ARCH+ 198/199


Erschienen in ARCH+ 198/199,
Seite(n) 156-159

ARCH+ 198/199

Baufokus: Materialkunde

Von Wurm, Jan /  Guariento, Nicolò

Energiegerzeugungssysteme an der Fassade. Photovoltaik und Photobioreaktoren

Mit diesem Beitrag beginnen wir die neue Rubrik über innovative Materialien, die ARCH+ in Zusammenarbeit mit Arup Materials Consulting in regelmäßiger Folge präsentieren wird. Im Mittelpunkt steht dabei deren Beitrag zu einer nachhaltigen Architektur.

Die Gebäude, in denen wir wohnen, verbrauchen Energie – in Deutschland sind es fast 40% des Gesamtenergiebedarfs. Der am 18. März 2010 vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) veröffentlichte Bericht zur „Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2009“ zeichnet nach, woher diese Energie kommt. Fossile Energieträger und Kernenergie deckten in den Bereichen Stromerzeugung, Wärmebereitstellung und Kraftstoffverbrauch im zurückliegenden Jahr insgesamt 90% unseres Gesamtendenergieverbrauchs. Von dem 10%-Anteil der genutzten erneuerbaren Energien betrug der Anteil der über Photovoltaik (PV) und Solarthermie an der Gebäudehülle gewonnenen Energie gerade einmal ca. 0,3%.

Plusenergiehaus

Von der Energiewende, der flächendeckenden Selbstversorgung mit regenerativen Energien, für die aktuell der Film „Die 4. Revolution – Energy Autonomy“ wirbt, sind wir noch weit entfernt. Dabei ist der Grundbaustein für deren Umsetzung lange bekannt – das Plusenergiehaus, das im Jahresmittel mehr Energie produziert als die Nutzer verbrauchen und damit einen Nettoüberschuss abgeben kann.

Ein aktuelles Beispiel für einen technisch und gestalterisch überzeugenden Prototypen eines Plusenergiehauses ist das surPLUShome, das an der TU Darmstadt unter der Leitung von Prof. Manfred Hegger entwickelt wurde und im vergangenen Jahr erneut für Deutschland den Wettbewerb Solar Decathlon (Solarer Zehnkampf, Wettbewerb des US-Energieministeriums)  gewinnen konnte. Nach Deckung eines Heizwärmebedarfs von ca. 15 kWh/m²a und eines Primärenergiebedarfs von 55 kWh/m²a, erwirtschaftet das Haus einen Primärenergieüberschuss von 225 kWh/m²a. Nach ca. 11 Jahren hat das Haus damit die Energie für seine eigene Herstellung, Transport und Montage „zurückgegeben“. Danach produziert das Solarkraftwerk der Fassade einen auf den Lebenszyklus des Gebäudes bezogenen Energieüberschuss. Eine positive Energiebilanz kann nur durch die konsequente Reduzierung der Energieverluste auf der einen und der Bereitstellung von Energiegewinnen auf der anderen Seite erzielt werden. Die Energieverluste, in erster Linie durch Bereitstellung von Heizwärme und Warmwasser, können durch passive Maßnahmen, etwa durch einen entsprechend hohen Dämmstandard, kompakte Bauweise, Zonierung und Aktivierung von Speichermassen sowie durch aktive Maßnahmen wie eine effiziente und anpassungsfähige Gebäudetechnik, kontrollierte Lüftung und dynamischen Sonnenschutz, reduziert werden. Auf Seiten der Gewinne stellen Technologien zum Erzeugen, Speichern und Verteilen der Energie den Schlüssel für zukünftige Entwicklungen dar.

Da Windenergie und Wasserkraft als regenerative Energiequellen im urbanen Kontext nur sehr begrenzt nutzbar sind, basieren aktuelle Konzepte für Energiegewinnungssysteme fast ausschließlich auf der Erzeugung von Primärelektrizität durch PV-Module – wie beim surPLUShome – und der Bereitstellung von Wärme durch Integration von Solarthermieanlagen.

Im Folgenden sollen etablierte Technologien zur Nutzung der Sonnenenergie durch gebäudeintegrierte PV vorgestellt werden. Zusätzlich wird mit Anlagen zur Kultivierung von Mikroalgen an der Gebäudehülle, sogenannten Photobioreaktoren (PBR), eine zukunftsfähige Technologie zur Ergänzung von PV, wie der Beitrag von SPLITTERWERK für den Smart Material House-Wettbewerb beispielhaft zeigt, präsentiert. Unter Integration werden dabei im Gegensatz zu add-on-Lösungen Bauteile verstanden, die neben ihrer Funktion als Energiequelle auch als gestaltendes oder funktionales Element in die Fassade eingebunden werden. Sie übernehmen auch Aufgaben wie Witterungsschutz, Sonnenschutz, Schallschutz, Wärmeschutz oder Sichtschutz. …

SSS Siedle Dornbracht Euroboden
Feedback erwünscht!