PHOTOVOLTAIK IM BAUWESEN Eine Norm bringt Licht in das Dunkel

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Kilian Gärtner
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1 PHOTOVOLTAIK IM BAUWESEN Eine Norm bringt Licht in das Dunkel Dipl.-Ing./EUR Ing. Arno Bergmann DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik, Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE Stresemannallee 15, D Frankfurt /Main Telefon : Fax : arno.bergmann@vde.com Internet: Dipl.-Ing. Christof Erban Schüco International KG Karolinenstrasse 1-15 D Bielefeld Telefon :+49 / 521 / Fax: +49 / 521 / CErban@Schueco.com 1. Einleitung Der Arbeitskreis Gebäudeintegrierte PV-Module der Deutschen Kommission Elektrotechnik, Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE hat einen Normentwurf für Photovoltaik im Bauwesen erarbeitet. Die Photovoltaik wird inzwischen erfreulicherweise mehr und mehr an und in Gebäuden eingesetzt. Hierbei eröffnet sich eine Reihe von Fragen, da nicht alle PV- Experten die Besonderheiten des Baurechts kennen. Angeregt durch viele Gespräche und Beiträge des PV-Symposiums in Kloster Banz wurde ein Normungsvorhaben für Photovoltaik im Bauwesen von der DKE aufgenommen, um den Herstellern und Anwendern von PV-Modulen mehr Sicherheit beim Einsatz im Bauwesen zu geben. Nach der Anfangs sehr optimistischen Stimmung, in kurzer Zeit dieses Projekt abzuschließen zu können, erwies sich dies als ein nicht einfaches Unterfangen. Nach Verstärkung des Arbeitskreises durch Baufachexperten relativierten sich viele Vorstellungen, auch die von erfahrenen PV-Experten. Nach intensivem Befassen mit den Normen für Glas im Bauwesen konnte endlich der Normentwurf E DIN VDE (VDE ) Photovoltaik im Bauwesen im Juli 2007 veröffentlicht werden.

arno.bergmann@vde.com Internet: http://www.dke.de Dipl.-Ing.

2 2. Photovoltaik und Baurecht In der Regel dürfen nach den gültigen Landesbauordnungen Photovoltaikanlagen verfahrensfrei errichtet werden. Dies bedeutet jedoch nicht, dass diese Anlagen nicht den öffentlich-rechtlichen Vorschriften genügen müssen. So sind eine Reihe von Anforderungen der Landesbauordnungen zu beachten, wie z.b. Standsicherheit, Brandschutz und Abstandsflächen. In den Landesbauordnungen werden Anforderungen an Bauprodukte und Bauarten gestellt. Ein Bauprodukt ist ein Baustoff oder Bauteil, das dazu bestimmt ist, in bauliche Anlagen dauerhaft eingebaut zu werde. Eine Bauart ist eine Zusammenfügung von Bauprodukten zu baulichen Anlagen oder Teilen davon. Bei Bauprodukten wird zwischen geregelten, nicht geregelten und sonstigen Bauprodukten unterschieden. PV-Module für die Gebäudeintegration werden üblicherweise als nicht geregelte Bauprodukte/Bauarten angesehen. Nicht geregelte Bauprodukte dürfen verwendet werden, wenn eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis oder eine Zustimmung im Einzelfall vorliegt. Das zusätzliche Aufbringen von Solarzellen in Bauarten aus Glas kann als unwesentliche Abweichung von geltenden Baubestimmungen angesehen werden, sofern Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Konstruktion nicht negativ beeinflusst werden und keine Gefahr für die Verkehrsfläche ausgeht. Aus diesem Grund können für Mehrfachglas PV-Module und Einzelglas PV-Module die Anforderungen aus den Normen für Glas im Bauwesen herangezogen werden. 3. Warum eine eigene Norm für BIPV In der überwiegenden Mehrheit werden Photovoltaikelemente als so genannte Standardelemente herstellt. Hierbei ist allerdings der Begriff Standard insoweit missverständlich, als dass er nicht einen branchenübergreifenden Standard beschreibt, sondern vielmehr von der originären Nutzung der Photovoltaik - der Ladung einer 12V Batterie - ausgeht. Jedes PV-Element, das aufgrund seines elektrischen Aufbaus dazu in der Lage ist, diese Batterie zu laden, wurde als Standardelement bezeichnet. Das führt naturgemäß dazu, dass jeder Hersteller entsprechend seiner Prioritäten konstruierte Standardelemente herstellt. Diese sind in der Regel nicht zueinander kompatibel. Weder hinsichtlich der Größe der PV- Elemente noch hinsichtlich deren mechanischen Aufbau oder deren Befestigung gibt

In den Landesbauordnungen werden Anforderungen an Bauprodukte und Bauarten gestellt.

3 es Übereinstimmung. Lediglich die auf Grund der originären Nutzung vorgegebenen elektrischen Parameter führten dazu, dass meist 36 oder 40 Solarzellen (später dann auch ganz-zahlige Vielfache davon) je Solarelement eingesetzt wurden. Mit Beginn der Netzeinspeisung haben sich aber auch diese elektrischen Randbedingungen verändert, und es gibt quasi keinen übergreifenden gemeinsamen Nenner, der die Standardelemente definieren würde. Das Standard-36 Zellen-Element wird Geschichte. Bild 1: Standardelemente Gleichzeitig zur o.g. technischen Entwicklung der Solarelemente -weg von der Batterieladung, hin zur Netzeinspeisung - vollzog sich die Entwicklung des zunächst nationalen, später internationalen Normenwerkes für elektrische Bauelemente. Dies DIN VDE Normenwerk hatte zunächst vorrangig die elektrische Sicherheit und die Performance der Solarelemente zum Inhalt. Später dann die verwendeten Materialien und Konstruktionsprinzipien. Nun werden diese Standardelemente aber gelegentlich nicht auf Dächern oder in Freilandanlagen eingesetzt, sondern sie werden an senkrechten Fassaden, in Wintergärten, auf Carports oder Lichtdachkonstruktionen als Über-Kopf Verglasungen in Gebäuden eingesetzt.

4 Bild 2: Nicht DIN konforme Montage von rahmenlosen PV-Elementen In speziell diesen Bereichen sind aber neben dem o.g. DIN VDE Normenwerk auch die DIN Normen zu berücksichtigen, die sich z.b. mit dem Baustoff Glas und dessen regelkonformer Verarbeitung zu Gebäudeelementen beschäftigt. Man betritt mit seinem Standard-PV-Element quasi eine komplett neue Normenwelt, deren Anforderungen in weiten Bereichen nicht entsprochen wird. Beispielhaft seien hier erwähnt, - dass der Glaseinstand also das die Tiefe des Umgreifens der Glasscheibe durch die Rahmung - in Abhängigkeit der Einbauweise definiert ist. - dass die Glasdicke und Glasart in Abhängigkeit der Einbauweise und der am Standort definierten Lastannahmen auszuwählen ist. - dass bei z.b. punktförmigen Verglasungen die minimale Größe der Klemmfläche definiert ist. - dass die Gläser zwängungsarm eingebaut werden müssen. - dass Glas-Metallkontakt nicht zulässig ist.

Beispielhaft seien hier erwähnt, - dass der Glaseinstand also das die Tiefe des Umgreifens der Glasscheibe durch die Rahmung - in Abhängigkeit der Einbauweise definiert ist.

5 - dass Klebungen nur mit bauaufsichtlich zugelassenen Klebern durchgeführt werden dürfen. - dass Klebungen grundsätzlich der Fremdüberwachung bedürfen. Des Weiteren sei erwähnt, dass für den Einsatz an Gebäuden völlig neue Eigenschaf ten nachgewiesen und dementsprechend getestet werden müssen. Beispielhaft sei hier die Fähigkeit erwähnt, im Versagensfall Glassplitter zu binden oder die Eigenschaft der Strukturellen Integrität - also die Eigenschaft der Resttragfähigkeit im Versagensfall. In diesem Test werden die Gläser unter Last und bei regulären Betriebstemperaturen zerstört und die Zeit gemessen, bis das Solarelement sich aus der Rahmen- oder Unterkonstruktion löst und herabfällt. Bild 3: Lichtdachkonstruktion mit BIPV Solarelementen

Beispielhaft sei hier die Fähigkeit erwähnt, im Versagensfall Glassplitter zu binden oder die Eigenschaft der Strukturellen Integrität - also die Eigenschaft der Resttragfähigkeit im

6 4. Inhalte des Normentwurfs Der Normentwurf gilt für gebäudeintegrierte Photovoltaik und definiert zunächst den oft falsch benutzten Begriff gebäudeintegrierte Photovoltaik (GIPV). Er nennt und behandelt die gewerkeübergreifenden Anforderungen basierend auf bestehenden Normen und richtet sich an den Hersteller, den Planer, den Systementwickler und den Errichter. Er legt die Anforderungen an die elektrische Sicherheit, die Bauarteignung und alle relevanten baurechtlichen Anforderungen für Photovoltaik-Elemente fest. Der Normentwurf ist nicht für Konzentratormodule und additive Photovoltaik anwendbar. Im Einzelnen werden Anforderungen festgelegt für: - elektrische Sicherheit, - Produktnachweise nach Bauproduktenrichtlinie, - ergänzende anwendungsspezifische Anforderungen, - Qualität und Zuverlässigkeit der elektrischen Eigenschaften, - Planung und Montage. Des Weiteren werden die Mindestangaben für das Datenblatt und die Kennzeichnung von PV-Modulen festgelegt und Hinweise zur strukturellen Ähnlichkeit gegeben. 4. Zusammenfassung Die heute vorrangig hergestellten und eingesetzten Standard-Solarelemente entsprechen meist nicht den Anforderungen des Baurechts. Der Normentwurf E DIN VDE (VDE ) Photovoltaik im Bauwesen listet alle Kriterien auf, die Photovoltaikelemente zur Gebäudeintegration erfüllen müssen, um im Sinne des Baurechts normengerecht gebaut zu sein. 5. Literaturangabe Bergmann Arno: NEUES AUS DER WELT DER NORMEN - Aktuelle Entwicklungen in der Standardisierung, 21. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Bad Staffelstein 2006 Schneider Steffen: Photovoltaik und Baurecht, Netzgekoppelte PV-Anlagen ISE Freiburg 2001, Freiburg. C. Erban: Challenges and Obstacles for BIPV, PVSEC Dresden 2006, Dresden. C. Erban: Photovoltaik an und in der Fassade, TÜV Modulworkshop 2006, Köln.

Er legt die Anforderungen an die elektrische Sicherheit, die Bauarteignung und alle relevanten baurechtlichen Anforderungen für Photovoltaik-Elemente fest.

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