Das Interesse an Solardachziegel hat in den letzten Jahren rapide zugenommen. Doch was genau ist ein Solardachziegel, wie hoch sind die Anschaffungskosten, welche Systeme sind auf dem Markt verfügbar und lohnt sich die Installation im Vergleich zu den Alternativen?
Kurz & Knapp: die wichtigsten Informationen zu Solardachziegel
Was sind Solardachziegel?
Solardachziegel sind eine innovative Kombination aus herkömmlichen Dachziegeln und kleinen Solarmodulen. Sie sind in der Lage, die eintreffende Sonnenenergie in elektrischen Strom umzuwandeln und fungieren gleichzeitig als Schutzschicht gegen hartnäckige Witterungsbedingungen wie Regen, Schnee oder starke Winde.
Im Gegensatz zur Aufdach-Photovoltaik, die auf das fertig eingedeckte Dach montiert wird, werden Solardachziegel in das Dach integriert und bilden einen Teil der Dachhaut.
Sie ersetzen herkömmliche Solarmodule und liegen in einer Ebene mit dem restlichen Dach, ähnlich wie bei der Indach-Photovoltaik.
Nahaufnahme von Solardachziegeln
© meyerburger.com
Der wesentliche Unterschied zwischen Solardachziegeln und Indach-Modulen liegt in ihrer Größe. Während herkömmliche Indach-Module etwa 1,73 Meter lang und 1,1 Meter breit sind, ersetzt ein Solardachziegel nur einen Dachstein und hat eine Größe von etwa 380 x 180 mm bis 505 x 303 mm.
Es gibt jedoch auch PV-Dachziegel, die mehrere Ziegel ersetzen und eine typische Größe von 1.500 mm x 400 mm haben.
Es gibt verschiedenen Grundmaterialien der Solardachziegel: Sie bestehen aus Ton, Keramik, Schiefer, Kunststoff, Bitumen oder Beton. Passend zu vielen Dacheindeckungen sind PV-Dachziegel in verschiedenen Formen erhältlich, wie zum Beispiel Tonziegel, Biberschwanz, Flachdachziegel und Flachziegel. Zudem sind sie in passenden Farben wie rot, schwarz oder grau verfügbar, um sich harmonisch in das Erscheinungsbild des Gebäudes einzufügen.
Mittlerweile werden fast ausschließlich einteilige Solardachziegel produziert, bei denen Solarzelle und Ziegel eine untrennbare Einheit bilden. In den Anfangsjahren wurden die Solarzellen lediglich auf die Dachziegel geklebt oder darauf befestigt. Diese Variante wurde jedoch aufgrund der schlechteren Lebensdauer verworfen.
Eine weitere Herstellungsmöglichkeit sind Quarzsand-Solardachziegel, bei denen das elektrisch leitende Material mit dem Dachziegel verschmolzen ist.
Die Oberfläche der Solardachziegel ist mit einer Glas-Schicht versehen, um die darunter liegenden Solarzellen zu schützen. An der Solarzellen-Hinterseite befindet sich entweder eine Schutzfolie oder eine weitere Glas-Schicht, ähnlich eines Glas-Glas-Moduls, um die Langlebigkeit und Stabilität des Produkts zu gewährleisten.
In einem Photovoltaik-Ziegel sind mehrere Solarzellen fest integriert und miteinander verbunden, wobei auch Halbzellen zum Einsatz kommen können.
Meistens werden monokristalline Solarzellen verwendet, da sie einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
PV-Dachziegel neben normalen Ziegeln
© bmi.com
Je nach Hersteller werden verschiedene Zellgrößen und Typen eingesetzt, wie zum Beispiel PERC oder HJT, um eine möglichst hohe Energieausbeute zu erzielen. Polykristalline Solarzellen werden aufgrund ihrer geringeren Leistung mittlerweile kaum noch für das Photovoltaik-Dach ohne Ziegel verwendet.
Einige spezielle Solardachziegel nutzen jedoch eine amorphe Solarschicht (Dickschicht) zur Energieerzeugung. Diese Technologie ermöglicht eine flexible Anpassung an die Form und Größe der Solardachziegel, bietet jedoch im Vergleich zu monokristallinen Solarzellen einen niedrigeren Wirkungsgrad.
Wie funktionieren Solarziegel?
Solardachziegel funktionieren vom Prinzip genau, wie herkömmliche PV-Module:
Die Solarzelle besteht aus zwei Schichten aus Silizium. Wenn Sonnenlicht auf die Zelle trifft, löst es Elektronen aus, die durch ein elektrisches Feld in der Zelle getrennt und in eine Richtung gelenkt werden. Dadurch entsteht ein Gleichstrom.
Mehrere Solardachziegel werden in Reihe miteinander verbunden und dann mehrere Stränge (auch Strings genannt) parallel geschaltet, um die Stromspannung zu erhöhen.
Über Solarkabel wird der Solarstrom bis zum Wechselrichter geleitet, welcher diesen in nutzbaren Wechselstrom umwandelt.
Vor- und Nachteile von Solardachpfannen
Vorteile von PV-Dachziegeln
- Ansprechende Optik durch Integration in das Dachdesign, dadurch unauffälliger als herkömmliche Solarmodule.
- Ersparnis bei Dacheindeckung: Ein Großteil der benötigten Dachziegel kann eingespart werden, das spart etwa 65 Euro pro m² der Kosten ein.
- Der Solardachziegel funktioniert wie das normale Dachmaterial und bietet damit Schutz vor schlechten Wetter
- Einsetzbar für Häuser mit begrenzter Restdachlast.
- Solarpfannen gelten als langlebig, zumindest die Dichtigkeit dürfte 25 bis 40 Jahre halten. Das ist nicht ganz so lang wie normale Dachpfannen, aber dennoch ein guter Wert.
- Hohes Maß an Flexibilität, aufgrund der kleinen Abmaße der PV-Dachziegel. Anpassung an die Dachform ist ohne Probleme möglich.
- Steigert den Wert und die Attraktivität der Immobilie.
- Umweltfreundlich: Produziert saubere Energie, verringert CO₂-Emissionen.
- Einfache Austauschbarkeit, auch gegen Standard-Ziegel möglich.
- Gute Wartungsmöglichkeit: Solardachziegel können einzeln ausgetauscht werden, bei einem Defekt.
- Kann aufgrund des unscheinbaren Designs auf denkmalgeschützten Häusern eingesetzt werden.
Nachteile von Photovoltaik-Dachziegeln
- Photovoltaik-Dachziegel sind noch ein Nischenprodukt mit wenig Praxiserfahrung.
- Höhere Anschaffungskosten: In der Regel deutlich teurer als herkömmliche Aufdach-PV-Systeme (sogar mit einbezogenen Einsparungen der Dacheindeckung).
- Geringere Effizienz: Solardachziegel haben tendenziell einen geringen Wirkungsgrad und bieten damit weniger Leistung je Dachfläche.
- Komplexere Installation: die Montage der Solardachziegel ist aufwändiger und zeitintensiver.
- Eingeschränkte Auswahl: Weniger Auswahl bei Herstellern und Technologie.
- Ausfallgefährdet: aufgrund der hohen Anzahl von kleinen Modulen bzw. Solardachziegeln gibt es viel mehr Teile z.B. Steckverbindungen oder die integrierten Solarzellen, die Schaden nehmen können. Das wird nochmal erhöht, falls PV-Leistungsoptimerer eingesetzt werden.
Wie viel kosten Solardachziegel?
Ein Solardachziegel mit einer Leistung von 10 Wp kostet etwa 30 € pro Stück, ohne Einbau. Pro Leistungseinheit (kWp) liegen die Materialkosten von PV-Dachziegeln bei 3 € pro Wp bzw. 3.000 €/kWp. Die Gesamtkosten einer PV-Anlage bestehend aus 5,76 kWp Solardachziegeln liegen durchschnittlich bei etwa 24.000 € inklusive Material und Montage.
Im Vergleich dazu kostet eine vergleichbare Solaranlage auf dem Dach mit gleicher Leistung etwa 9.730 €.
In der nachfolgenden Tabelle ist eine genaue Kostenaufschlüsselung der Solarziegeldachanlage im Vergleich zu einer gewöhnlichen Aufdach-Anlage gegeben:
Diese Tabelle vergleicht zwei Varianten von Solardächern für eine Dachfläche von 60 m², bei denen jeweils 80 % der Fläche für die Installation von Solarmodulen genutzt werden. Die erste Variante verwendet Solardachziegel, während die zweite Variante auf Aufdach-Photovoltaik-Module setzt.
Bei den Solardachziegeln kommen insgesamt 576 Solarziegel zum Einsatz, die zusammen eine Nennleistung von 5,76 kWp erbringen. Die Gesamtkosten für diese Variante belaufen sich auf 24.078 €, wobei die Montagekosten 4.378 € und die Materialkosten 19.700 € betragen.
Im Vergleich zur Aufdach-PV-Anlage sind die Kosten von Solardachziegeln (bei gleicher Dachgröße) etwa 47 % höher. Standardisierte PV-Module sind zudem leistungsstärker und haben eine höhere Effizienz.
Im Kostenvergleich pro kWp installierter Leistung schneiden Photovoltaik-Ziegel noch schlechter ab: die spezifischen Kosten von Solardachziegeln liegen mit 4.180 €/kWp etwa 156 % höher, als bei der Aufdach-Anlage mit 1.635 €/kWp.
Es muss allerdings beachtet werden, dass bei einem Neubau etwa 3.120 € (65 € x 48 m²) an Kosten für Dachziegel wegfallen, weil diese durch Solardachziegel ersetzt werden.
Bei einem Bestandsbau dagegen steigen die Montagekosten für PV-Dachziegel noch weiter, weil die vorhandenen Dacheindeckung zunächst zeitintensiv entfernt werden muss. Hier lässt sich der Preis nicht genau beziffern, weil der Zeitaufwand zur Demontage sehr individuell ist.
Wie lange halten Solarziegel?
Solardachziegel haben eine Lebensdauer von 25 bis 40 Jahren, d.h. so lange sollten Sie mindestens dicht halten. Im Vergleich dazu haben normale Dacheindeckungen folgende Lebensdauer:
Schieferdach: 100 Jahre
Tondachziegel: 60 bis 80 Jahre
Betonziegel/Betonstein: 40 Jahre
Beim Betrieb eines Solardachs mit integrierten Solarziegeln muss die kürzere Lebensdauer berücksichtigt werden!
Achtung: Die Haltbarkeit bezieht sich nur auf die Dachintegrität, nicht jedoch auf die elektrische Leitfähigkeit. Die Funktion der Solardachziegel wird von den meisten Herstellern für eine deutlich kürzere Zeit garantiert.
Mit der Produktgarantie erhält der Anlagenbetreiber die Gewährleistung, dass die PV-Dachpfanne 5 bis 30 Jahre störungsfrei funktioniert (je nach Hersteller unterschiedlich).
Die Leistungsgarantie bezieht sich lediglich auf die Mindestleistung, die ein Solardachziegel zu einer bestimmten Zeit aufweisen muss, um als voll funktionsfähig zu gelten. Typischerweise verläuft die Leistungsgarantie linear bis zum Ende der Lebensdauer nach 20, 25 oder 30 Jahren mit 80 bis 90 % der Anfangsleistung.
Solardachziegel müssen sehr robust und mechanisch stabil konstruiert sein, um Umwelteinflüssen, wie z. B. Windsog, Winddruck oder Hagelschlag, standzuhalten.
In Deutschland werden Dachziegel anhand von 5 Hagelwiderstandsklassen (HWK) eingeteilt. HWK 1 bietet einen sehr geringen, HWK 5 dagegen einen ausgesprochen hohen Schutz vor Hagelschäden.
Solardachziegel haben normalerweise eine HWK 4 bis 5, bieten also viel Sicherheit gegen schnell auftreffende Objekte. Größere Solardachziegel können auch die etwas schlechtere HWK 3 haben, wie es bei normalen Solarmodulen üblich ist.
Anbieter von Solardachziegeln
Es gibt einige Solardachziegel-Hersteller auf dem Markt, darunter Meyer Burger, BMI, SoltecQ, Autarq, Nelskamp, Paxos, Eternit, Tegola, Hanergy, Gasser Ceramic, Tesla, dyaqua, SunTegra und Luma Solar.
Diese Unternehmen bieten unterschiedliche Designs und Technologien an, um eine effiziente und ästhetisch ansprechende Integration von Solarziegeln in Dachsysteme zu ermöglichen.
Solardachziegel im Test & Vergleich
In der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten Anbieter von PV-Dachziegeln mit aktuellen Produkttypen und Spezifikationen aufgelistet:
Beachten Sie, dass nicht alle Modelle in Deutschland lieferbar sind. Das Tesla Solar Roof wurde im Jahr 2016 angekündigt, dennoch ist bisher immer noch keinen Marktstart in der DACH-Region bekannt.
Einige Hersteller, z.B. SoltecQ, bieten nur Kleinserien an, die erst für jedes Solardach-Projekt spezifisch hergestellt werden.
Große Hoffnung für den Durchbruch am deutschen Solarziegel-Markt macht Meyer Burger. Das Unternehmen hat die Rechte an der Solardachpfanne Mild-Hybrid von der paXos Consulting & Engineering GmbH & Co. KG übernommen und der Solardachziegel soll in der zweiten Hälfte 2023 in Serienproduktion gehen.
Welche Leistung bringen Solardachpfannen?
Solardachziegel, Solardachpfannen oder Solardachsteine mit kristallinen Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 10 bis 20 %, wobei der Durchschnitt bei etwa 15 % liegt. Damit sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Modulen, welche eine Effizienz von 19 bis 23 % haben, schwächer und leisten weniger.
Kleine PV-Ziegel, welche einen einzigen Dachziegel ersetzen, haben eine Nennleistung von 8 bis 15 Watt-Peak (Wp).
Diese PV-Leistung ist bei sehr guten Umgebungsbedingungen zu erwarten, meistens produziert der Solardachziegel aber deutlich weniger elektrischen Strom.
Foto: Installation von Solarziegeln
© paxos.solar
Die gewöhnliche Leistung eines Photovoltaik-Dachziegels liegt bei ca. 100 Wp pro Quadratmeter, das ergibt umgerechnet 0,1 kWp/m². Im Vergleich dazu liegen Aufdach-Module bei mindestens 0,2 kWp/m².
Soll möglichst viel Energie auf dem Photovoltaik-Dach erzeugt werden, sind Solardachziegel nicht empfehlenswert, da sie vergleichsweise ineffektiv sind.
Lohnen sich PV-Dachziegel zur Stromerzeugung?
Solardachziegel sind immer noch ein Nischenprodukt, welches sich noch nicht richtig durchsetzen konnte. In der Theorie sind PV-Dachziegel eine hervorragende Alternative zur herkömmlichen Aufdach-Anlage auf dem Schrägdach. In der Praxis schneidet die Leistungsdichte von Solarziegeln jedoch recht schlecht ab.
Die ansprechende Ästhetik mit optimaler PV-Gebäudeintegration kann ein Grund sein, sich für diese Photovoltaik-Dachvariante zu entscheiden. Aufgrund der hohen Anschaffungskosten lohnen sich Solardachziegel in finanzieller Hinsicht selbst bei Neubauten noch nicht.
Wenn es aber hauptsächlich um den ökologischen Aspekt geht, ist der Einsatz von Photovoltaik-Dachpfannen durchaus sinnvoll, weil diese eine positive Umweltbilanz mit sich bringen.
Als Gesamtpaket lohnen sich sowohl Aufdach-Anlagen als auch Indach-Anlagen besser als Solardachziegel.
Wir wollen eine Solaranlage kaufen. Interessant, dass es auch schon spezielle Ziegel gibt, damit man keine Anlage braucht. Jedoch soll diese Technik noch wachsen.