Solardachziegel als Alternative zu Aufdach-PV: Technische Einordnung für Bestandsanlagen

Für Betreiber*innen bereits installierter Photovoltaikanlagen stellt sich gelegentlich die Frage, ob sich der nachträgliche Umstieg von herkömmlichen Aufdach-Modulen auf gebäudeintegrierte Solardachziegel wirtschaftlich oder technisch lohnt. Bei einer intakten Eindeckung und einer voll funktionsfähigen Altanlage ist ein vorzeitiger Austausch rein aus Effizienzgründen in der Regel nicht rentabel, da die hohen Material- und Deinstallationskosten den erzielbaren Stromertrag meist deutlich übersteigen. Relevant wird die Betrachtung von Solardachziegeln für Bestandskund*innen vor allem dann, wenn ohnehin eine grundlegende Dachsanierung ansteht, Sturmschäden eine Erneuerung des Gesamtdaches erfordern oder denkmalpflegerische Auflagen eine klassische Modulmontage verhindern.

Was ist ein Solardachziegel?

Ein Solardachziegel – auch als Photovoltaik-Dachziegel bezeichnet – kombiniert die Funktion der Dacheindeckung mit der Stromerzeugung. Im Gegensatz zu klassischen Aufdach-Photovoltaikanlagen, bei denen Solarmodule über einer bestehenden Eindeckung montiert werden, übernehmen Solardachziegel gleichzeitig den Schutz des Gebäudes vor Witterungseinflüssen.

• Bauweise: In das Trägermaterial des Ziegels (z. B. Ton, Kunststoff oder Schiefer) sind Photovoltaik-Zellen integriert, die durch eine geschützte Oberfläche abgedeckt sind.

• Optische Merkmale: Durch die flächenbündige Integration fügen sich die Bauteile direkt in das Gesamtbild der Dachfläche ein.

• Einsatz im Bestand: Für Betreiber bestehender Photovoltaikanlagen stellt diese Technologie in der Regel kein Nachrüstprodukt dar. Eine technische Relevanz ergibt sich meist erst, wenn eine vollständige Erneuerung der Eindeckung oder die Einhaltung spezifischer Vorgaben des Denkmalschutzes erforderlich ist. 

Wie funktioniert ein Solardachziegel?

Grundsätzlich funktionieren Dachziegel mit Solar-Funktion wie konventionelle Solarzellen bzw. eine herkömmliche Solaranlage: Die Solarziegel absorbieren Licht/Sonnenstrahlen und wandeln diese in elektrische Energie um. 

• Bauform und Abmessungen: Die Maße moderner Solarziegel orientieren sich meist an den Standardgrößen klassischer Dachziegel. Je nach Hersteller deckt ein einzelnes Element entweder die Fläche eines einzelnen Ziegels oder ein Modul-Segment über mehrere Dachsteine hinweg ab.

• Elektrische Verschaltung: Im Unterschied zu Großflächenmodulen erfordert das System eine Vielzahl einzelner Steckverbindungen zwischen den Ziegeln, um den erzeugten Strom zu sammeln und an den Wechselrichter weiterzuleiten.

• Bedeutung für Bestandsanlagen: Da Solardachziegel direkt in die Dachhaut eingebunden sind, unterscheidet sich ihr Betriebs- und Wartungsaufwand von Aufdach-Systemen. Bei bestehenden Anlagen betrifft die Funktionsweise vor allem Fragen der Kompatibilität, etwa wenn einzelne defekte Ziegel ersetzt oder mit bestehender Wechselrichter-Technik kombiniert werden müssen.
   

Welche Vorteile haben Solardachziegel?

Die optische Gebäudeintegration bildet einen wesentlichen Merkmalspunkt von Solardachziegeln, da sie sich durch ihre flächenbündige Bauweise direkt in die vorhandene Dachstruktur einfügen. Dies kann insbesondere bei strengen Auflagen des Denkmalschutzes oder spezifischen baurechtlichen Vorgaben am Standort relevant werden, wenn herkömmliche Aufdach-Systeme nicht genehmigungsfähig sind.

Zudem liegt die spezifische Leistung je nach Hersteller im Bereich von rund 180 Watt Peak pro Quadratmeter ($W_p/m²$) und bewegt sich damit nahe am Wirkungsgrad moderner Standardmodule. 

Ein weiterer Aspekt ist die vollflächige Nutzung der Dachhaut, da Solardachziegel auch Randbereiche für die Stromerzeugung erschließen können, die bei der Montage klassischer Modulrahmen meist ungenutzt bleiben. Für Betreiber*innen bestehender Photovoltaikanlagen bieten diese Eigenschaften vor allem dann eine sachliche Orientierung, wenn im Rahmen einer ohnehin erforderlichen Dachsanierung oder nach Schadensfällen eine Neuausrichtung des Gesamtsystems bewertet wird.

Welche Nachteile haben Solardachziegel?

Ein zentraler Nachteil von Solardachziegeln liegt im deutlich höheren technischen und finanziellen Aufwand gegenüber klassischen Aufdach-Modulen. Durch die Vielzahl einzelner Ziegelelemente ist eine hohe Anzahl an elektrischen Steckverbindungen erforderlich, um das Gesamtsystem zu verschalten. Trotz moderner Verbindungs- und Bussysteme führt dies zu einem erhöhten Montage- und Verdrahtungsaufwand sowie zu zahlreichen potenziellen Schwachstellen im Rahmen der langfristigen Wartung. 

Zudem gestaltet sich die Fehlersuche oder der Austausch einzelner defekter Komponenten im Schadensfall aufwendiger als bei frei zugänglichen Standardmodulen. Für Betreiber*innen bestehender Photovoltaikanlagen stellt der nachträgliche Umstieg auf Solardachziegel ohne die Notwendigkeit einer ohnehin anstehenden, vollständigen Dachsanierung daher in der Regel keine wirtschaftlich darstellbare Option dar.
 

Seit wann gibt es Solardachziegel?

Bislang haben sich Solardachziegel kaum durchgesetzt - und das, obwohl das erste Patent schon vor 20 Jahren angemeldet wurde. Konkret waren es Ingenieure der Riester-Werke Händle KG mit Sitz im beschaulichen Konstanz, die sich mit ihrer Erfindung an das Europäische Patentamt wandten (EP0547285A1). 

Die Idee: Solarzellen schlicht auf den Dachziegel auf Ton aufkleben, um mit einem solchen Solarziegel Strom zu produzieren.  

Dieser ursprüngliche Ansatz hat sich nicht bewährt - heutige Solarziegel sind komplexe Produkte aus Keramik, Kunststoff oder Schiefer und haben Vertiefungen, in die passgenau die Solarzellen eingesetzt werden. Daneben gibt es Technologien auf Basis von Quarzglas - hier bilden die Solarzellen quasi den Ziegel selbst.  
 

Welche Alternativen gibt es?

Als technische Alternative zu Solardachziegeln und klassischen Aufdach-Systemen existieren gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen (In-Dach-Solarmodule). Bei dieser Bauweise übernehmen großflächige Module direkt die Funktion der Dachhaut, indem sie anstelle herkömmlicher Ziegel in die Eindeckung eingesetzt werden.

Im Vergleich zu Solardachziegeln kommen bei In-Dach-Systemen deutlich weniger Einzelbauteile und Steckverbindungen zum Einsatz, was den Verkabelungs- und Wartungsaufwand verringert. Gegenüber klassischen Aufdach-Anlagen entfällt bei einer Neueindeckung das Material für die darunterliegenden Ziegel. Für Betreiber*innen voll funktionsfähiger Bestandsanlagen ist ein nachträglicher Umbau auf In-Dach-Module jedoch mit einem vollständigen Rückbau der bestehenden Montage- und Eindeckungsstruktur verbunden. Eine solche Anpassung wird daher üblicherweise nur im Zuge umfassender Dachsanierungen oder bei der Beseitigung schwerer Dachteilschäden technisch bewertet.

Aufgrund der größeren Modulflächen benötigen In-Dach-Systeme deutlich weniger Steckverbindungen als Solardachziegel, was die Anzahl potenzieller Fehlerstellen im Leitungssystem reduziert. Hinsichtlich der optischen Integration unterscheiden sich beide Bauformen: Während Solardachziegel eine weitgehend einheitliche Dachstruktur bilden, bleibt bei In-Dach-Modulen der Übergang zwischen Eindeckung und Modulfeld meist sichtbar.

In der handwerklichen Umsetzung erfordern In-Dach-Lösungen in der Regel das Zusammenwirken von Dachdecker- und Elektrohandwerk zur fachgerechten Abdichtung und Montage. Welches System im Einzelfall zum Einsatz kommt, richtet sich nach den baulichen Voraussetzungen sowie den jeweiligen Prioritäten bei Optik und Budget. Für Betreiber*innen bestehender Photovoltaikanlagen haben beide Varianten vor allem dann Relevanz, wenn durch grundlegende Sanierungsmaßnahmen am Dach eine Neuausrichtung des Systems ansteht.