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Anwendungsbeispiele für Photovoltaik

Fachbericht | Wörter: 1216 | Aufrufe: 42675 | Druckbare Version

Modernste Solartechnik an historischer Bausubstanz

Ökologie und Denkmalschutz miteinander in Einklang zu bringen, erweist sich für Architekten und Planer stets als besondere Herausforderung. Ein solcher konzeptioneller "Spagat" kann jedoch durchaus in ein funktionierendes Zusammenspiel von Alt und Neu münden, wie ein kürzlich angelaufenes Projekt an der Universität Osnabrück beweist. Durch den Umbau einer ehemaligen Kavalleriekaserne aus der Kaiserzeit werden hier bis Frühjahr 2004 zwei neue Hörsäle für den expandierenden Fachbereich Biologie entstehen. Das energietechnische Herzstück des Gebäudes steckt in der Dachhülle - und zwar in Form von Solartec-Modulen aus dem stahlbasierten Photovoltaik-System der Firma ThyssenKrupp Bausysteme.

Bauherr ist das Land Niedersachsen, vor Ort vertreten durch das Staatliche Baumanagement in Osnabrück. Das ambitionierte Vorhaben ist Teil des breiter angelegten Aktionsprogramms Energieeinsparung /Solaroffensive - kurz APES genannt. Ziel dieser Initiative ist die Finanzierung und Realisierung von etwa zehn Photovoltaikanlagen an landeseigenen Gebäuden. Jedes Einzelbeispiel soll die Möglichkeiten innovativer Solartechnik modellhaft nutzen und veranschaulichen.

Auch von dem Objekt auf dem Uni-Campus versprechen sich die Verantwortlichen eine erhebliche Signalwirkung. "Die Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe einerseits und der innovative Forschungsansatz der Uni Osnabrück andererseits war uns eine Herausforderung richtungsweisende Impulse zu geben", so R. Bitter, der Leiter des Staatlichen Baumanagements in Osnabrück.

Als fruchtbar erweist sich nicht nur die enge Zusammenarbeit mit den Vertretern der Universität. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Lage des Gebäudes sowie aus den vorherrschenden Lichtverhältnissen: das fast verschattungsfreie Dach, auf dem die Photovoltaik-Anlage in Richtung Süden ausgerichtet werden kann, ist ein nahezu idealer Sonnenfänger.

Berechtigte Einwände kamen jedoch zunächst von denkmalpflegerischer Seite. Galt es doch, den authentischen Gesamteindruck des 44.20 m langen und 23.40 m breiten, ganz aus heimischen Bruchsteinen gefertigten Baus zu bewahren. Gelöst wird das Problem jetzt durch ein "Haus im Haus"-Verfahren: ein in die ehemalige Reithalle eingestellter, auf T-Elementen basierender Baukörper bietet Raum für das 500 Sitzplätze umfassende Gestühl der beiden Hörsäle. Dank der neuen Trägerkonstruktion bleibt die historische Aussenhülle von innen her teilweise, von aussen sogar als kompaktes Ganzes sichtbar.

Abb. 1: ehemalige Reithalle
Reithalle
Quelle: Staatlichen Baumanagement Osnabrück

Selbstredend, dass auch das zu wählende Photovoltaik-System sich nach ganz spezifischen Forderungen richten musste. Allzu schwere und ausladende Dachaufbauten kamen angesichts des filigranen alten Tragwerks nicht in Frage. Man entschied sich deshalb für Solartec-Module. Optisch unaufdringlich, können die leichten Platten direkt auf das Dach montiert werden, ohne die Statik der vorhandenen Konstruktion zu stören.

Thyssen-Solartec - das Produkt

Thyssen-Solartech ist eine noch relativ junge Produktlinie, die 1998 von der Dinslakener Firma ThyssenKrupp-Bausysteme GmbH auf den Markt gebracht wurde. Ihr innovatives Potenzial liegt im Werkstoff Stahl. Sie setzt sich damit von herkömmlichen Photovoltaikelementen ab, bei denen Glas als Trägersubstanz für Solarzellen dient. Eine mit Solarzellen bestückte Folie wird direkt auf kaltgewalzten, beidseitseitig verzinkten und mit Kunststoff beschichteten Bleche auflaminiert. Die so geschaffenen, strapazierfähigen Plattenmodule können dann - je nach konkreter Ausformung - entweder als Fassaden- oder Dachabdeckung verwendet werden. Sie erfüllen somit eine Doppelfunktion: Zum einen als Energieproduzenten, zum anderen als Bauelemente. Genau wie "herkömmliche" Baumaterialien, dienen auch sie dem Sichtschutz, der Wärmedämmung oder der Schallisolierung.

Verbesserte Optik

Noch immer recht weit verbreitet ist das Vorurteil der "Hässlichkeit" von Solararchitektur. Denn was die Umwelt schont, schmeichelt nicht immer dem Auge des Betrachters. Das Solartec-System kann derartige Vorbehalte ein Stück weit entkräften. Durch das Quasi-Verschmelzen von Photovoltaik-Anlage und Gebäudehülle erübrigen sich Aufständerungen und Befestigungssysteme. Die Energietechnik wirkt nicht länger als aufgepfropfter Fremdkörper, der die architektonische Gesamtkomposition stört.

Ausser der ThyssenKrupp-Bausysteme GmbH befassen sich noch weitere Mitbewerber mit der gestalterischen Optimierung von Solarprodukten. In diesem Zusammenhang wäre etwa die BP Solar AG zu nennen, die in enger Zusammenarbeit mit der Osmer Elektrotechnik GmbH stahlbasierte Bleche mit farblicher Variationsbreite entwickelt hat. Erwähnenswert auch die Solon AG und die RWE Solar GmbH: Ihre Isolierglasscheiben in Lamellenstruktur durchbrechen die zuweilen etwas eintönige Flächigkeit von Solarpaneels.

Solartec-Produkte gehen in gestalterischer Hinsicht noch einen Schritt weiter: Sie dienen nicht nur der Verschönerung des Gebäudes an sich. Darüber hinaus ermöglichen sie einen ästhetischen Dialog zwischen dem Bauwerk und seiner Umgebung. Bisher eindrücklichstes Beispiel hierfür ist die Warmbandspaltanlage von ThyssenKrupp Stahl in Beckersweerth bei Duisburg. Ihre grün schimmernde Fassade wirkt als "eyecatcher", fügt sich aber dennoch harmonisch in die Landschaft ein.

Abb. 2: neue Thyssen-Fassade in Duisburg
Thyssen-Fassade
Quelle: Thyssen-Solartec

Einfache Montage

Der deutsche Markt wird derzeit noch von Solaranlagen aus Glas dominiert. Stahlbasierte Photovoltaik führt im Moment ein Nischendasein; dies könnte sich allerdings ändern, da sie eine Vielzahl an Vorteilen bietet. Hierzu zählt unter anderem auch eine einfache Montage.

Die Montage von schweren Glaselementen gestaltet sich meist als (arbeits-) zeitintensiv. Für Glasfassaden sind häufig Spezial- und Einzelanfertigungen vonnöten, was ebenfalls zu Buche schlägt. Solartec-Bauelemente bringen hingegen nur als 9 kg/qm auf die Waage. Entsprechend leichter und schneller lassen sie sich anbringen. Auch ihre Verkabelung ist unkompliziert, da sie über nur zwei Steckverbindungen pro Modul erfolgt.

Das Kostengefälle zwischen solarer und konventioneller Architektur hat sich mittlerweile weitgehend neutralisiert. Manch ein "Häuslebauer" merkt, dass die anfängliche Mehrinvestition bei der Anschaffung eines Photovoltaiksystems sich längerfristig doch auszahlt. Denn es besteht die Möglichkeit, Strom aus der eigenen Solaranlage in das öffentliche Netz einzuspeisen. Jede so erzeugte Kilowattstunde wird staatlicherseits mit 45 Cent bezuschusst. Dadurch amortisiert sich eine qualitativ hochwertige Anlage im Durchschnitt nach etwa nach 15 Betriebsjahren.

Ökologische Pluspunkte

Das Solartec-System ist vergleichsweise umwelt- und ressourcenschonend in der Herstellung. Zum Aufbringen des Siliziums auf die Stahlplatte ist lediglich eine Temperatur von 300 °C erforderlich, anstatt der üblichen 1.500 °C bei konventionellen Photovoltaik-Elementen. Überdies werden weitaus geringere Mengen an Silizium verbraucht, da es nicht wie sonst in kristalliner Form, sondern als amorphe Dünnschichtzelle verarbeitet wird. Last but not least ist die Trägersubstanz Stahl zu 100 Prozent recycelbar.

Der geringere Rohstoffverbrauch wirkt sich jedoch nicht leistungsmindernd aus. Im Gegenteil: weniger ist in diesem Falle mehr. Solartec-Module erbringen pro Flächeneinheit im Schnitt eine 20 Prozent höhere Jahresleistung als Systeme mit kristallinem Silizium. Dies hängt wiederum mit der besonderen Verarbeitungsweise der sogenannten Sandwichmodule zusammen: drei Solarzellenfolien werden übereinandergelegt, wobei jede von ihnen auf einen anderen Wellenbereich des Tageslichtspektrums anspricht. Dies erweist sich insbesondere in den gemäßigten Klimata Mittel- und Nordeuropas als vorteilhaft, wo die Sonneneinstrahlung weniger intensiv ist.

Solarenergie für eine umweltfreundlichere Zukunft - Ausblicke

Eines liegt klar auf der Hand: Angesichts der in absehbarer Zeit zur Neige gehenden fossilen Brennstoffressourcen und der drohenden Klimakatastrophe wird es unumgänglich sein, in Zukunft mehr und mehr auf regenerative Energien zurückzugreifen.

Rund ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland resultiert aus der Versorgung von Haushalten mit Wärme und Elektrizität. Bei der Senkung dieses Anteils könnte das "Bauen mit der Sonne", insbesondere die Photovoltaik aufgrund ihres Einsparpotentials eine tragende Rolle spielen. Circa. 2.000 Quadratkilometer Dach- und Fassadenflächen wären in Deutschland geeignet für eine Bestückung mit Solarzellen. Den Berechnungen der Energie-Enquete-Kommission zufolge könnten so fast 40 Prozent des derzeitigen Strombedarfs durch Solarstrom ersetzt werden.

Abb. 3: Blockhaus mit Solaranlage
Blockhaus
Quelle: Thyssen-Solartec

Für die verantwortliche Berufsgruppe der Architekten und Planer gilt es letztendlich, die Notwendigkeit zum Umdenken und Handeln in Lehre, Forschung und Praxis nicht als Zwang, sondern als Chance zu begreifen. Prof. Dr. Hullmann, vor einiger Zeit noch an der Universität Hannover aktiv, bringt es auf den Punkt: "Die Photovoltaik, mit allen physikalischen Vorteilen integriert in die Gebäudehülle, bietet derzeitig eines der größten Innovations- und Weiterentwicklungspotentiale." Inzwischen engagiert sich Prof. Dr. Hullmann mit seinem Partner Prof. Dr. Willkomm in seinem in Hannover ansässigen Unternehmen hwp für die "Rationalisierung des Einsatzes regenerativer Energieformen und des umweltorientierten Bauens."

Quelle: k&d PR Agentur für ThyssenKrupp Bausysteme



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