Photovoltaik als Bauelement / BIPV

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DACD / ISAAC / PV TAGUNG 2014
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PV als Bauelement: von BIPV zum
multifunktionales Bauelement
Dr. Francesco Frontini
Swiss BIPV Competence Centre
SUPSI - ISAAC
photo by Jan-Oliver Kunze
11/04/2014
DACD / ISAAC / PV TAGUNG 2014
Agenda
•
Hintergrund
•
Von BiPV zum multifunktionalem Bauelement
•
“Konventionelle” PV vs. “Multifunktionales Bauelement”
•
Fazit und neue “ Richtlinie für Integrierte PV Anlagen
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DACD / ISAAC / PV TAGUNG 2014
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Hintergrund
•
Energiepolitik ist, die Nutzung der erneuerbaren Energieformen zu fördern,
um den die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Somit
wächst das Interesse an Solaranlagen und deren Anteil:
– Kosten der PV Module reduzieren
– EU wird auf Null-Energie-Gebäude pochen
– Gebäude haben allgemein hohe Stromtarife  Privatkunden möchten
so unabhängig wie möglich sein
Self sufficient building
nZEB
PV im städtischen Bereich
DACD / ISAAC / PV TAGUNG 2014
Hintergrund
•
Trotz all diesen Bemühungen, PV-Energie-Systeme in städtischen Gebieten
und vor allem am Gebäude einzusetzen, scheuen viele Architekten und Planer
BiPV System zu nutzen.
•
Weshalb ?
•
Was fehlt noch um die Verbreitung von
Photovoltaik auf unseren Gebäuden zu steigern?
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Hintergrund: IEA Task 41-Internationale Umfrage unter Architekten
Wie oft verwenden Ihre Projekten Solar Energie?
Immer
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Oft
Manchmal
Selten
Nie
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Hintergrund: IEA Task 41-Internationale Umfrage unter Architekten
Begrenzungen
Strategien und Begrenzungen für die Verbreitung
von BIPV und BIST-Systemen
Strategien
Strategien
Informationen
Kosten
Erkenntnis
Prozess
Interesse
Mehr Info: http://task41.iea-shc.org/publications
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Produktverf
ügbarkeit
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Hintergrund
• Ein Grund dafür ist, dass immer noch BIPV mit konventionellen PVSystemen verglichen werden:
–
–
–
–
–
–
–
preisgünstig
sehr hohe Energieproduktion
einfach zu installieren
Standardgröße (kein Gebäude)
Leicht zu tragen (aber zerbrechlich)
Alles gleiches
Industrielle Massenproduktion
• und nicht mit anderen Bauprodukten:
– nicht immer billig
– sie produzieren keine Energie (Strom)
– nicht immer einfach zu Planen
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PV: “Konventionelles Module”
Das PV-Modul ist Teil des Photovoltaik-Feld
• Weltweit Produkt: das gleiche in der Schweiz, Italien, USA
oder in China  dekontextualisierte, Allgemeine Material
"Standard-Module", hohe Effizienz
Niedrige Kosten
Return of Investment ist wichtig
Kein Spaß für Architekten
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PV: “Konventionelles Module”
Das PV Modul
ist auf einem
Gebäudedach
hinzugefügt: BAPV
Das PV-Modul
ist Teil
des Photovoltaik-Feld
OR
Der Monteur ist der Hauptakteur (keine Architektur)
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BiPV= Building integrated Photovoltaic (Gebäude integrierte PV Anlage)
•
PV-Unternehmen haben damit begonnen, ein „neuen“ Typen von Produkten für
die Gebäudeintegration anzubieten: spezifisch für Dächer oder Fassaden
•
Oft angepasste "Standard"-Module  Das Befestigungssystem wird sehr wichtig
BiPV=Building integrated (enthalten) Photovoltaic
•
Nicht mehr ein Universalprodukt  Jedes Land hat seine eigenen Regeln!!!
Edifico
FONTE:
Chiasso,
Pramac
Gasser Geb.
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FONTE: Pramac
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PV als Baumaterial macht alles komplizierter
•
•
Wir müssen PV-Module mit Fassade oder Dachelemente vergleichen und nicht
nur BIPV-Modul 1 mit BIPV-Modul 2
Das PV-Modul ist nicht mehr nur für die Stromproduktion gedacht, sondern
„dient" als Bauteil.
–
–
–
–
–
–
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Fassade: warm oder kalt
Dach
Fenster
Der Zwickel (?)
Dachfenster
… und viel mehr
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Rahmenbedingungen durch heutige Normen
International Electrotechnical Commission
• IEC 61646: Thin-film terrestrial photovoltaic (PV)
modules, Design qualification and type approval
• IEC 61215: Crystalline silicon terrestrial
photovoltaic (PV) modules, Design qualification
and type approval
• IEC 61730: Photovoltaic module safety
qualification
• ...
• Module System and Safety Test (Ageing,
Mechanical performance of System,...)
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• Low Voltage Directive (LVD)
• Electromagnetic Compatibility Directive (EMCD)
CE -Zeichen für Bauprodukte
• Construction Products Directive (CPD)
• Energy Performance of Buildings Directive (EPBD)
• Mechanische Beständigkeit.
• Sicherheit im Brandfall.
• Hygiene, Gesundheit und Umwelt.
• Nutzungssicherheit.
• Lärmschutz.
• Energieeinsparung und Wärmeschutz.
• Sustainability
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BiPV : “Integration“ von PV-Modulen in Gebäude
Photovoltaic Technology
Building
Turm zu Babel
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BiPV : making a building component multifunctional (active)
Photovoltaic Technology
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Building
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PV als Baumaterial: prEN 50583
Nach 4 Jahren Diskussion und verschiedenen Änderungen ist der neue BIPV
Standard geschrieben und für Abstimmung verteilt:
prEN 50583 Photovoltaics in buildings
(CLC/TC 82)
•
•
Ein harmonisierter Standard für BIPV Module (part I)
Ein Standard für BIPV Systeme (part II)
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PV als Baumaterial: prEN 50583
In Prinzip zwei PV Familien:
• Mit Glas und ohne Glas
PV Modulen mit Glas sind in fünf Kategorien eingeteilt (Verbundsicherheitsglas
EN 14449):
1.
2.
3.
4.
5.
Schrägdach Element nicht zugänglich
Schrägdach Element zugänglich
Fassade Element nicht zugänglich
5
Fassade Element zugänglich
Außenkomponenten (Sonnenschutz, Brüstung)
1
2
4
3
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PV als Baumaterial: prEN 50583
Teil 1 beschreibt die Anforderungen an das Moduldesign und der Leistung auf
Grund der sieben Construction Product Directive (CPD) oder
Bauproduktegesetz (BauPG), die zusätzlich zu den LVD und elektrischen
Anforderungen gelten:
1. Mechanischer Festigkeit und Standsicherheit;
2. Sicherheit im Brandfall (Brandschutz).
3. Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz;
4. Nutzungssicherheit.
5. Schallschutz.
6. Energieeinsparung und Wärmeschutz.
7. Sustainability
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DACD / ISAAC / PV TAGUNG 2014
PV als Baumaterial: prEN 50583
Teil 2 beschreibt die Anforderung in der Nutzung und Leistung der Module in
einem gegebenen System-Design.
Zum Beispiel:
•
Windfestigkeit
•
Schneelast Widerstand der Struktur.
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Mechanische Prüfungen an der Swiss PV Module Test Centre
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DACD / ISAAC / PV TAGUNG 2014
PV als Baumaterial: prEN 50583
Teil 2 beschreibt die Anforderung in der Nutzung und Leistung der Module in
einem gegebenen System-Design.
Zum Beispiel:
•
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Temperatur Koeffizient und Wärmeschutz (post-brackage at 65°)
Thermische Prüfungen an der Swiss PV Module Test Centre
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PV als Baumaterial: prEN 50583
Teil 2 beschreibt die Anforderung in der Nutzung und Leistung der Module in
einem gegebenen System-Design.
Zum Beispiel:
•
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Wasserdichtigkeit des Systems (CEN/TR 15601)
Wasserdichtigkeit Test am Swiss PV Module Test Centre
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Fazit: von BIPV zum multifunktionales Bauelement
•
BIPV-Module müssen elektronische und gebäudespezifische Anforderungen erfüllen
•
Die Anforderungen für die Anwendung der PV in Gebäuden müssen standardisiert werden
(prEN 50583 Tail1 und Tail 2)
•
Gebäude-, Fassaden- und Dachhersteller müssen ihr know-how in die PV-Industrie
einbringen
•
Spezielle Tests sind notwendig (Mechanik, Thermik, Sicherheit, Wasser,…).
•
Es ist wichtig, daran zu erinnern, dass die Anforderungen an das BIPV-System nicht nur
die Energieerzeugung betreffen, sondern auch verschiedene andere Funktionen des
Gebäudes umfassen (Wärmeschutz, Sonnenschutz,…).
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Fazit: neue Definition von “Integrierte PV Anlagen”
Gemäß Anhang 1.2 Ziffer 2.3 der EnV gelten PV-Anlagen als „integriert“, wenn sie in Bauten
integriert sind und neben der Stromproduktion zusätzlich dem Wetterschutz, dem
Wärmeschutz oder der Absturzsicherung dienen.
Die Doppelfunktion ist wie folgt zu verstehen: Wird das integrierte PV-Modul
abmontiert, ist die ursprüngliche Funktion der Konstruktion nicht mehr erfüllt, so
dass ein Ersatz zwingend erforderlich ist.
•
Die zulässigen Doppelfunktionen werden in den Richtlinie
«Gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen» detailliert beschriebt
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www.supsi.ch/isaac
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www.bipv.ch
[email protected]
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