Green PV

Fassaden schützen vor Kälte und Hitze, vor Schnee und Regen. Doch das ist bei Weitem nicht alles. Die Gebäudehülle kann auch als Solarkraftwerk genutzt und mit einer Begrünung versehen werden. Welche Vorteile die Kombination bringt, zeigt eine Studie der Hochschule Luzern.

Bis Ende unseres Jahrhunderts dürften die Jahresmitteltemperaturen weiter steigen. Wie stark, hängt von den Treibhausgasemissionen ab, die wir verursachen. Geht der Ausstoss schädlicher Emissionen ungebremst weiter, wird die Zunahme laut den Schweizer Klimaszenarien CH2018 Ende des Jahrhunderts zwischen 3,3 und 5,4° Celsius liegen.

Besonders die Einwohnerinnen und Einwohner von Städten werden die vermehrte Hitzebelastung aufgrund der stark versiegelten Oberflächen zu spüren bekommen. Nicht nur Aussenräume werden sich immer mehr aufheizen, auch in Innenräumen dürfte es künftig im Sommer wärmer werden. Damit sich die Temperaturen auch in den kommenden Jahrzehnten im behaglichen Bereich bewegen, braucht es Möglichkeiten zur besseren Kühlung. Um den steigenden Stromkonsum durch die Dekarbonisierung von Verkehr oder Gebäuden, aber auch durch den vermehrten Kühlbedarf decken zu können, müssen wir die erneuerbaren Energien weiter ausbauen.

Aufenthaltsqualität innen und aussen

Heute werden bereits vielerorts Dachflächen mit Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung eingedeckt. In vielen Fällen bietet sich eine Kombination mit einer Begrünung an. Eher Seltenheitscharakter haben allerdings noch Photovoltaik (PV) und Bepflanzung an Fassaden. Genau dieses Duo haben Forschende des Instituts für Gebäudetechnik und Energie der Hochschule Luzern (HSLU) in der Studie «GreenPV» unter die Lupe genommen. Sie analysierten, wie sinnvoll die Verbindung ist, aber auch, welches die grössten Hemmnisse für den vermehrten Einsatz in der Praxis sind. Dabei bewerteten sie verschiedene Aspekte wie beispielsweise Biodiversität, Attraktivität der Aussenräume, Lärm und Luftqualität, thermisches Wohlbefinden, Energieverbrauch, Ökologie und Wirtschaftlichkeit.

Für die Betrachtung zogen sie drei Referenzgebäude heran – einen Neubau, einen Altbau und einen sanierten Altbau – und nutzten eine hinterlüftete Fassade mit Faserzementplatten als Vergleich. Bei der Fassadenbegrünung wurden boden- und wandgebundene Varianten untersucht, bei der PV-Fassade transparente und lichtundurchlässige Module.

Deutliche Abkühlung

Die Resultate zeigten, dass Pflanzen an der Fassade in verschiedener Hinsicht einen Mehrwert bringen. So verhindern sie beispielsweise das Aufheizen äusserst wirksam und sorgen dafür, dass die Oberflächentemperaturen nicht zu stark ansteigen. Im Vergleich zur Referenzfassade kann der Unterschied an einem milden Sommertag bis zu 15° Celsius betragen, an sehr heissen Tagen möglicherweise noch mehr. Der kühlende Effekt entsteht einerseits durch den Schattenwurf der Pflanzen und andererseits, weil diese zuvor aufgenommenes Wasser verdunsten. Das Mikroklima verbessert sich, der Bildung sogenannter Wärmeinseln wird effektiv entgegengewirkt und die Aufenthaltsqualität im Aussenraum verbessert sich. Vergleicht man die Referenz- mit der unbegrünten PV-Fassade, schneiden sie in vielen Aspekten etwa gleich ab. Beim Lärm und bei der Biodiversität liegt die PV-Fassade sogar leicht im Nachteil gegenüber den Faserzementplatten.

Thermischer Komfort im Innern

Die Untersuchungen zeigten ferner, dass Fassadenbegrünungen auch auf die Temperatur in Innenräumen einen positiven Einfluss haben können. Weiter konnten die Forschenden beim Energiebedarf des Gebäudes Vorteile ausmachen, insbesondere bei schlecht gedämmten älteren Gebäuden. Bei der Ökobilanz schneiden erwartungsgemäss sowohl bodengebundene wie auch an der Wand angebrauchte Systeme schlechter ab als herkömmliche, unbegrünte Fassaden. Geschuldet ist dies dem zusätzlichen Materialeinsatz für die Bepflanzung. Als Hemmnis für Bauherrschaften orteten die Forscherinnen und Forscher die Kosten der Fassadenbegrünung, die bei wandgebundenen Bepflanzungssystemen am stärksten zu Buche schlagen. Je nach baulicher Situation ist nämlich ein erheblicher Konstruktionsaufwand nötig, der meist deutlich über jenem von bodengebundenen Systemen liegt.

Vorteile für Menschen und Tiere

Begrünte Fassaden sind nicht nur ein Gewinn für den thermischen Komfort, sondern auch für die Biodiversität. Sie schaffen wertvolle Lebensräume in urbanen Gebieten, in denen sich kleine Tiere und Insekten niederlassen. Pflanzen nehmen aber auch Regenwasser auf und entlasten dadurch die Kanalisation, was insbesondere bei Starkregen potenziellen Überschwemmungen entgegenwirken kann. Einen Mehrwert bringen Grünfassaden überdies für die Luftqualität, da sie Feinstaub und andere Schadstoffe binden und Sauerstoff produzieren. Ferner vermindern sie die Ausbreitung von Schall, übernehmen dämmende Funktion und schützen Gebäude vor Witterungseinflüssen.

Bepflanzte Fassaden haben den Vorteil, dass sie wenig Platz benötigen. Ein Knackpunkt ist laut der Studie allerdings die Zugänglichkeit. Die Pflege und der Unterhalt sind aufgrund der in der Höhe angebrachten Pflanzsysteme oft deutlich aufwendiger als bei begrünten PV-Anlagen auf dem Dach.

Punkten können Begrünung und PV an Fassaden in ästhetischer Hinsicht, denn sie werten Aussenräume gestalterisch auf und machen sie lebenswerter. Den grössten Nutzen bringen sie in den unteren Geschossen, also dort, wo Menschen sich aufhalten oder passieren.

Unten Grün, oben Photovoltaik

Das Gute an der Kombination von Fassadenbegrünung und Photovoltaik ist, dass sie sich gegenseitig kaum konkurrenzieren. Erzielen vertikale Grünflächen vor allem in den unteren Bereichen grosse Wirkung, ist das Stromerzeugungspotenzial von Photovoltaikanlagen an Fassaden dort am grössten, wo sie nicht verschattet sind. Das bedeutet, dass vor allem in dicht bebauten Gebieten Solarmodule in den oberen Geschossen deutlich mehr Strom produzieren als solche in den unteren Etagen, die im Schatten der Nachbarhäuser liegen.

Unten Grün und oben PV ist also eine ideale Kombination, um die Vorteile beider Systeme optimal miteinander zu vereinen. Diese Erkenntnis der GreenPV-Studie sind entscheidend für die Zukunft, in der die sichere Energieversorgung, aber auch die Hitzeminderung im Innen- wie im Aussenraum sowie die Lebensqualität angesichts zunehmender Verdichtung immer dringlichere Themen werden dürften.