TEIL C

SolararchitektuR

Geodätische Dome (1)

Kommen wir nun zu feststehenden Gebäuden und Bauwerken, welche die Sonnenenergie nutzen und zumeist besonders energieeffizient sind. Bei den geodätischen Domen geht es um eine besondere sphärische Bauform, die auf einer Vielzahl von Dreiecken oder Fünfecken basiert - und nicht auf einer Blockbauweise, wie sie für konventionelle Kuppeln genutzt wird, die hier nicht behandelt werden.

Viele der ersten Schritte beim Entwurf dieser neuartigen Strukturen werden von dem amerikanischen Erfinder, Architekten, Designer und Philosophen Richard Buckminster ‚Bucky’ Fuller (1895 – 1983) gemacht. Hierzu ein kurzer Rückblick:

Der Technologie-Vorreiter konzipiert in den 1940er Jahren eine ganze Reihe von Produkten unter dem Titel Dymaxion (Dynamic Maximum Tension). Zentrales Element dieser Serie ist das runde Dymaxion Haus (später auch 4-D-House), das einerseits ultimativen Komfort bietet und andererseits von externer Energie unabhängig ist.

Das Einfamilienhaus mit (innerem) sechseckigem Grundriss ähnelt einer Jurte oder – moderner gesehen – einer fliegenden Untertasse, und sieht sechs dreieckige Zimmer vor. Der segmentierte Wohncontainer wird von einem zentralen Mast mit integrierten Versorgungsleitungen abgehängt und läßt sich in kurzer Zeit demontieren, verpacken und mitnehmen, wenn die Familie umzieht. Außerdem können die Innenwände flexibel versetzt werden. Mit einem Durchmesser von 15 m und einer Höhe von 12 m wiegt das 97 m² große Haus einschließlich des Mobiliars nicht mehr als 2.227 kg.

Das Haus ist eine feste Konstruktion – mit Ausnahme einer kreisförmigen Struktur an der Spitze des Hauses, die sich um den zentralen Mast drehen kann, um die Vorteile des natürlichen Windes zur Kühlung und Luftzirkulation zu nutzen. Einige Quellen sprechen davon, daß auf dem Dach auch eine Windkraftanlage als Energiequelle eingeplant war.

Weitere innovative Funktionen des Hauses sind drehbare Kleiderschränke, eine verbrauchsreduzierende Dusche, die mittels eines feinen Wassernebels funktioniert, sowie ein Regenwasser-Sammel- und ein Abwasserreinigungssystem, um den Wasserverbrauch zu minimieren.

Das ursprüngliche Konzept entwirft Fuller bereits im Jahr 1927, produziert wird das Haus aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg, als eine ursprünglich für Flugzeuge entwickelte Aluminiumlegierung die Konstruktion überhaupt erst möglich macht. Für eine Massenfertigung, bei der das Haus 40.000 $ kosten sollte, findet Fuller leider keine Geldgeber – obwohl seine Firma innerhalb kürzester Zeit mehr als 35.000 Bestellungen bekommt. Eine eigene Produktion kommt aufgrund ‚interner Management-Probleme’ nicht in Gang und Fullers Firma geht in Konkurs.

Und so werden 1945 lediglich zwei Prototypen gebaut, die der Unternehmer William L. Graham kauft. In einem davon, das in Wichita in Kansas steht, wohnt Graham selbst von 1946 bis 1972. Bei dem Wichita House handelt sich allerdings um eine Adaption, welcher die Raffinesse des ursprünglichen Prototyps fehlt, und mit der Fuller daher auch nicht zufrieden ist.

Anschließend wohnt für zwei Jahrzehnte eine Gruppe „frecher und erstaunlich schmutziger Waschbären“ in dem Bau – wie ein Mitglied der freiwilligen Demontagetruppe anmerkt, als Graham den weitgehend intakten Prototypen im Jahr 1992 dem Henry Ford Museum in Dearborn, Michigan, stiftet, wo er 2001 restauriert wird und seitdem besichtigt werden kann.

Im Jahr 1940, und noch vor dem Wichita-Haus, war Fuller von der Technologie fasziniert, mit der Getreidesilos gebaut werden. Europa befand sich im Krieg, und die Zeitungen waren voll von Geschichten über das vom ‚Blitz‘ verwüstete London. Fuller überlegte sich, wie die nutzvollen Strukturen in Notunterkünfte umgewandelt werden könnten. Seine Idee ist, die verzinkten Stahlcontainer der Firma Butler Manufacturing Co. so umzugestalten, daß sie überallhin auf der Welt verschifft und schnell als bombensichere Unterkünfte montiert werden können. Anderen Berichten zufolge sah er in ihrem Design preiswerte, leicht herzustellende, schnell zerlegbare und bewegliche Wohneinheiten für Militärtruppen und ihre Familien.

Die gegenseitige Bewunderung und Begeisterung zwischen Fuller und Emanuel Norquist, einen der Butler-Gründer, treibt das Projekt innerhalb weniger Monate durch die Designphase, die Tests, die staatliche Zulassung und die Bereitstellung der Produktionswerkzeuge. Die Einheiten sind sehr schön und schaffen es sogar in die Kataloge jener Tage, wobei die Einheit 1.250 $ kostet und komplett mit leichten Einrichtungsgegenständen und Geräten von Montgomery Ward geliefert wird, darunter ein mit Kerosin betriebener Kühlschrank und ein Ofen.

Im Inneren wird die industrielle Rohheit durch Vorhänge über den Bullaugen und einen feuerfesten Vorhang gemildert, die den Innenraum in vier kuchenförmige Räume unterteilt. Die Luft zirkuliert durch einen verstellbaren Ventilator im Dach und die Böden bestehen aus Masonit-Holzfaserplatten.

Das Projekt ist voll einsatzbereit, als plötzlich die Zügel gezogen werden. Stahl ist nur noch auf Zuteilung zu bekommen, und die Regierung kann nicht genug davon umleiten, um Großaufträge für diese neuartigen Häuser zu unterstützen. Zwar werden einige hundert von der Armee für medizinische Operationssäle und die Unterbringung des Fernmeldekorps verwendet, aber die Aufträge bleiben dürftig. Nur ein Dutzend dieser Grain Silo Houses überleben im Camp Evans in New Jersey, wo man sie noch heute besichtigen kann.

Wesentlich wichtiger ist, das Fuller in den späten 1920er Jahren auch der Erfinder der Geodätischen Kuppeln (o. Dome) ist, bei denen die Außenfläche um 38 % kleiner ist als die eines quadratförmigen Gebäudes gleicher Grundfläche. Die Dome lassen sich aber auch bis zur Kugelform erweitern. Ihre Gerüststruktur basiert auf Theorien der ,energetisch-synergetischen Geometrie’, besteht aus einer Vielzahl einfacher Dreiecksegmente und ist daher äußerst stabil.

Dies ist ein überzeugenes Argument, das eine relativ schnelle Umsetzung mit sich bringt. Hierfür einige beeindruckende Beispiele:

Das im September 1955 auf Honolulu eröffnete Hawaiian Village Hotel wird von Henry J. Kaiser, dem Industriellen, der u.a. den Hoover Dam baute, gegründet, konzipiert, gebaut und anfangs auch verwaltet. Da er ein Auditorium dafür will, erwirbt er die Lizenz zur Herstellung geodätischer Kuppeln nach den Entwürfen von Fuller. Im Werk der Kaiser Aluminium Co. in Oakland, Kalifornien, wird eine aluminiumbeschichtete Kuppel mit einer Spannweite von 44 m hergestellt und 1957 nach Hawaii verschifft.

Als Kaiser erfährt, daß die Materialien auf Hawaii angekommen sind, kommt er aus San Francisco geflogen, um den Bau zu verfolgen – nur um festzustellen, daß das Gebäude bereits fertig ist und 1.832 Personen dem hawaiianischen Symphonieorchester zuhören. Es war von 38 Arbeitern in nur 22 Stunden errichtet worden, was 80.000 $ kostete. In der Kuppel, die für ihre Akustik und ihren natürlichen Nachhall bekannt ist, werden später viele Musikaufnahmen gemacht. Sie wird 1999 abgerissen, um Platz für den Kalia-Hotelturm zu schaffen.

Eine weitere Kuppel wird in Virginia errichtet – und laut Plänen von 1957 und den nachfolgenden Jahren hat Kaiser auch an den Bau von geodätischen Kliniken gedacht.

Auch von dem Architekturbüro Bailey, Bozalis, Dickinson & Roloff wird 1958 eine geodätischen Kuppel mit einer Grundfläche von 2.484 m² entworfen und gebaut, die aus 625 goldeloxierten Aluminiumpaneelen besteht. Die Gesamtinvestition für die Filiale der Citizen’s State Bank an der Route 66 in Oklahoma City beträgt etwa 1 Mio. $.

Im Jahr 2001 überlebt die Kuppel einen Antrag auf Abriß, den der damalige Eigentümer Bank One nach einer erfolgreichen Kampagne der Einheimischen wieder rückgängig macht. Die Bemühungen, den Gold Dome zu retten, beinhalteten Streikposten und Märsche, und im September schreibt ein Paar sogar einen Song darüber. Ende des Jahres wird die Eigentümergruppe Gold Dome LLC gegründet, um die Finanzierung des Gebäudes zu übernehmen und es zu retten – und 2002 kann der Dom in das Register der historischen Orte aufgenommen werden.

Der Stadtentwickler David Box kauft die Immobilie bei einer öffentlichen Zwangsversteigerung im September 2012 für 800.000 $ und verspricht, sie intakt zu lassen. Da die Kuppel jedoch schnell verfällt, treten Schwierigkeiten mit dem Gebäude auf, die vom Asbest im Beton bis hin zu einer defekten Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik-Anlage reicht. Als eines der größten Probleme erweist sich jedoch die markante Kuppel selbst, die dem Eigentümer zufolge undicht und unsicher ist. Die erforderlichen Reparaturen sollen 2,5 Mio. $ kosten.

Die Presse appelliert daraufhin an die Öffentlichkeit, die bahnbrechende Struktur zu übernehmen und meint, daß der Dom „einen exzentrischen Besitzer braucht, einen Künstler, einen ungewöhnlichen Eigennutzer“. Aus diesem Grund – und einigen anderen – versucht Box Anfang 2013 seine von Fuller inspirierte Kuppel loszuwerden und bietet jedem, der sie ihm abnimmt, einen Bonus in Höhe von 100.000 $.

Im August 2013 wird die geodätische Kuppel von dem Umwelttechnikunternehmen TEEMCO aus Oklahoma gekauft, das der Meinung ist, daß das Gebäude für zukünftige Generationen erhalten werden muß. Die Firma plant, das ursprüngliche Gebäude zu reparieren und gleichzeitig neue Funktionen einzuführen, um die Kuppel als funktionales Kunstwerk für die Besucher zu erhalten. Die geplanten Änderungen umfassen große Salz- und Süßwasser-Fischbecken in der Lobby, die weltgrößte Salzkristalllampe sowie eine digitale Touchscreen-Wand für die Interaktion mit den Gästen.

Im März 2015 gibt Box jedoch bekannt, daß die Immobilie wieder auf dem Markt sei, nachdem die TEEMCO durch sinkende Ölpreise in finanzielle Schwierigkeiten geraten war. Im Mai erwirbt die Immobilienfirma Land Run Commercial Properties von Jonathan Russell das Gebäude für 1,1 Mio. $ und beantragt im August 2016 eine Baugenehmigung für Arbeiten im Umfang von 2,5 Mio. $, um die Kuppel zu erhalten und das Gebäude in einen Naturkostladen umzubauen.

Berichten vom September 2018 zufolge sollen die Reparaturarbeiten an dem seit einigen Jahren leerstehenden Gold Dome im Herbst wieder aufgenommen werden.

Ebenfalls in den 1960er Jahren zieht das Frühwarnradarsystem der NATO – eine riesige, von Fullers Firma entworfene golfballförmige Radarkuppel – das Auge eines in North Yorkshire lebenden Ingenieurs auf sich, der daraufhin die geodätischen Kuppeln und ihre Prinzipien erkundet und im Jahr 1969 die erste europäische geodätische Kuppel entwirft und fertigt, einen 4,4 m durchmessenden SOLARDOME 2.

In den darauffolgenden zwei Jahrzehnte verkauft Rosedale Engineers, das Unternehmen aus Yorkshire, viele hundert geodätische Kuppeln aus Edelstahl bzw. Aluminium mit Durchmessern von 3 – 6 m, zumeist als Gewächshauskuppeln. Die meisten davon sind noch heute in Gebrauch und wegen ihrer Stärke und Haltbarkeit sehr beliebt.

1995 wird das Unternehmen verkauft und in die Solardome Industries Ltd. mit Sitz in Hampshire umgewandelt, die durch Verbesserungen und Änderungen in Design und Bauweise eine Reihe größerer und höherer Glasgebäude entwickelt, die für viele Anwendungen im privaten, gewerblichen und Bildungsbereich geeignet sind. Die nach eigenen Angaben weltweit führende Firma wird uns im weiteren Verlauf dieser Übersicht noch mehrfach begegnen.

Dem Stand von 2019 zufolge bietet sie Standard-Gewächshauskuppeln in Größen von 3,6 – 10,1 m im Durchmesser sowie einen maßgeschneiderten Designservice für größere geodätische Kuppeln mit einem Durchmesser von bis zu 20 m an.

Fuller teilte seine Vision und sein wachsendes Wissen über die Geometrie mit allen Interessierten und reiste in den 1960er Jahren viel herum, besuchte neue Gemeinschaften und lehrte Hippies, billig, effektiv und ökologisch zu bauen, wodurch geodätische Dome zu Ikonen der Hippie-Architektur werden.

Fullers eigener Dome in Illinois, den er 1960 zusammen mit seiner Frau Lady Anne in nur sieben Stunden aus 60 Dreiecksplatten aus Holz baut, wird ab 1971 jahrzehntelang als Studentenwohnheim für den nahegelegenen Campus der Southern Illinois University vermietet und dabei stark abgenutzt, weshalb er dringend renoviert werden muß.

Glücklicherweise erkennt ein Käufer aus dem Jahr 2001 den historischen Wert der Immobilie und baut sofort eine Schutzhülle, um eine weitere Verschlechterung zu verhindern. Anschließend spendet er das Kuppelhaus an einen gemeinnützigen Verein, der es 2003 mit der Stadt Carbondale und 2006 mit dem National Register of Historic Places als historisches Wahrzeichen anerkennen lassen kann.

Im Jahr 2011 erhält das Projekt zur Wiederherstellung des Fuller Dome Home den Save America’s Treasure Federal Matching Grant in Höhe von 125.000 $, der für die Restaurierung verwendet wird. Nach einer weiteren Spendensammlung können die Restaurierungsarbeiten im April 2014 beginnen, bei denen das Haus in ein Museum umgewandelt wird, in dem die umfangreiche persönliche Bibliothek des Erfinders aufbewahrt wird.

Auch die Montage der Dome ist sehr leicht, und die Elemente lassen sich so dicht packen, daß ein 1,5 m Paket manuell oder sogar automatisch zu einem 6 m durchmessenden Dom entfaltet werden kann, wie es die Firma Hoberman Associates Inc. im Jahr 1991 vor dem Hintergrund des WTC in New York zeigt.

2011 werden in den USA rund 1.500 Öko-Dome diverser Hersteller verkauft – und die französische Firma Domespace bietet eine adaptierte Version an, die auf Kugellagern dem Lauf der Sonne folgt (s.o.). Im Kleinen werden die geodätischen Kuppeln so gut wie überall und für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt, vom Partyzelt bis zur militärischen Radarkuppel.

Fuller denkt aber auch noch in weit größeren Dimensionen: Einer seiner Pläne aus dem Jahr 1960 sieht vor, Midtown Manhattan auf einer Kreisfläche von 3,2 km im Durchmesser zu überkuppeln um das Klima zu regulieren und die Luftverschmutzung zu reduzieren.

Die nur 4.000 Tonnen schwere Kuppel, die von der 22. bis zur 62. Straße führen soll, ist 1.600 m hoch und würde aus drahtverstärktem, einseitig transparenten und bruchsicherem Glas bestehen, das mit Aluminium beschichtet ist, um die Sonnenstrahlung zu reduzieren und gleichzeitig Licht durchzulassen. Von außen würde sie wie ein großer, glitzernder halbkugelförmiger Spiegel aussehen. Von innen wären die Strukturelemente unsichtbar und die Kuppel würde wie ein durchsichtiger Film erscheinen, durch den der Himmel, die Wolken und Sterne zu sehen sind.

Fuller berechnete damals, daß „eine Flotte von 16 der großen Sikorsky-Hubschrauber alle Segmente in drei Monaten und für 200 Mio. $ in Position bringen könnte“ und meinte, daß „die Kosten für die Schneeräumung in New York City die Kuppel in zehn Jahren bezahlen würden.“ Auch für das Heizen oder Kühlen ihrer Wohnungen müßte niemand mehr bezahlen; die gesamte Kuppel würde ja auf einer angenehmen Temperatur gehalten werden. Die Oberfläche dieser Glaskuppel – quasi ein riesiges Solarhaus – würde wenig mehr als 1 % aller Gebäudeflächen betragen, die unter ihr Platz fanden.

Angesichts der Tatsache, daß die Stadt New York z.B. im Jahr 2014 einen Betrag von 92,3 Mio. $ für die Schneeräumung ausgegeben hat, ist es vielleicht an der Zeit, sich den Vorschlag noch einmal anzusehen.

Eine besondere Würdigung erfährt Fuller, der übrigens auch den Begriff Synergieeffekt geprägt hat, als die US-Post eine Briefmarke herausgibt, die hier unbedingt abgebildet werden muß - beinhaltet sie doch so manche futuristische Entwicklung Fullers, der auch lange Jahre Vorsitzender von MENSA war, dem Verein all jener, deren IQ über 130 beträgt.

Eine weitere Ehrung ist die Bennennung der Familie von Kohlenstoff-Hohlmolekülen als Fullerene - nach dem berühmtesten Mitgled dieser Familie, dem auch Buckyball genannten und den geodätischen Kuppeln ähnelnden Buckminsterfulleren (C60).

Bei meinen Recherchen stieß ich jedoch auf eine Art Vorläufer Fullers, denn der Berliner Ingenieur und Physiker Walther Wilhelm Johannes Bauersfeld (1879 – 1959) beginnt schon 1919 in Jena mit der Entwicklung einer freitragenden Kuppel für Projektionszwecke.

Der damalige Geschäftsführer der Firma Carl Zeiss hatte auf Initiative von Oskar von Miller, dem Begründer des Deutschen Museums, mit den Arbeiten für ein Planetarium angefangen, das den Besuchern die Phänomene der Astrophysik erlebbar machen soll.

Zusammen mit dem Bauingenieur Franz Dischinger entwickelt er 1922 das heute ,Zeiss-Dywidag-Schalenbauweise’ genannte Bauverfahren zur Herstellung stützenfrei weitgespannter Dachschalen, indem er den schon von Platon beschriebenen Ikosaeder so weit verfeinert, daß die Konstruktion zur Bewehrung einer 25 m weiten Spritzbetonstruktur von nur 6 cm Stärke genutzt werden kann. Die Gitterstruktur der Kuppel, die im Jahre 1923 für die Stadt München fertiggestellt wird, sieht aus wie die erste geodätische Kuppel der Welt. Später folgen weitere, wie z.B. 1926 in Jena und kurz darauf auch in Dresden (16-eckiger Kuppelbau, 25 m Durchmesser).

Interessant ist auch die Geschichte des geodätischen Doms, der 1959 als Hauptsitz der American Society for Metals (ASM, später: ASM International) in Russell Township in Ohio gebaut wird.

Während der Gesamtkomplex von John Terrence Kelly entworfen wurde, gibt unterschiedliche Meinungen über Fullers Rolle bei der Gestaltung der Kuppel. Sicher ist, daß dieser ein Gründungspartner der Firma Synergetics Inc. in Raleigh, North Carolina, und Patentinhaber der geodätische Kuppelgeometrie war, seine Anteile an dem Unternehmen aber schon vor der Konzeption dieser Kuppel veräußert hatte.

Demnach sei der ASM-Dom (auch als ASM Headquarters & Geodesic Dome bekannt) von dem Synergetics-Inhaber Thomas C. Howard entworfen worden, auf den noch viele weitere geodätische Kuppeln zurückgehen, wie der Climatron (s.u.), der 1958 erbaute und später abgerissene Dom der Union Tank Car Co. in Baton Rouge, LA, oder der 1974 eröffnete Poliedro de Caracas in Venezuela. Fullers Rolle beschränkte sich dabei auf die Lizenzierung der Nutzung seines Patents.

Die aus stranggepreßtem Aluminiumrohr gefertigte, durchbrochene Kuppel, die auf fünf Pylonen steht, ist 31,4 m hoch, hat einen Durchmesser von 76,2 m, wiegt 80 Tonnen und enthält mehr als 65.000 Teile.

Als der ASM-Hauptsitz samt Kuppel 2009 würdige 50 Jahre alt wird, kommt er für eine Aufnahme in das National Register of Historic Places und 2,5 Mio. $ in Form von Steuergutschriften in Frage. Die ASM entscheidet sich, die Steuervorteile der Regierung zu nutzen und stellt 2011 Mittel in Höhe von 7 Mio. $ bereit, um dem Bauwerk eine Lebensdauer von mindestens weiteren 50 Jahren zu verschaffen.

Der erste geodätische Dom, der als Gewächshaus genutzt wird, ist das 1959 von Paul Londe gebaute Climatron im Botanischen Garten von St. Louis, Missouri.

Die Errichtung des 53 m durchmessenden Aluminium-Bauwerks aus kostet 700.000 $ und ist die Spielwiese des Direktors Frits W. Went, der eine große, offene und klare Struktur haben will, um tropische Pflanzen wachsen zu lassen und dabei mit Luftzirkulation, Temperatur und Luftfeuchtigkeit herumexperimentieren zu können – was auch Grund für den Namen der Kuppel ist.

Zwischen 1988 und 1990 wird das Climatron für 6 Mio. $ renoviert, statt Kunststoff werden nun 3.625 Glasscheiben eingesetzt, was eine Verstärkung in Form eines ‚Domes im Dom’ erfordert.

 

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