Integrovaná solární technologie v architektuře - to je moderní řešení instalace fotovoltaických panelů na střechy a fasády objektů v citlivém souladu s architektonickým řešením. Historie integrované fotovoltaiky (GiPV) je stále poměrně mladá. Přesto se můžeme ohlédnout za téměř 40 lety zkušeností se solárními střechami a minimálně 30 let v případě fasád. Je patrné, že průlom v této technologii se zdá být bezprostřední.
FV na studené fasádě
Šikmé FV střechy jsou obvykle vybaveny standardními moduly na principu on-roof a in-roof. Speciální produkty, jako jsou solární tašky nebo solární střešní moduly, se příležitostně používají u rodinných domů a dvougeneračních domů. Střešní plochy jsou často plně obsazeny; četné FV systémy jsou omezeny na dílčí oblasti. Solární střechy přispívají k harmonickému vzhledu mimo jiné precizním detailováním a barevně sladěným napojením hran na hřebeni, krajnici a okapu. Řada projektů vykazuje nenáročná, pečlivě provedená řešení a navazuje tak na zavedené přístupy ve stavební praxi.
S ohledem na návrh stavebně integrované fotovoltaiky jsou zajímavé především fasády. Konstrukčně dominuje aplikace v chladné fasádě: GiPV (Gebäudeintegrierte Photovoltaik - Fotovoltaika integrovaná do budovy) zde nahrazuje opláštění pro závěsové konstrukce se zadním odvětráváním. Zřejmé použití FV modulů v balkonových parapetech ukazuje i řada příkladných výškových budov. Zvláštním případem jsou naopak pohyblivé fotovoltaické prvky, které slouží jako sluneční ochrana; I k tomu lze odkázat na různé poučné prekurzory. Navíc vždy existují projekty s FV moduly v teplých fasádách; většinou se jedná o sloupkovou konstrukci s jedno nebo víceplášťovou konstrukcí.
Vzhled fotovoltaických fasád lze v současnosti hodnotit: Krystalické moduly, které jsou obvykle tmavé a lze je rozpoznat podle stříbrných pruhů nebo uspořádání buněk, se viditelně používají jen zřídka. Architekti preferují homogenní, většinou černé plochy, někdy doplněné o antracitově zbarvené varianty vhodných tenkovrstvých modulů. Rozšířené jsou také barevně potištěné nebo potažené moduly, případně ve spojení se speciálními skly.
Barva jako plusový bod?
Barva byla důležitá pro solární technologii integrovanou do budov již od průkopnických let. Zpětně je vidět, že pestrost barev pro designovou integraci FV modulů zpočátku nepřispívá tak dominantně. Řada přesvědčivých staveb ukazuje, že modrá a antracitová architektonicky velmi dobře ladí se stavebními materiály, jako je beton, ocel, sklo i dřevo a cihla. Pro vzhled solární fasády je rozhodující také druh obložení, tvorba hran a technologie upevnění. Příkladně tento repertoár předvádí například Paul Horn Arena v Tübingenu (2004, Allmann Sattler Wappner).
Jižní fasáda je vybavena vertikálními bezrámovými solárními moduly ve čtyřech různých velikostech. Architekti se rozhodli pro zelené polykrystalické FV články na základě umístění a celkového konceptu. Fóliový laminát na zadní straně se bíle třpytí přes hranu, která strukturuje modul a fasádu. Koncepčně srovnatelné s tím jsou projekty, které mění velikost a barvu panelu nebo volí doplňkové či konzolové komponenty nebo upravují typ upevnění.
Lze říci, že jemně strukturované celoplošné obrazy solární fasády lze nyní dosáhnout také se standardními formáty dostupnými na trhu. Dokonce i složité stávající fasády lze doplnit viditelnou aktivní solární technologií a vytvořit tak ucelený celkový koncept. Nicméně v designu fotovoltaických fasád došlo ke změně paradigmatu: Rané projekty volily plochý, částečně poloprůhledný vzhled s tenkovrstvou fotovoltaickou technologií. Navíc byly navrženy varianty s krystalickými FV moduly, které připomínají skleněnou fasádu s homogenním povrchem.
Denní stacionář v Marburgu (2014, opus Architekten) to objasňuje: střešní konstrukce ve tvaru přístřešku s FV pásy nakloněnými k jihu pokračuje ve své struktuře vertikálně v jihozápadní fasádě. Zde monokrystalické články a barevné pájecí pásky ustupují ve prospěch rovnoměrného povrchového efektu; z dálky a dokonce i z blízka je vidět dokonale detailní prosklená fasáda.
Dobře strukturované rozdělení oblastí
Katolický proboštský kostel St. Trinitatis v Lipsku (2015, Schulz a Schulz) také poskytuje široce viditelný a dobře strukturovaný symbol sluneční energie. Budova je založena na ambiciózním konceptu udržitelnosti, od viditelného solárního systému až po výběr regionálních odolných materiálů. Na úzké jižní fasádě kostelní věže je přesně a v jedné rovině integrován tmavý pás tenkovrstvých modulů. Horizontální formát, bezrámové FV panely strukturují vnitřní povrch a účinně kontrastují s horizontálně jemně diferencovaným obkladem z červenofialové porfyrové horniny Rochlitz.
Věž Grosspeter v Basileji (2017, Burckhardt + Partner) ilustruje eminentní rozdíl mezi jednoduchým opláštěním neprůhledných vnějších stěn solárními moduly a FV fasádou s dobrou strukturou a proporčním uspořádáním nebo výrazně elegantním rastrem otevírání. Oproti tomu velkoplošné FV generátory s do značné míry homogenním povrchem dokážou natřít i docela nevýraznou, pošmournou fasádu. Ale nejen rozměry a proporce součástí jsou efektivní designové strategie. Mírně odlišná integrace FV modulů také zvýrazňuje vzhled fasády.
CO2 neutrální rezidenční development v Männedorfu ZH (2020, René Schmid Architects) kombinuje několik návrhových opatření. Fasády jsou dvoubarevné: FV moduly v lilkové barvě pokrývají povrchy stěn a balkonové parapety, zatímco bílé podtrhují otvory. V těsné blízkosti na tmavých panelech je také vidět jemný vzor svislých pruhů; jsou připevněny šrouby a rozpěrkami stejné barvy. Jedná se o kompromis z konstrukčních důvodů za účelem zjednodušení údržby. Rozhodující detailní práce, která není z dálky patrná.
Potřebujete ozdoby?
Architekti jako René Schmid také těží z technického pokroku, protože design „již není barevně omezen a fotovoltaika se brzy všude uplatní jako zcela běžný stavební materiál“. Nátěry a potisky rozšiřují možnost kontextového odkazu na GiPV, ať už pečlivou klasifikací nebo kontrastem se stávající strukturou. To jde tak daleko, že symbolika a symbolický efekt „konvenčních“ FV modulů s jejich typickým krystalickým vzhledem jsou z hlediska designu téměř zcela vynechány. Homogenní barevné povrchy samy o sobě nevytvářejí žádnou další designovou hodnotu.
V současném designu fasád však ornament zjevně získává na aktuálnosti. GiPV také následuje tento trend: Stále se objevují designové koncepty, které modernizují FV moduly s ozdobně potištěným předním sklem. V rámci projektu EU „Construct-PV“ vyvinul UN Studio z Amsterdamu různé vzory sítotisku, se kterými jsou parapetní panely v budově Z3 (2012) / fasáda PV (2017) ve Stuttgartu. V kosočtverečné síti s různými gradienty hustoty, které zároveň vytvářejí vizuální prostorovou hloubku, je plocha potisku hravě obměněna tak, že monokrystalické buňky jsou opět částečně jasně viditelné. Odraz se slunečním světlem vytváří živé, mnohostranné povrchy.
Renovovanou západní fasádu energetického domu v Lucernu (2019, Schärli Architects) zdobí vzor půlených parabol. Z pouhých čtyř opakujících se typů modulů vzniká na třípatrových vysokých stěnových panelech pestrá kresba povrchu, která rozhodně připomíná patinu historických cihel. V kontextu historických souborů a na památkách otevírají takové přístupy další možnosti využití GiPV – aniž by bylo nutné sahat k příliš banálním aplikacím z fondu dějin umění.
Teplé fasády bez odchylek
Přímé srovnání PV studených fasád s PV teplými fasádami ukazuje, že moduly jsou na první z nich integrovány různými způsoby. U posledně jmenovaného zatím žádná taková odchylka nebyla. Základní strategie, jak mohou být krystalické buňky použity jako součásti konstrukce sloupků a nosníků, jsou zřejmé již v prvních příkladech z 90. let. Téměř přirozeně se používají v izolačním zasklení a často slouží také jako poloprůhledná sluneční ochrana.
Některé také ilustrují, jak může teplá fasáda FV fungovat jako symbol stavu. To však někdy znamená podřídit maximalizaci solárního výnosu celkovému obrazu. Tak kvalitnímu provedení fasády odpovídá komerční budova v Hohen Strasse v Kolíně nad Rýnem (2003, Georg Feinhals). V oblasti spodní fasády jsou polykrystalické FV moduly zabudovány do úzkých svislých a vodorovných stěnových ploch, v podkroví jsou rozmístěny na větší ploše. Rámy jsou chromované pro zvýraznění výloh. Reprezentativní přístup se nyní často opakuje.
Výrobci solárních zařízení a výzkumné instituce používají GiPV na svých vlastních nových budovách - jako nedílnou součást konceptu fasády a jako komunikační médium pro solární technologie a energetickou účinnost.
Speciálním případem pro funkční a kreativní obohacení (skleněných) fasád je použití FV modulů jako systémů čelní ochrany proti slunci. Jejich uspořádání může být různé, buď v kombinaci s pevnou konstrukční protisluneční ochranou, jako jsou přístřešky a konzoly, nebo integrované do pohyblivých posuvných okenic a lamel. Jako takzvané adaptivní fasády se poprvé objevily před 20 lety ve Švýcarsku a Německu pro solární modernizaci starých a nových obytných budov i velkoformátových funkčních budov. Architekti stále využívají širokou škálu pevných nebo pohyblivých systémů, aby spojili ochranu proti slunci s výrobou energie.
Aktuálním příkladem je administrativní centrum ve čtvrti Stühlinger (2017, Ingenhoven Architects) ve Freiburgu. Vertikální fotovoltaické moduly od podlahy ke stropu jsou umístěny před fasádními otvory. Tyto lamely sledují „elipsoidní“ půdorysný tvar v různých orientacích. V horní části se modřínová dřevěná deska na zadní straně prosvítá a skvěle zvýrazňuje dřevěnou fasádu.
