Solarmodul Fassadenmontage: Ertrag, Technik, Regeln

Was ist eine Solarmodul-Fassadenmontage?

Bei der Solarmodul-Fassadenmontage werden Photovoltaik-Module an der Außenwand eines Gebäudes befestigt statt auf dem Dach. Die Module hängen meist senkrecht und parallel zur Wand. Der erzeugte Gleichstrom fließt wie bei jeder Photovoltaikanlage zum Wechselrichter und von dort ins Hausnetz.

Es gibt zwei Wege zur PV-Fassade. Beim ersten werden normale Module mit einem Montagesystem vor die fertige Wand gesetzt. Das ist die übliche Lösung für bestehende Häuser. Beim zweiten ersetzt das Modul die Fassadenbekleidung oder eine Glasfläche und wird damit selbst zum Bauteil. Fachleute sprechen dann von bauwerkintegrierter Photovoltaik, kurz BIPV.

Daneben gibt es Zwischenformen. Module lassen sich als Vordach oder Sonnenschutz schräg von der Wand abstellen, was den Ertrag verbessert. Auch ein Balkonkraftwerk an der Hauswand oder Brüstung ist im Kleinen eine Fassadenmontage.

Wie viel Strom erzeugt eine PV-Fassade?

Eine PV-Fassade nach Süden erzeugt rund 70 % des Stroms, den dieselben Module auf einem gut ausgerichteten Dach liefern würden. Das Fraunhofer ISE beziffert den Abstand für den Standort Freiburg auf etwa 29 % weniger Jahresertrag gegenüber einem Süddach mit 45° Neigung. Der Grund ist der Winkel: Im Sommer steht die Sonne hoch und streift die senkrechte Wand nur.

Für die Mitte Deutschlands lässt sich das mit dem EU-Rechner PVGIS nachrechnen. Am Standort Kassel bringt ein Kilowatt Peak an der Südfassade rund 720 kWh im Jahr, auf einem Süddach mit 35° Neigung sind es rund 1.016 kWh. Das Verhältnis liegt mit 71 % fast genau beim Wert aus Freiburg.

Auf die Fläche umgerechnet heißt das: Marktübliche Module haben nach Angaben des Fraunhofer ISE eine Nennleistung von rund 230 Watt je Quadratmeter. Ein Quadratmeter Modul an der Südfassade liefert damit nach eigener Rechnung rund 165 kWh im Jahr. Für ein Kilowatt Peak braucht es gut 4 m² Modulfläche.

Im Winter ist die Fassade im Vorteil

Über das Jahr verteilt sich der Ertrag an der Fassade deutlich gleichmäßiger. Im Winter steht die Sonne tief und trifft die senkrechte Wand fast frontal. In Kassel liefert die Südfassade laut PVGIS im Dezember und Januar sogar mehr Strom als das Süddach. Im Juni ist es dagegen nur etwa die Hälfte.

Dieser Verlauf passt gut zum Verbrauch im Haus. Das Fraunhofer ISE weist darauf hin, dass der Minderertrag der Fassade vor allem das sonnenreiche Halbjahr trifft, in dem Dachanlagen ohnehin oft mehr erzeugen, als im Haus gebraucht wird. Der geringere Jahresertrag schlägt deshalb nur abgeschwächt auf die Wirtschaftlichkeit durch. Wer mit einer Wärmepumpe heizt, kann den Winterstrom direkt nutzen und erhöht so den Eigenverbrauch.

Welche Ausrichtung ist für die Fassade am besten?

Die beste Ausrichtung für eine PV-Fassade ist Süden. Je weiter die Wand nach Osten oder Westen zeigt, desto weniger Strom kommt zusammen. Das Fraunhofer ISE hat für den Standort Freiburg berechnet, wie viel Prozent des bestmöglichen Jahresertrags eine senkrechte Fläche je Himmelsrichtung erreicht. Bestmöglich heißt hier: Südausrichtung bei 40° Neigung.

Ost- und Westfassaden liefern etwa halb so viel wie die beste Dachfläche. Sie verschieben die Erzeugung aber in den Morgen oder in den späten Nachmittag, also in Zeiten, in denen eine Süd-Anlage wenig bringt. Als Ergänzung zu einer Dachanlage kann das den Eigenverbrauch erhöhen. Mehr zur Wirkung von Himmelsrichtung und Neigung steht im Beitrag zur Ausrichtung der Solaranlage.

Was unterscheidet Kaltfassade und Warmfassade?

Bei der Kaltfassade hängen die Module mit Abstand vor der Wand, bei der Warmfassade sind sie Teil der Wand. Die Kaltfassade heißt auch vorgehängte, hinterlüftete Fassade. Zwischen Modul und Wand bleibt ein Luftspalt, durch den Luft von unten nach oben strömt. Sie führt Wärme und Feuchtigkeit ab.

Für Solarmodule ist die Luft im Rücken wichtig. Kristalline Module verlieren Leistung, wenn sie heiß werden, und eine gute Hinterlüftung hält sie kühler. Die Kaltfassade lässt sich außerdem nachträglich anbringen, ohne die Wand dahinter zu verändern. Das Fraunhofer ISE führt PV-Module für Kaltfassaden als eigene, am Markt verfügbare Produktgruppe.

Bei der Warmfassade gibt es keinen Luftspalt. Die Module sitzen in einer Pfosten-Riegel-Konstruktion wie eine Verglasung oder sind in ein Wärmedämm-Verbundsystem eingebunden. Sie übernehmen dann auch Wetterschutz und teils Wärmeschutz. Das spart die herkömmliche Bekleidung, verlangt aber eine Planung von Anfang an und kommt deshalb fast nur beim Neubau oder bei einer Komplettsanierung infrage.

Wie werden PV-Module an der Fassade befestigt?

PV-Module werden an der Fassade auf Schienen geklemmt, die fest in der tragenden Wand verankert sind. Das Prinzip gleicht der Montage auf dem Dach, nur trägt hier nicht der Dachsparren, sondern das Mauerwerk oder der Beton. Wind drückt und zieht an der senkrechten Fläche stärker als an einem flach geneigten Dach, deshalb ist die Verankerung der entscheidende Punkt.

1. Wand prüfen: Ein Statiker klärt, ob die Wand das Gewicht von Modulen und Schienen sowie die Windlast aufnehmen kann.
2. Unterkonstruktion setzen: Wandhalter und Aluminiumschienen werden mit zugelassenen Dübeln oder Ankern in der tragenden Wand befestigt.
3. Module einhängen: Die Module werden mit Klemmen auf den Schienen fixiert. Der Luftspalt zur Wand bleibt oben und unten offen.
4. Leitungen verlegen: Die Gleichstromkabel laufen geschützt hinter den Modulen und durch eine abgedichtete Wanddurchführung ins Haus.
5. Anschließen und anmelden: Der Elektrofachbetrieb schließt den Wechselrichter an, prüft die Anlage und meldet sie beim Netzbetreiber und im Marktstammdatenregister an.

Sonderfall gedämmte Fassade

Ein Wärmedämm-Verbundsystem trägt keine Lasten. Die Halter müssen durch die Dämmung hindurch bis in die tragende Wand reichen und dürfen dabei möglichst wenig Wärme nach außen leiten. Dafür gibt es eigene Abstandsmontagesysteme. Jede Durchdringung wird abgedichtet, damit kein Wasser in die Dämmung läuft. Bei Klinker und zweischaligem Mauerwerk gilt dasselbe: Verankert wird in der tragenden Schale, nicht in der Vormauer.

Welche PV-Module eignen sich für die Fassade?

Für die Fassade eignen sich grundsätzlich dieselben Modularten wie fürs Dach, die Auswahl hängt aber stärker von Optik, Gewicht und Baurecht ab. Für die nachträgliche Kaltfassade am Wohnhaus sind kristalline Module die naheliegende Wahl. Sie holen aus der begrenzten Wandfläche die meiste Leistung.

Soll das Modul selbst die Fassade bilden, kommen meist Glas-Glas-Module zum Einsatz. Bei ihnen liegen die Zellen zwischen zwei Glasscheiben. Das macht sie robust und erlaubt es, sie wie eine Verglasung zu behandeln. Bifaziale Module nutzen zusätzlich Licht, das von hinten auf die Zellen fällt, was vor einer hellen Wand einen kleinen Mehrertrag bringen kann.

Für besondere Anforderungen gibt es weitere Bauformen. Dünnschichtmodule sind leichter und wirken gleichmäßig dunkel, brauchen für dieselbe Leistung aber mehr Fläche. Farbige Solarmodule fügen sich unauffällig in die Fassade ein und kosten dafür etwas Ertrag. Halbtransparente Module lassen Licht durch und eignen sich für Brüstungen, Treppenhäuser oder Wintergärten.

Welche Regeln gelten für PV an der Fassade?

Für PV-Module an der Fassade gelten die Bauordnung des Bundeslandes, der Brandschutz und die Regeln für Bauprodukte. Eine Baugenehmigung ist meist nicht nötig. Die Landesbauordnungen stellen Solaranlagen an Außenwänden in der Regel verfahrensfrei. Die Bauaufsicht der Stadt Potsdam fasst das für Brandenburg so zusammen: Solaranlagen in, an und auf Dach- und Außenwandflächen brauchen keine Baugenehmigung, ausgenommen bei Hochhäusern.

Verfahrensfrei heißt nicht regelfrei. Bei denkmalgeschützten Gebäuden und in Denkmalbereichen ist nach derselben Quelle eine denkmalrechtliche Erlaubnis zu beantragen. Auch örtliche Gestaltungssatzungen können Vorgaben machen. Ein Anruf beim Bauamt vor der Bestellung klärt, was am eigenen Haus gilt.

Brandschutz

Die Musterbauordnung, an der sich die Länder orientieren, verlangt: Solaranlagen an Außenwänden, die mehr als zwei Geschosse überbrücken, müssen schwerentflammbar sein. Für Gebäude der Gebäudeklassen 1 bis 3 gilt diese Anforderung nicht. Darunter fallen die meisten Ein- und Zweifamilienhäuser. Bei höheren Wohnhäusern und Gewerbebauten gehört der Brandschutz von Beginn an in die Planung.

Zulassung der Module

Ein Modul mit Zulassung fürs Dach ist nicht automatisch für jede Fassade zugelassen. Sobald das Modul die Bekleidung oder eine Verglasung bildet, zählt es als Bauprodukt und braucht einen Nachweis, dass es so verwendet werden darf. Das Deutsche Institut für Bautechnik erteilt dafür allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen. Eine solche Zulassung regelt zum Beispiel, dass ein Glas-Glas-Modul als Verbund-Sicherheitsglas im Sinne der Normenreihe DIN 18008 eingesetzt werden darf, wie es gelagert sein muss und welche Baustoffklasse es beim Brandverhalten erreicht.

Was kostet eine PV-Fassade im Vergleich zum Dach?

Eine PV-Fassade kostet je Kilowatt Peak mehr als eine Dachanlage und liefert zugleich weniger Strom. Die Kilowattstunde von der Wand ist deshalb teurer als die vom Dach. Das Fraunhofer ISE spricht bei solchen Montagevarianten von etwas höheren Stromgestehungskosten, die sich über einen höheren Eigenverbrauch ausgleichen können.

Der Aufpreis hat handfeste Gründe. Die Unterkonstruktion muss Windlasten an der senkrechten Wand aufnehmen und bei gedämmten Fassaden die Dämmung überbrücken. Für die Montage braucht es ein Gerüst oder einen Hubsteiger. Dazu kommen Statik, eventuell Sondermaße der Module und bei integrierten Lösungen die Abstimmung mit Fassadenbauer und Architekt.

Anders sieht die Rechnung aus, wenn die Fassade ohnehin neu gemacht wird. Dann ersetzen die Module eine Bekleidung, die sonst auch Geld gekostet hätte, und das Gerüst steht schon. Was eine Anlage insgesamt kostet, zeigt der Beitrag zu den Photovoltaik-Kosten. Zuschüsse, Kredite und Vergütungssätze ändern sich laufend, den jeweiligen Stand finden Sie in der Übersicht zur Photovoltaik-Förderung und zur Einspeisevergütung.

Praxis: Wann lohnt sich die Fassadenmontage?

Die Fassadenmontage lohnt sich, wenn eine besonnte Südwand vorhanden ist und das Dach als bessere Fläche ausfällt oder schon voll ist. Die Reihenfolge ist klar: Solange ein gut ausgerichtetes Dach frei ist, bringt jedes Modul dort mehr Strom fürs Geld. Die Fassade ist die zweite Fläche, nicht die erste.

Mit dieser Liste lässt sich das eigene Haus in wenigen Minuten einschätzen. Je mehr Punkte zutreffen, desto eher rechnet sich die Wand.

• Das Dach ist verschattet, ungünstig ausgerichtet, zu klein oder bereits mit Modulen belegt.
• Die Wand zeigt nach Süden, Südost oder Südwest.
• Die Wand liegt auch im Winter zwischen Vormittag und Nachmittag in der Sonne.
• Es gibt eine zusammenhängende Fläche ohne viele Fenster, Rohre und Vorsprünge.
• Eine Fassadensanierung steht ohnehin an oder das Gerüst steht schon.
• Im Winter wird viel Strom gebraucht, etwa für eine Wärmepumpe.
• Das Haus steht nicht unter Denkmalschutz, oder die Erlaubnis liegt vor.

Trifft nur der erste Punkt zu und die Wand zeigt nach Osten, Westen oder Norden, ist das Geld an anderer Stelle besser angelegt. Welche Leistung auf Ihr Dach passt, zeigt der Solarrechner. Angebote von Fachbetrieben, die auch Fassaden montieren, erhalten Sie über den Photovoltaik-Angebotsvergleich.

Vorteile und Nachteile der PV-Fassade

Die PV-Fassade erschließt zusätzliche Fläche und liefert mehr Winterstrom, kostet aber mehr und bringt übers Jahr weniger Ertrag als das Dach. Die Übersicht stellt beide Seiten gegenüber.

Häufige Fragen

Fazit

Die Fassadenmontage ist eine gute zweite Fläche, aber kein Ersatz für ein geeignetes Dach. An einer freien Südwand liefern Solarmodule rund 70 % dessen, was sie auf dem Dach bringen würden, und sie tun das genau dann am besten, wenn Dachanlagen schwächeln: im Winter.

Wer ein volles oder ungeeignetes Dach hat, eine besonnte Südfassade besitzt und ohnehin an die Fassade muss, sollte die Wand ernsthaft prüfen. Klären Sie vor dem Auftrag drei Dinge: den Schatten im Winter, die Tragfähigkeit der Wand und den Nachweis, dass Module und Befestigung für die Fassade zugelassen sind. Dann holen Sie Angebote von Betrieben ein, die Fassaden schon gebaut haben.

Quellen und Methodik

Die Ertragsverhältnisse stammen aus der Studie des Fraunhofer ISE, die Kilowattstunden-Werte aus eigenen Abfragen des EU-Rechners PVGIS für Kassel (1 kWp, kristalline Module, 14 % Systemverluste, frei hinterlüftet, Datenbasis PVGIS-SARAH3). Der Wert je Quadratmeter und die Prozentspalte der Monatstabelle sind eigene Rechnungen. Preise in Euro nennt der Beitrag nicht, weil sich dafür keine unabhängige Quelle fand und sie sich laufend ändern. Die Angaben zum Baurecht geben Musterbauordnung und Brandenburger Praxis wieder und ersetzen keine Auskunft des örtlichen Bauamts.

1. Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - Ertrag der senkrechten Südfassade, Ertrag je Ausrichtung, Nennleistung je Quadratmeter, Stromgestehungskosten
2. Europäische Kommission, Joint Research Centre: PVGIS - Jahres- und Monatserträge für Dach und Fassade am Standort Kassel
3. Bauministerkonferenz: Musterbauordnung - Brandschutzanforderung an Solaranlagen an Außenwänden
4. Landeshauptstadt Potsdam, Untere Bauaufsichtsbehörde: Allgemeine Hinweise zu Solaranlagen - Verfahrensfreiheit und Denkmalschutz am Beispiel Brandenburg
5. Deutsches Institut für Bautechnik: Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-70.3-318 - Beispiel für die Zulassung von Glas-Glas-PV-Modulen als Verglasung