Abstract

Gebäudeintegrierte Photovoltaik bildet in ihrer technischen Anwendung eine Schnittstelle zwischen der Bautechnik und der Haustechnik - Photovoltaik als Element der Bautechnik, welches Strom erzeugt. In der gegenständlichen Arbeit werden Photovoltaik-Systeme auf Basis kristalliner Photovoltaik-Zellen, Dünnschichtzellen mit Cadmiumtellur als Halbleitermaterial sowie Farbstoffzellen untersucht. Ziel ist es, eine differenzierte Sicht auf die Anforderungen gebäudeintegrierter Photovoltaiklösungen im Vergleich zur "klassischen" Photovoltaik zu erreichen. Dazu werden die technischen und wirtschaftlichen Potentiale untersucht und die Anforderungen an gebäudeintegrierte Photovoltaik beschrieben. Planung und Umsetzung sind dabei immer unter dem Aspekt des Lebenszyklus von Produkten durchzuführen. Zur Ermittlung der Umweltwirkung der ausgewählten Photovoltaik-Systeme soll in der vorliegenden Arbeit die Methode der Ökobilanz angewendet werden. Ziel dieser ökologischen Betrachtung ist ein Verständnis dafür zu entwickeln, welche Parameter im Rahmen einer Ökobilanz für Photovoltaikanlagen erfüllt sein müssen, um auf Basis der Ergebnisse Produktvergleiche zu ermöglichen. Die detaillierte Untersuchung und Modellierung der Herstellungsphase von Photovoltaik-Modulen mit der Analyse des Rohstoff-, Material- und Energieeinsatzes ist dabei ein wesentlicher Schritt der Ergebnisermittlung. Gebäudeintegrierte Photovoltaik hat aus Sicht des Autors neben dem technischen auch das volkswirtschaftliche Potential an Bedeutung zu gewinnen, wenn es gelingt, die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten durch wirtschaftlich konkurrenzfähige und technisch flexible Produkte umzusetzen. Die Substitution von Fassaden- und Dachelementen durch gebäudeintegrierte Photovoltaik-Elemente bringt eine Änderung der Funktionsanforderung, des sogenannten "funktionalen Äquivalentes", mit sich. Bei der Berechnung der Ökobilanz von gebäudeintegrierten Photovoltaik-Modulen sind bei der standortbezogenen Berechnung neben der Nennleistung jedenfalls auch der Aufstellungsort, Orientierung und Neigung sowie die Ausführungsart und Einbausituation zu berücksichtigen. Die Beachtung länderspezifischer Energieressourcen spielt dabei ebenfalls eine entscheidende Rolle. Die Auswertungen der Ökobilanz unterschiedlicher Photovoltaik-Systeme zeigen, dass die Wahl der Systemgrenzen einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse hat. In der Gesamtbetrachtung zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit jedoch keinen eindeutigen Vorteil für ein Photovoltaik-System. Die Berechnung der ganzheitlichen Umweltwirkungen eines Photovoltaik-Systems kann daher nur im Kontext mit dem konkreten Anwendungsfall erfolgen.11