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Was sind Solardachziegel?
Unter Solardachziegel versteht man kompakte Photovoltaikmodule, die sich dank geringer Abmaße unauffällig in bestehende Dacheindeckungen integrieren lassen. Durch Steckverbindungen an der Unterseite lassen sich die einzelnen Solardachziegel zu einer größeren Anlage verbinden. So entsteht eine funktionale Solaranlage, die Strom für den Eigenbedarf oder zum Einspeisen in öffentliche Netze generiert. Solardachziegel eignen sich vor allem dann, wenn bestehende Gebäude spezielle architektonische Ansprüche an die Optik stellen – beispielsweise bei denkmalgeschützten Bauten oder repräsentativen Gebäuden.
Wie funktionieren Solardachziegel?
Nach der Installation der einzelnen Solardachziegel auf den Dachpfannen werden die Module an der Dachinnenseite miteinander über Kabel verbunden. Somit entsteht ein kompaktes, unauffälliges Photovoltaiksystem, welches thermische Energie (Sonneneinstrahlung) in Wärmeenergie umwandelt. Die Technik dahinter ist recht schnell erklärt: Die Kollektoren der Solardachziegel wandeln die Sonnenstrahlung in Wärme um und übertragen diese auf ein Wärmeträgermedium, die sogenannte Solarflüssigkeit. Die Solarflüssigkeit besteht zumeist aus einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel. Ein Solarspeicher fängt über einen Wärmetauscher die gewonnene Wärmeenergie auf und hält sie solange vor, bis sie über das Heizungssystem abgerufen wird. Wenn der Speicherstand absinkt, wird eine Steuerungseinheit aktiviert und setzt die Solarpumpe in Gang, die Wärme aus den Solardachziegeln in den Speicher transportiert. Doch nicht nur Wärmeenergie lässt sich aus Sonnenstrahlen erzeugen – auch Strom produzieren die kleinen Solarpanele auf dem Dach. Der durch die Sonneneinstrahlung gewonnene Strom wird an hauseigene Akkus weitergeleitet, direkt verbraucht oder ins öffentliche Netz eingespeist.
Welche Vorteile haben Solarziegel?
Der große Vorteil von Solardachziegeln ist ihre optische Unauffälligkeit. Die kleinen Module lassen sich anders als herkömmliche Solarpanels dezent in bestehende Dacheindeckungen integrieren. Dank unterschiedlichster Ausführungen lassen sich Solardachziegel völlig harmonisch in das Gesamterscheinungsbild eines Hauses einfügen. Gerade bei denkmalgeschützten oder repräsentativen Bauwerken – bei denen die Stadtverwaltung häufig die Installation von Aufdach-Solaranlagen untersagt – stellen Solardachziegel eine optimale Möglichkeit dar, thermische Energie zu gewinnen. Bei Neueindeckungen ersparen Solardachziegel übrigens die Dachhaut – und reduzieren somit in günstigen Fällen die Kosten für die Dacheindeckung!
Nachteile von Solardachziegeln
Solardachziegel sind verhältnismäßig teuer – und damit wesentlich kostenintensiver als die klassische Kombination aus Dachziegeln und Solarpanels. Neben dem preislichen Nachteil müssen Anwender von Solardachziegeln noch einen weiteren Nachteil in Kauf nehmen: Der Aufbau der Solardachziegel mit hohem Keramikanteil im Gehäuse generiert eine vergleichsweise geringe Gesamtleistung an Energie auf dem Dach.
Welche Arten von Solardachziegeln gibt es?
Grundsätzlich werden zwei Arten von Solardachziegeln unterschieden. Zum einen existieren Modelle, bei denen konventionelle Solarzellen in die Dachziegel integriert werden, zum anderen bietet der Markt Solardachziegel, bei denen die Solarzelle selber den Dachziegel bildet. Aktuell sind Solardachziegel aus Keramik, Kunststoff und Schiefer verfügbar.
Keramische Solardachziegel bestehen aus gebranntem Ton, ganz wie die klassischen Dachziegel. In der Mitte sind die keramischen Solardachziegel mit einer Vertiefung versehen, in der die Photovoltaik-Zellen eingesetzt sind. Keramische Ziegel sind in unterschiedlichen Formen und Farben erhältlich und können so optimal an das Gesamtbild des Hauses angepasst werden.
Kunststoff-Solardachziegel bestehen aus speziell für den Außeneinsatz optimierten Kunststoffen, auf denen eine Schicht aus Solarzellen aufgebracht ist. Über den Solarzellen ist eine weitere Schicht aus transparentem Kunststoff zum Schutz der Zellen angebracht.
Solardachziegel mit Schiefer gelten als besonders langlebig, robust und widerstandsfähig. Das Naturmaterial ist allerdings im Vergleich recht teuer – daher wird hier auf Kunststoffe in Schieferoptik zurückgegriffen.
Solarziegel - Welche Hersteller gibt es bereits?
Der Markt an Anbietern für Solardachziegel ist aktuell als überaus überschaubar zu bezeichnen. Der US-amerikanische Anbieter Tesla bietet seit längerem Solardachziegel auf seiner Website an, allerdings ist hier völlig unklar, wann die Solardachziegel tatsächlich in Deutschland verfügbar sein werden – ein konkretes Auslieferungsdatum nennt der Hersteller trotz Vorbestell-Option leider nicht. Wer sich trotzdem für den Anbieter entscheidet, muss sich für 930 Euro eine Vorbestellung leisten – und Geduld mitbringen.
Schermbeck in Nordrhein-Westfalen ist der Sitz des deutschen Herstellers Nelskamp. Nelskamp entwickelt und vertreibt integrierbare Solarmodule, die sich mittels Profilschienen auf herkömmlichen Dachziegeln aufsetzen lassen. Während die Montage durchweg einfach ist und der Wirkungsgrad bei annehmbaren 18,3 % liegt, sind die einzelnen Module verhältnismäßig groß – und erwecken daher nicht zu hundert Prozent den Anschein herkömmlicher Dachziegel.
Ein weiterer deutscher Hersteller von Solardachziegeln ist das in Prenzlau/Brandenburg ansässige Unternehmen Autarq. Autarq nimmt die Original-Dachziegel der Hersteller und beklebt diese mit Solarzellen. Alternativ werden auch Kopien der Original-Ziegel aus Beton gefertigt, die im Anschluss dauerhaft mit Solarmodulen zu einer Einheit verbunden werden. In beiden Fällen ist das Solarmodul so gut wie unsichtbar. Interessant bei Autarq: Die Solardachziegel können dank modularem Aufbau je nach Bedarf ausgetauscht und erweitert werden.
Welche Hersteller möchten sich noch einbringen?
Eine ganze Bandbreite an Herstellern plant die zukünftige Anwendung von Solardachziegeln oder hat entsprechende Produkte bereits in einer ersten Phase auf den Markt gebracht. Zu den Unternehmen zählt beispielsweise die italienische Firma REM S.p.A., die Kunststoff-Dachziegel im Niedrigpreissegment anbietet. Ob sich diese Solardachziegel allerdings auf Dauer bewähren, ist aktuell noch nicht sicher zu sagen. Solé Power Tile ist ein weiterer Anbieter von Solardachziegeln – diesmal mit Sitz in den USA. Die Dachziegel mit integrierter Photovoltaik sehen zumindest auf den verfügbaren Bildern gut aus – es ist nur noch völlig offen, wann und ob die Solardachziegel überhaupt in Europa beziehungsweise Deutschland angeboten werden.
Die Besonderheiten der Tesla-Solardachziegeln
Der Hersteller Tesla setzt bei seinen Solardachziegeln auf Quarzglas als Grundmaterial, die Solartechnik ist in die Ziegel integriert. So wird eine überaus hohe Belastbarkeit erzielt – die Dachziegel sollten laut Hersteller auch Stürme oder Hagel schadlos überstehen. Auch passen sich die Solardachziegel perfekt an die Optik des Hauses an – ein durchaus interessanter, ästhetisch anspruchsvoller Nebeneffekt. Tesla gewährt auf die Solardachziegel lebenslange Qualität und liefert den passenden Powerwall-Stromspeicher direkt mit. Allerdings, und hier sind wir beim großen Nachteil: Es ist leider nicht klar, wann genau die Solardachziegel in Deutschland verfügbar sein werden.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, wieviel der zur Verfügung stehenden Energie von der Zelle in Strom umgewandelt werden kann. Um es technischer auszudrücken: Der Wirkungsgrad wird durch die Division der Strahlungsenergie durch die abgegebene Energie bestimmt. Der bei der Rechnung erhaltene Quotient gibt prozentual den Wirkungsgrad an.
Die besten aktuell verfügbaren Solarmodule in monokristalliner Ausführung erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 20 und 22 Prozent, die günstigeren polykristallinen Solarmodule erreichen immerhin noch 15 bis 20 Prozent. Wohlgemerkt: Wir reden hier von klassischen Solaranlagen! Bei Solarziegeln liegt der Wirkungsgrad zwischen 17 und 18 Prozent, je nach Anbieter und Aufbau der Solardachziegel.
Wie teuer sind Solardachziegel?
Leider ist es so gut wie unmöglich, konkrete Preise zu den einzelnen Systemen und Herstellern zu nennen. Solardachziegel werden nicht einzeln, sondern im Verbund und zumeist in Kombination mit Dienstleistungen wie Montage, Inbetriebnahme etc. angeboten. Die Angebote werden vor Vertragsabschluss natürlich noch endverhandelt, so dass die Preise nicht nur von Anbieter zu Anbieter, sondern sogar von Kunde zu Kunde unterschiedlich ausgestaltet sein können. Als grober Richtwert für die eigene Planung kann aber festgehalten werden, dass ein einzelner Solardachziegel ungefähr das Fünffache eines herkömmlichen Dachziegels ohne Solartechnik kostet.
Was kostet eine Anlage mit Solardachziegeln im Gegensatz zu einer normalen Photovoltaikanlage?
Auch hier gilt: Die Gesamtkosten einer Anlage mit Solarziegeln können nicht so ohne weiteres definiert und mit den Preisen für eine herkömmliche Photovoltaikanlage verglichen werden. Eines steht aber fest: Wer meint, durch Solarziegel Geld einsparen zu können, der liegt mehr als falsch. Der Grund hierfür liegt nicht nur in der aufwändigen Produktion der Solardachziegel, sondern auch an der produzierten Energiemenge. Möchte man den gleichen Ertrag an Solarenergie mit Solardachziegeln wie mit einer konventionellen Solaranlage erzielen, muss die benötigte Fläche auf Grund des geringeren Wirkungsgrades deutlich erhöht werden. Man braucht also mehr Solarmodule – und das kostet. Einziger wirtschaftlicher Faktor, der für Solarziegel spricht: Bei einer Neueindeckung des Daches können Solardachziegel anstelle herkömmlicher Ziegel eingesetzt werden. Hier kann unter Umständen der Invest geringer ausfallen als bei der Kombination Dachziegel + Solarpanel.
Können Solardachziegel auf jedem Dach eingesetzt werden?
Prinzipiell können Solardachziegel auf jedem Dach eingesetzt werden – zumindest auf jedem Dach, das sich ansonsten auch mit klassischen Dachziegeln eindecken lässt. In der Theorie lassen sich wirklich alle Dachtypen – vom Flachdach bis zum Bogendach – mit Solardachziegeln ausrüsten. In der Praxis wird jedoch kaum ein Bauherr auf die Idee kommen, sein Flachdach mit sündhaft teuren Solardachziegeln auszurüsten, wenn es doch eine „normale“ Solaranlage auch tun würde.
Wichtiger als die Dachform ist allerdings der Standort des Gebäudes – und das gilt für alle Solaranlagen unabhängig von der Bauform. Gebäude, die den größten Teil des Tages im Schatten liegen oder Dachbereiche auf der sonnenabgewandten Seite des Hauses eignen sich naturgemäß herzlich wenig für die Gewinnung thermischer Energien. Wo keine Sonne scheint, da kann auch nichts gewonnen werden!
Werden Solardachziegel wie Photovoltaikanlagen auch gefördert?
Aktuell gelten staatliche Förderungen für stationäre Stromspeicher und die für den Betrieb notwendigen Komponenten wie beispielsweise Energie-Management-Systeme. Was nicht gefördert wird, sind Baugruppen, die für den Betrieb einer Solaranlage nötig sind. Hierzu zählen beispielsweise die Photovoltaik-Module, Gestelle und Wechselrichter. Weiterhin gelten strenge Auflagen hinsichtlich der Leistungsbegrenzung. Förderfähige Anlagen dürfen nicht mehr als die Hälfte des produzierten Stroms in das öffentliche Stromnetz einspeisen. So soll effektiv Einspeise-Spitzen entgegengewirkt und die Stromnetze dadurch entlastet werden.
Was heißt das nun für Anlagen mit Solardachziegeln? Nun, das bedeutet, dass Solardachziegel-Anlagen genauso gefördert werden wie klassische Photovoltaikanlagen. Die Anschaffung der Solardachziegel hingegen ist von der Förderung ausgenommen – denn schließlich handelt es sich bei den Solardachziegeln um Photovoltaik-Module.
Wie kann der Strom aus den Dachziegeln gespeichert werden?
Damit ein Stromnetz funktioniert, muss der Strom im Netz immer im Gleichgewicht sein. Wird an einer Stelle des Netzes Strom entnommen, muss er an anderer Stelle wieder hinzugefügt werden. Darum produzieren moderne Kraftwerke auch immer genauso viel Strom, wie tatsächlich verbraucht wird.
Bei Sonnenenergie funktioniert dieses Prinzip naturgemäß nicht. Solarstrom kann schließlich nur dann produziert werden, wenn die Sonne auch scheint. Der Strom, der durch Solardachziegel produziert wird, muss also zwischengespeichert werden, bis er gebraucht wird. Hierfür wird auf Akkumulatoren – kurz auch einfach Akkus genannt – zurückgegriffen. Die gängigste Form der Akkus zur Speicherung thermischer Energie ist der Blei-Säure-Akku. Diese Akkus sind mit einem Anschaffungspreis von ca. 250 Euro pro Kilowattstunde Speicherkapazität recht günstig, können allerdings nur etwa 3000 Ladezyklen überstehen. Dies resultiert in einer doch recht geringen Lebensdauer von nur rund fünf Jahren. Achtung: Blei-Säure-Akkus bringen die Gefahr spontaner Knallgasexplosionen mit sich! Der Raum, in dem dieser Akkutyp aufgestellt wird, muss daher unbedingt belüftet sein.
Doppelt so teuer wie Blei-Säure-Akkus, aber dafür wesentlich langlebiger sind Blei-Gel-Akkus. Das Speicherprinzip ist ähnlich wie bei Blei-Säure-Akkus, die Lebensdauer beträgt allerdings mehr als 10 Jahre.
Mit einer Lebensdauer von 20 Jahren, mehr als 7000 Ladezyklen und einem erhöhten Wirkungsgrad gelten Lithium-Ionen-Akkus als die Zukunft in Sachen Energiespeicher. Pro Kilowattstunde Speicherkapazität werden für die modernen Akkus allerdings derzeit noch knapp 600 Euro fällig – die Preise fallen allerdings seit Jahren konstant.
Leider haben aber alle aktuellen Speichermöglichkeiten eines gemeinsam: Die überaus schlechte Umweltverträglichkeit. Blei und Lithium sind hochgradig gefährliche Umweltgifte, deren Entsorgung aktuell noch gar nicht geregelt ist. Hier müssen definitiv auf Dauer Alternativen geschaffen werden.
Für wen lohnt sich der Einsatz von Solardachziegeln?
Solardachziegel sind vor allem für zwei Zielgruppen interessant: Bauherren von Neubauten und Besitzer denkmalgeschützter Bestandsbauten. Während erstere sich durch den Einsatz von Solardachziegeln eine klassische Dacheindeckung sparen und gleichzeitig von eigens produziertem Solarstrom profitieren kann, ermöglichen Solarziegeln im zweiten Fall überhaupt erst das Ausrüsten mit Solartechnik. In allen anderen Fällen sind Solardachziegel einfach nicht wirtschaftlich genug, um ernsthaft mit herkömmlichen Solaranlagen konkurrieren zu können. Wer jedoch über das nötige Kleingeld verfügt und Wert auf ein einheitliches Erscheinungsbild seines Hausdaches legt, der kann sich natürlich auch auf einem Haus, was weder neu eingedeckt noch historisch schützenswert ist, eine Anlage aus Solardachziegeln aufbauen.
Was passiert mit defekten Solardachziegeln? Wie können diese ausgetauscht werden?
Bei einem Defekt einzelner Module zeigt sich der große Vorteil von Solardachziegeln. Ohne großen Aufwand lassen sich defekte Module einfach aus der Gruppe lösen, die Verkabelung entfernen und gegen funktionierende Module austauschen. Der zu tätigende Aufwand liegt dabei im gleichen Rahmen wie bei defekten Dachziegeln herkömmlicher Bauart. Anders bei klassischen Solaranlagen: Ist hier ein Modul defekt, muss fast immer das gesamte Panel ausgetauscht werden.
Wie werden Solardachziegel entsorgt?
Kommen wir zur schmutzigen Seite der Solarenergie. Während Sonnenenergie landläufig als besonders saubere Form der Energiegewinnung gilt (und das auch tatsächlich ist, solange die Anlagen arbeiten), macht sich kaum jemand Gedanken um die Entsorgung alter, ausgedienter Solarzellen.
Schauen wir uns Solarziegel doch einmal genauer an. Je nach Grundaufbau kommen Ton, Keramik oder Kunststoffe zum Einsatz. Ton und Keramik sind hinsichtlich der Entsorgung völlig unproblematisch. Kunststoffe hingegen sind sowohl in der Herstellung als auch bei der Entsorgung echte Schmutzfinken. Während des Produktionsprozesses werden Unmengen an Energie und Rohstoffen verbraucht, die Entsorgung findet trotz gestiegener Recyclingquoten immer noch hauptsächlich thermisch, also über Verbrennen, statt. Was erst mühsam aufgebaut wurde, wird am Ende in die Luft geblasen. Bei den Solarmodulen an sich geht es dann weiter. Hier gibt es Technologie auf Siliziumbasis und Dünnschichtmodule, zu denen die weit verbreiteten Cadmium-Tellurid-Module zählen. Während Silizium noch weitestgehend unproblematisch bei der Entsorgung ist, gilt Cadmium beziehungsweise die Verbindung Cadmium-Tellurit als giftig und gesundheitsschädlich. Reines Cadmium greift zuverlässig Knochen und Nieren an und, als ob das nicht genug wäre, fördert das Wachstum von Krebszellen. Cadmium-Tellurid gilt zwar als weniger gefährlich – aber weniger gefährlich ist am Ende auch nicht ungefährlich.
Kurzum: Auch die sauberste Energie kommt nicht ohne Nachteile aus. Während die Hersteller versprechen, Solarmodule nach Erreichen des Lebenszeitendes zurückzunehmen und dem Recyclingkreislauf zuzuführen, hält sich die Politik weitestgehend bedeckt, was ernsthafte Strategien hinsichtlich der Entsorgung ausgedienter Solarzellen anbelangt.
Defekte Solarmodule sollen und müssen also fachgerecht entsorgt werden – aber wie? Bevor die Stromzellen einfach in den Müll geworfen werden (was nicht nur umwelttechnisch höchst bedenklich, sondern auch illegal ist), lohnt sich ein genauer Blick auf die Module. Alte, gebrauchte Solarmodule haben nämlich trotz ihres Alters immer noch einen gewissen Wert und können auf dem Ersatzteilmarkt gute Preise erzielen! Bei Glasbruch oder anderen, echten Defekten sollte man sich an spezialisierte Photovoltaik-Rücknahmesysteme wenden. PV-cycle, Lanbell, ERP Recycling und Co. nehmen europaweit defekte Solarmodule an – zumindest in größeren Mengen.
Privatpersonen dürfen defekte Solarmodule in kleinen Mengen bis 20 Stück kostenfrei am Wertstoffhof abgeben. Achtung: Unbedingt eine Übergabequittung ausstellen lassen. Diese dient als Entsorgungsnachweis! Und diesen Nachweis hat jeder Besitzer von Solaranlagen zu erbringen. Eine bequeme Abgabe der defekten Module beim Schrotthändler oder das diskrete Vergraben der Module im eigenen Garten stellt keine legale Alternative zur korrekten Entsorgung dar.
Fazit
Fakt ist: Solardachziegel stellen derzeit die wohl schönste Art der thermosolaren Energiegewinnung dar. Auf dem überschaubaren Markt der Anbieter finden sich Solardachziegel unterschiedlichster Form und Ausprägung. Doch leider ist auch Fakt, dass Solardachziegel (noch) keine günstige Alternative zu klassischen Solaranlagen darstellen. Dafür ist der Herstellungsprozess zu aufwändig und der Wirkungsgrad zu gering. Allerdings eröffnen die diskreten Solardachziegel vor allem für Besitzer von denkmalgeschützten Altbauten ganz neue Formen der autarken Energiegewinnung. Die Erfahrungen der Vergangenheit zeigen, dass einmal etablierte Technik zuverlässig im Preis sinkt. Und im gleichen Maße, wie der Preis sinkt, steigt die Leistungsfähigkeit. Daher ist stark anzunehmen, dass in den kommenden zwei bis drei Jahren Solardachziegel aus ihrem derzeitigen Nischendasein heraustreten und konventionellen Anlagen den Rang ablaufen werden.
Was ganz stark für den Einsatz von Solardachziegeln spricht, ist die vergleichsweise einfache Installation und vor allem der problemlose Austausch der einzelnen Module im Schadensfall. Während bei klassischen Panels hier umfangreiche Sanierungsarbeiten anstehen, tauscht man defekte Solardachziegel einfach und schnell aus. Wir vermuten daher, dass Solardachziegel über kurz oder lang zum Standard in der Solartechnik werden.