BIM-PV

Die energetische Aktivierung der Gebäudehülle einhergehend mit ihrer Nutzung für die Erzeugung erneuerbarer Energie ist ein wichtiger Bestandteil für das Gelingen der Energiewende. Photovoltaik- (PV) und Solarthermie (ST)-Anlagen werden bisher in den allermeisten Fällen auf ein bestehendes Dach montiert. Dies ist zwar technisch einfach umzusetzen, ästhetisch jedoch oft nicht ansprechend. Zudem reicht bei Wohn-, Industrie-, Verwaltungs-, Geschäfts- und/oder Gewerbebauten mit einer Vielzahl an Nutzern die Dachfläche allein nicht für die Energieerzeugung durch PV-Anlagen aus. Hier ist eine zusätzliche energetische Aktivierung der Fassade erstrebenswert. Eine tatsächliche Integration in die Fassade ist zwar heute schon technisch möglich, aber oft nicht wirtschaftlich. Die Gründe hierfür liegen an verschiedenen Stellen des Lebenszyklus von PV-Anlagen.

In diesem Projekt wird mit Hilfe eines Demonstrationsprojektes („Dänischer Pavillon“ [Titelbild] auf dem EXPO-Gelände in Hannover) der gesamte Lebenszyklus einer gebäudeintegrierten PV-Anlage (building integrated PV, BIPV) betrachtet.

Im Zuge des Forschungsprojekts ist eine bauliche Erweiterung des Gebäudes geplant, bei der Teile der eigentlichen Glasfassade durch eine BIPV-Anlage ersetzt sowie mit entsprechender Messtechnik ausgestattet werden.

Die experimentelle Erhebung von Betriebsdaten (Monitoring) sowie deren Analyse und Bewertung (begleitende Gebäudesimulation) bilden den Ausgangspunkt für die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus.

Zusätzlich werden die Annahmen, Schlussfolgerungen und Schritte in der Bau- und Planungsphase mit Hinblick auf die erhobenen Betriebsdaten analysiert und überprüft. Dadurch soll - in Retrospektive - verstanden werden wann, wo und wieso es welche Schwächen im Lebenszyklus gibt.

Die Erkenntnisse aus dem konkreten Demonstrationsprojekt “Dänischer Pavillon” werden im Vorhaben durch den Aufbau einer Testanlage am ISFH ergänzt. An dieser wird das gleiche BIPV-System, das am Dänischen Pavillon zum Einsatz kommt, um ein photovoltaisch-thermisches (PVT-) System erweitert. Zum anderen sollen an der Testanlage weitere BIPV-Module und Fassaden-Unterkonstruktionen montiert, analysiert und bewertet werden.

Für die Gewerke- und phasenübergreifende Analyse wird die digitale Methode Building Information Modeling (BIM) zum Einsatz kommen. Durch die konsequente Anwendung der Methode über den gesamten Lebenszyklus hinweg wird bei disziplinären und interdisziplinären Förderantrag BI(M)PV Arbeitsprozessen eine Effizienzsteigerung sowie eine erhöhte Planungsqualität und Kostensicherheit erreicht. Für das Demonstrationsprojekt wird ein digitaler Zwilling erstellt, welcher die unterschiedlichen Ansprüche der einzelnen Akteure und Lebenszyklus-Phasen phasenmodellspezifisch abbildet.

Ziel des Vorhabens ist es, die Akzeptanz für BIPV-Anlagen zu erhöhen und allen beteiligten Akteuren den Zugang zu vereinfachen.

Hierfür wird zum einen ein integraler lebenszyklusorientierter Prozess für die Planung, Produktion, Montage, Betrieb und Recycling von BIPV-Anlagen erstellt und in Form eines allgemein zugänglichen BI(M)PV Leitfadens dokumentiert. Gleichzeitig wird im Rahmen des Forschungsprojekts eine BI(M)PV-Plattform aufgesetzt, mit der die Zusammenarbeit aller Akteure unter Nutzung des digitalen Gebäudemodells ein-schließlich der entsprechenden BIPV-Anlage effizient und transparent erfolgen kann.