C2.2 Wirtschaftlichkeit

Die Art und Weise, wie die Module an oder in der Gebäudehülle befestigt werden, entscheidet über die Betriebstemperatur eines PV-Moduls. Sie sollte möglichst niedrig sein. Daher sind hinterlüftete Konstruktionen (z. B. AufdachmontageAufdach-Montage Bei einer Aufdach-Montage montiert der Installateur die Photovoltaik-Module auf dem bestehenden Dach, befestigt diese an der Dachunterkonstruktion. Die Alternative zur Aufdach-Montage bildet die Indach-Montage. oder vorgehängte hinterlüftete Fassaden) besser als nicht hinterlüftete Integrationsarten (z. B. keine Dachintegration ohne ausreichende Lüftungsquerschnitte oder PV als Bestandteil von Mehrfachverglasungen).

Der Modulwirkungsgrad wird beeinflusst durch die Wahl der Solarzellentechnologie und die Bauform der PV-Module (z. B. farbig oder teiltransparent). Hohe Zellwirkungsgrade führen zu größerer Modulleistung auf derselben Fläche. Farbige Moduloberflächen oder Teiltransparenz reduzieren diese (siehe Kapitel C4.1 Leistung und Ertragsprognosen).

Alle diese Einflüsse lassen sich mit kommerziellen Ertragsprognoseprogrammen in der Planungsphase berücksichtigen.

Ein gutes Maß für die Qualität der Module ist neben der Produktgarantie von heute 12 bis 30 Jahren die vom Modulhersteller gegebene Leistungsgarantie. Typische Garantiedauern sind 20 bis 30 Jahre. Hierbei wird oft basierend auf eigener Erfahrung, die jährliche Verringerung der Modulleistung bezogen auf die Anfangsleistung berücksichtigt (Abbildung 2). Dabei können die anfängliche Leistungsverringerung nach dem ersten Betriebsjahr (-1 %…-3 %) und die danach gleichförmige Leistungsverringerung (-0,25…- 0,7 %/Jahr) für die restliche Garantiezeit sehr unterschiedlich ausfallen.

Schließlich hat auch die Art der Gebäudeintegration einen wesentlichen Einfluss auf die Investitionskosten, da beispielsweise in der Fassade bestimmte baurechtliche Anforderungen eingehalten werden müssen, welche Standardmodule häufig nicht erfüllen (Kapitel C3.1 PV-Produkte bzw. detailliert Kapitel C6.1 bis C6.4 Fachplanung Konstruktion, Statik und Brandschutz).
Die drei letztgenannten Punkte wirken sich auf die Investitionskosten aus, hinzu kommen Kosten für Wartung und InstandhaltungWartung und Instandhaltung Typischerweise können Wartungs- und Instandhaltungskosten mit etwa 1 bis 1,5%/Jahr angesetzt werden.

Aus dem Energieertrag und den Investitions- und laufenden Kosten ergeben sich die StromgestehungskostenStromgestehungskosten Preis je kWh unter Berücksichtigung sämtlicher Kosten einschließlich einer Abzinsrate während der gesamten Betriebsdauer., welche über Wirtschaftlichkeitsrechnung ermittelt werden können.

Ein wichtiger Punkt zur Bestimmung der Stromkosten ist die Art der Verwendung der PV-Energie. Je nach Betreibermodell (siehe Kapitel C2.1 Betreibermodelle) unterscheiden sich die Vergütung der ins Netz eingespeisten oder an andere Abnehmer direkt verkauften Energie und gegebenenfalls die vermiedenen Kosten beim Energiezukauf.

In Abbildung 4 sind die flächenbezogenen Baukosten einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade (VHF) aus Aluminium und eines PV-Fassadensystems am Beispiel des Gebäudes des ZSW in Stuttgart-Vaihingen aufgeschlüsselt. Die Kosten für beide Fassadentypen umfassen allen Material- und-Personalaufwand ab der Außenwand im Rohbauzustand einschließlich 180 mm Wärmedämmung. Die betrachtete Fläche betrug knapp 260 m². Die Kostenangaben beziehen sich auf das Jahr der Fertigstellung 2017. Zum Vergleich sind auch die aufgeschlüsselten flächenbezogenen Investitionskosten für eine PV-Aufdachanlage in CIGS-Technologie dargestellt. Es ist ein Modulwirkungsgrad von 15 % und Investitionskosten für die PV-Flachdachanlage von 1.300 €/kWp zugrunde gelegt.

Bei der fünfstöckigen PV-Fassade des ZSW wurden architektonisch bedingt sechs unterschiedliche Modulformate eingesetzt, welche kürzer als die Standardmodule waren. Damit ergaben sich umgerechnet Mehrkosten gegenüber der am übrigen Gebäude realisierten Alu VHF von 2.270 €/kWp (Tabelle 1).

Für die Berechnung der Stromgestehungskosten für die einzelnen Varianten wurde eine GebrauchsdauerGebrauchsdauer Dauer der Verwendbarkeit eines Produkts, bis die ursprüngliche Funktion nicht mehr erfüllt wird. Die Gebrauchsdauer von PV-Modulen liegt in der Regel über der Dauer der Leistungsgarantie liegen. von 25 Jahren, eine Abzinsrate von 2% und Betriebskosten von 1 %/Jahr angenommen. Je nach Orientierung und der realen Verschattung durch die Umgebung (Südost: sechsstöckiges Gebäude auf gegenüberliegender Straßenseite, Südwest: alter Baumbestand in großem Abstand) ergeben sich für diese beiden Fassadenorientierungen mit unterschiedlich starker Verschattung Stromgestehungskosten von 20 bis 24 €ct/kWh.

Bei ausschließlicher Verwendung der gleichen Anzahl von Modulen im Standardformat desselben Herstellers hätten sich die Mehrkosten auf 1.670 €/kWp verringert, die Stromgestehungskosten wären auf 14 bis 17 €ct/kWh gesunken.