Die Summe der kleinen Teile

Wenn Thomas Pauer den Blick über die Dächer in seiner Umgebung schweifen lässt, ist er von den dort installierten Solaranlagen wenig begeistert. Die dunklen rechteckigen Flächen auf den klassisch eingedeckten Ziegeldächern wirken auf ihn wie Fremdkörper. Und er vermutet, dass er mit dieser Meinung nicht alleine dasteht. Um einer – wie er es empfindet – weiteren Verschandelung von historischen Ortsbildern entgegenzuwirken, entwickelt der Bauleiter und passionierte Tüftler gerade ein neues Produkt: den Topas-Solardachziegel. „Die Motivation besteht hauptsächlich darin, denAnlagenbetreibern eine bessere Optik anzubieten“, erklärt Pauer. Große Bürogebäude und Industriedächer gehören nicht zu den von ihm anvisierten Zielflächen. „Es geht eher um verwinkelte Dächer von Wohnhäusern oder zum Beispiel um alte Kirchendächer, die unter Denkmalschutz stehen.“ Ein Solarmodul unauffällig in ein Dach aus roten Biberschwanzziegeln zu integrieren ist mit Standardsystemen praktisch unmöglich. Wer aus optischen Gründen eine dezente Solaranlage bevorzugt oder Auflagen des zuständigen Bauamtes zu beachten hat, muss sich daheretwas anderes einfallen lassen. Eine mögliche Alternative zu den auffälligen Standardmodulen sind sogenannte Solardachziegel. Kleine Solarmodule von der Größe eines oder mehrerer Ziegel, die meist anstatt der herkömmlichen Dacheindeckung an den Querlatten des Daches befestigt werden. Schon bei einer kurzen Internetrecherche findet man sie in vielen verschiedenen Formen, Farben und Größen. Ob mit kristallinen Zellen oder Dünnschichtlaminaten, aus Ton oder Kunststoff, als Biberschwanz, Frankfurter Pfanne oder als Glattziegel, in rot, schwarz oder braun, für fast jedes Dachgibt es mittlerweile einen passenden Solardachziegel.

Eine exakte Definition ist allerdings nicht ganz einfach und die Grenze zu gewöhnlichen Indachmodulen fließend. Entscheidend für Solardachziegel ist vor allem, dass sie in der Lage sind, auftreffendes Regenwasser an ihrer Oberfläche abzuleiten. Was Form, Größe und Montageart angeht, gibt es allerdings recht unterschiedliche Auffassungen, was alles dazu gehört. Im ursprünglichen Sinne bestehen sie aus einzelnen, sich überlappenden Ton- oder Kunststoffziegeln von normaler Ziegelgröße, auf denen Solarzellen aufgeklebt oder mechanisch befestigt werden. Aber auch mit Photovoltaik bestückte Schindeln in Schieferoptik gehören zur Familie der Solardachziegel. Diese Solardachschindeln, auf englisch „solar shingles“ genannt, sind im Allgemeinen etwas größer als die klassischen Ziegel und zeichnen sich insbesondere durch ihre flache Bauweise aus. Auch sie bieten eine strukturierte Oberflächenoptik und grenzen sich dadurch vom Standardmodul ab. Eine weitere Zwischenstufe zwischen den kleinteiligen Ziegeln und herkömmlichen Indachsystemen sind schmale, längliche Module von der Höhe einer Ziegelreihe, die mehrere Dachziegel auf einmal ersetzen. Am oberen Ende der Skala folgen dann BIPV-Systeme, bei denen große Standardmodule die klassische Dacheindeckung ersetzen.

Pionierarbeit

Von den Herstellern, die in den Anfangszeiten der gebäudeintegrierten Photovoltaik versuchten, echte Ton-Solardachziegel an den Mann zu bringen, sind heute nicht mehr alle von der Idee überzeugt. „Mit Solardachziegeln haben wir nichts mehr zu tun“, sagt Hans Christian Königs von den Laumans Ziegelwerken. Die Gebrüder Laumans hatten Anfang der 90er Jahre damit begonnen, die ersten Solardachziegel made in Germany zu produzieren und zu vertreiben. Hierfür haben sie Tonziegel mit Mini-Modulen bestückt, die aus drei Solarzellen bestanden. „Das Interesse war durchaus vorhanden“, erinnert sich Königs. „Mehrere Anlagen wurden erfolgreich ans Netz gebracht.“ Am Ende war die Nachfrage jedoch nicht groß genug. „Die Anlagen hatten Amortisationszeiten von 50 bis 55 Jahren“, sagt Königs. „Da ist auch für Menschen, die besonderen Wert auf Ästhetik legen, irgendwann Schluss.“ Im Jahr 2004 hat Laumans die Produktion der Solardachziegel dann endgültig eingestellt.

Etwa zur gleichen Zeit scheiterten auch andere Hersteller an der frühen Markteinführung. So zum Beispiel die Firma Phoenix Solar, die damals noch unter dem Namen Phoenix Sonnenstrom AG das kleinteilige Modul Newtec anbot. Die Kosten der Dachintegration seien durch die geringe Größe der Newtec-Ziegel nicht zeitgemäß gewesen, heißt es bei Phoenix Solar. Eine Neuauflage der Ziegel oder eines ähnlichen Produktes ist vorerst nicht geplant.

Willi Ernst, Biohaus-Gründer und Beiratsmitglied von Centrosolar, eröffnete im Jahr 2005 eine Solardachziegelausstellung, in der es viele Modelle derersten Stunde zu bestaunen gibt. Die Idee, kleinteilige Systeme zu produzieren, hält er allerdings für überholt. „Da sind sowohl der Aufwand für die Herstellung als auch die Verlegekosten und die Anfälligkeit des Systems viel zu hoch.“ Aber auch heutzutage gibt es immer wieder Hersteller, die meinen, kleinteilige Solardachziegelsysteme erfolgreich auf den Markt bringen zu können. Sie argumentieren, dass sich die Rentabilität von Solardachziegelsystemen seit den Anfangstagen deutlich gesteigert habe, so dass einige Systeme von den Kosten mittlerweile sogar mit herkömmlichen Indachsystemen vergleichbar seien.

Leichtgewicht

Die meisten Solardachziegelsysteme werden wie Indachmodule direkt an den Dachlatten befestigt. So kann Gewichtgespart werden, indem auf eine Unterkonstruktion, wie sie bei Aufdachsystemen nötig ist, verzichtet wird. Schon bei mit Photovoltaik bestückten Tonziegeln sei dieser Vorteil vorhanden. Doch es geht noch leichter. „Unsere Solarziegel sind aus Kunststoff und wiegen daher wesentlich weniger als gewöhnliche Tonziegel“, sagt Hartmut Schoon von der Firma Polybeek Kunststoffe. Polybeek produziert in Kooperation mit der SED Produktionsgesellschaft Solardachziegel, indem sie kleine Solarmodule auf Kunststoffziegel klebt. Die Rezeptur des Klebers ist streng geheim. „Es war sehr schwierig, den korrekten Ausdehnungskoeffizienten zu finden, damit die Ziegel auch 20 Jahre halten“, sagt Schoon.

„Die Kunden sind zunächst skeptisch, weil Kunststoff ein neues Material für Dachziegel ist“, räumt Schoon ein. DieSorge sei aber unbegründet. Auch Ziegel aus Kunststoff sind nach den Angaben vieler Hersteller gut für eine Dacheindeckung geeignet, und viele Dachdeckerbetriebe werben mittlerweile damit, Kunststoffziegel im Angebot zu haben. Sie seien in der Regel UV-beständig, frostsicher und entsprächen den geltenden Brandschutzvorschriften. Außerdem seien sie resistent gegen Hagelschäden und extrem bruch- und trittsicher. Kunststoff sei zudem ein schlechter Wärmeleiter, was sich in den heißen Sommermonaten entsprechend positiv bemerkbar mache. Auch Solardachziegeltüftler Pauer setzt auf Kunststoff. „Besonders für alte Scheunendächer, die nicht viel zusätzliche Last aushalten, können mit Photovoltaik bestückte Kunststoffziegel eine sinnvolle Lösung sein“, so Pauer.

Ein weiterer Vorteil, den sich die kleinteiligen Solardachziegel mit ihren großformatigen Verwandten teilen, ist, dass sie das Dach wasserdicht machen. Da sie auf diese Weise eine wichtige Gebäudefunktion übernehmen, kann mit solchen Photovoltaiksystemen an anderer Stelle gespart werden. Eine klassische Dacheindeckung ist dann nicht mehr nötig. „Dachdeckmaterial und Dachdeckerkosten sind noch mal erhebliche Faktoren, die bei den sinkenden Systempreisen immer wichtiger werden“, erklärt Willi Ernst. Bei Dächern, die bereits eingedeckt sind, sei dieser Kostenvorteil zwar nicht spürbar, aber bei Neubauten oder Dächern, die ohnehin saniert werden müssten, könne ein wesentlicher Teil der Baukosten substituiert werden. Auch gesamtwirtschaftlich ist dies vorteilhaft. Willi Ernst meint: „Es macht Sinn, weil einmal die Bauindustrie mit einbezogen wird, die sehr offen ist, zusammen mit der Photovoltaik neue Arbeitsfelder zu entdecken. Außerdem es macht Sinn, weil es eine höhere Wertschöpfung darstellt und gleichzeitig ressourcenschonend ist.“

Nische Denkmalschutz

Das beste Verkaufsargument für Hersteller ist aber wahrscheinlich das vermeintlich bessere Aussehen von Solardachziegelsystemen. Im Gegensatz zu den spiegelglatten Flächen normaler Photovoltaikmodule bieten Solardachziegel eine strukturierte Oberfläche. Außerdem kann die Dachfläche mit kleinteiligen Modulen besser ausgenutzt werden. Während herkömmliche Solarmodulemeist unschöne Aussparungen rund um Fenster, Kamine, Antennen und Gauben aufweisen, kann man mit Solardachziegeln wesentlich näher an die ungeliebten Hindernisse heran. Ein möglicher Schattenwurf muss zwar ebenfalls berücksichtigt werden, trotzdem wirkt die Dachfläche bei guter Planung einheitlicher.

Ralf-Peter Pinkwart vom Sächsischen Landesamt für Denkmalpflege hält Solardachziegel für eine interessante Möglichkeit, den Anforderungen für denkmalgeschützte Gebäude gerecht zu werden. „Dadurch, dass Dächer mit Solardachziegeln gleichmäßiger gestaltet werden können, erfüllen sie unter Umständen eher die teils strengen Auflagen der Denkmalschutzbehörden“, sagt Pinkwart. „Ob die Behörde tatsächlich ihre Einwilligung gibt, hängt natürlich immer vom Einzelfall ab“, räumt er ein. „Die Anforderungen sind von Bundesland zu Bundesland sehr unterschiedlich.“ Aufgrund ihrer Farben- und Formenvielfalt hält Pinkwart Solardachziegel aber generell für eine Bereicherung der Solarbranche.

Dass die kleine Nische Denkmalschutz für eine rentable Produktion der kleinteiligen Solardachziegel ausreicht, bezweifelt Willi Ernst. „Das, was man da an Entwicklungs- und Maschinenkosten reinsteckt, bekommt man bei der geringen Größe des Marktes nicht wieder raus.“ Außerdem ist er der Meinung, dass es für den Denkmalschutz nicht unbedingt wichtig ist, dass die Systeme kleinteiligsind. „Unauffälligkeit und Harmonie mit dem bereits existierenden Dach, das kann man auch mit großformatigen Elementen erreichen“, sagt Ernst.

Stolze Preise für Ökosnobs

Es gibt aber auch Hausbesitzer, die auf Solardachziegel zurückgreifen, obwohl ihr Haus nicht unter Denkmalschutz steht. Solche Menschen bezeichnet Malte Peterson vom Creaton Markenverbund gutmütig als Ökosnobs. Creaton hat im Jahr 2009 einen Groß-Solardachziegel namens Solesia auf den Markt gebracht. Das längliche Photovoltaikmodul von der Höhe einer Ziegelreihe wird, wie die übrigen Ziegel, direkt an den Dachlatten befestigt und ersetzt mehrere herkömmliche Ziegel auf einmal. Wird es zusammen mit dem dazu passenden Glattziegel Domino verbaut, ist die Photovoltaikanlage auf dem Dach kaum mehr zu erkennen.

„Unser System amortisiert sich nach ungefähr 19 bis 20 Jahren“, erklärt Peterson. „Das ist also nichts für Leute, die hauptsächlich an der Rendite interessiert sind, sondern eher etwas für Ästhetiker.“ Abhängig vom Bauvorhaben komme der Endkunde auf ungefähr 4.300 Euro pro Kilowattpeak. Das ist zwar immer noch fast doppelt so teuer wie bei herkömmlichen Systemen. Trotzdem seien schon über 1.200 Module mit einer Gesamtleistung von rund 110 Kilowatt auf ungefähr 40 Gebäuden installiert worden. Der Großteil davon in Deutschland.Die SED Produktionsgesellschaft begann im Jahr 2002 damit, Solardachziegel zu produzieren und unter dem Namen Solardachstein zu vertreiben. Seitdem konnte sie Erfahrungen mit mehreren Anlagen in der Größenordnung um die drei Kilowatt sammeln. Im österreichischen Oberpullendorf sei sogar eine Anlage mit 45 Kilowatt installiert worden. Der Anteil an in Deutschland gebauten Anlagen sei aber eher klein. Der Großteil der SED-Solardachziegel wurde in Österreich installiert. Pro installiertem Kilowatt Nennleistungrechnet die Produktionsgesellschaft mit einem durchschnittlichen Systempreis für Endkunden von ungefähr 6.000 Euro. Dabei sei auch die Kostenersparnis der Material- und Arbeitszeitkosten für die sonst notwendige herkömmliche Dachdeckung berücksichtigt.

Viele Handgriffe

Obwohl die Kleinteiligkeit der Solardachziegel einerseits ihr Vorteil ist, stellt sie zugleich auch die größte Schwachstelle dar. Jeder Ziegel muss einzeln mit seinem Nachbarn verbunden werden.Erstens wird dadurch in der Regel ein erhöhter Materialaufwand an Kabeln und Steckern nötig, zweitens verlängert sich die Montagezeit durch die vielen Handgriffe, die dafür erforderlich sind. Beides treibt die Kosten in die Höhe.

Um zumindest die Montagekosten zu verringern, hat Thomas Pauer für seine Topas-Solardachziegel ein Stecksystem entwickelt, mit dem Installateuren künftig die Montage erleichtert werden soll. Denn bei diesem System ist zwischen den einzelnen Ziegeln keine Verkabelung mehr nötig, wodurch die Systempreise sinken könnten. Die Verbindungsstellen zwischen Solarmodulen gehören allerdings zu den häufigsten Fehlerquellen beim Betrieb einer Photovoltaikanlage. Bei kleinteiligen Solardachziegeln, wo viele Module miteinander verbunden werden müssen, ist daher eine sorgfältige Montage mit qualitativ hochwertigen Materialien besonders wichtig. Die Firma SED setzt hierfür beispielsweise auf doppelt isolierte Solarkabel und Solarstecker, die auf einem seit Jahrzehnten bewährten Zungenflachstecker-System basieren. Damit erhöht sich laut Geschäftsführer Rainer Sedelmayer die Wahrscheinlichkeit, dass die Verkabelung auch über die komplette Laufzeit der Solaranlage durchhält.

Rentabel trotz Kleinteiligkeit

Der Solarschiefer-Produzent Solaire France zeigt, dass es auch mit kleinteiligen Systemen möglich ist, gute Renditen zu erwirtschaften. Für das Sunstyle-System rechnet Solaire France mit einer Amortisation des eingesetzten Eigenkapitals nach etwa zehn Jahren, also mit einer Zeitspanne, die mit Standardsystemen vergleichbar ist. Die Angabe bezieht sich allerdings auf die im Vergleich zu deutschen Vergütungssätzen höheren französischen Einspeisetarifen für gebäudeintegrierte Solaranlagen und auch nur auf die Tarife, die bis zum Ausbaustopp im Dezember 2010 galten. Ob die Systempreise entsprechend der Neuregelung der Einspeisevergütung sinken, wird sich zeigen (siehe Artikel Seite 64).

Solaire France beweist mit dem Sunstyle-System jedenfalls, dass Solardachziegelsysteme nicht nur für kleine Anlagen im Einfamilienhaus-Bereich interessant sein können. Auf den Dächern des internationalen Großmarkts Saint-Charles im französischen Perpignan werden die Solarschindeln von Solaire Francederzeit auf einer Fläche von ungefähr 70.000 Quadratmetern installiert. Bei Fertigstellung soll die Anlage knapp neun Megawatt Leistung bringen. Weitere Industriedächer in der Umgebung, die Platz für zusätzliche zwölf Megawatt bieten sollen, seien bereits akquiriert worden. Dass die Produktionskosten für die Solarschindel-Sonderserie etwas höher liegen als für Standardmodule, ist für Mario Posnansky, Geschäftsführer von Solaire France, kein Gegenargument: „Auch wenn das System ein bisschen teurer ist, ist das kein gesamtwirtschaftliches Problem, solange der Produktionsprozess und die Wertschöpfung in der Umgebung bleiben“, so Posnansky.

Coole Ziegel

Für die Wirtschaftlichkeit einer Solardachziegelanlage ist also immer das individuelle Gesamtpaket von Bedeutung. Ein innovatives Unternehmen aus der Schweiz treibt die Idee der Solardachziegel sogar noch weiter voran. Der Erfinder Martin Bieri wollte ein Solarziegelsystem auf den Markt bringen, das nicht nur Strom, sondern auch solare Wärme produziert. Um sein Produkt an den Mann zu bringen, suchte er nach einem Hersteller, der ihn bei diesem Vorhaben unterstützt. Bei dem schweizerischen Unternehmen Panotron Energy Systems wurde er schließlich fündig. Gemeinsam brachten sie letztes Jahr das Panotron-Solarenergiesystem schließlich zur Marktreife. Das Besondere: Es handelt sich umTonziegel, die mit kleinen Photovoltaikmodulen versehen sind. Die Ziegel werden dann an Aluminiumschienen befestigt, welche die Dachquerlatten aus Holz ersetzen. In den Aluminiumschienen zirkuliert ein Wasser-Glykol-Gemisch, das die Wärme aus den Ziegeln ableitet und eine Wärmepumpe speist. Die so konzentrierte Wärme kann sowohl zur Heizungsunterstützung als auch zur Aufbereitung von Warmwasser genutzt werden. Panotron sieht die Photovoltaik eher als einen Zusatz. „Das Hauptaugenmerk liegt eigentlich auf der Thermie“, sagt Daniel Trüssel, Mitglied des Verwaltungsrats von Panotron. „Dass man zusätzlich noch Photovoltaik integriert hat, ist aber auch sehr schön.“ Den jüngsten Versuch, eine erfolgreiche Solardachziegelserie auf den Markt zu bringen, startet derzeit der Chemieriese Dow, der im Jahr 2011 zusammen mit Global Solar Energy Solarschindeln mit CIGS-Technologie auf den Markt bringen will. Das UL-Zertifikat der Underwriters Laboratories haben die Dow Powerhouse Solar Shingles nach Unternehmensangaben bereits erhalten. Und so gibt auch Solartüftler Thomas Pauer die Hoffnung nicht auf, sein System marktreif zu bekommen. Das Patent für die Ziegel sei gesichert und auch ein Vertriebspartner bereits gefunden. Was ihm noch fehle, sei ein Hersteller, der den Mut habe, sich auf die Produktion einer Sonderserie für die Topas-Solardachziegel einzulassen.