TEIL C

SolarhÄuser und solare Bauelemente (1997 - 2003)

Im März 1997 weiht die Gemeinnützige Siedlungs- und Wohnungsbaugesellschaft Berlin (GSW) ein Einfamilienhaus in Berlin-Spandau ein, das seine Heizenergie vollständig von der Sonne bezieht. Das vom Berliner Institut für Bau-, Umwelt- und Solarforschung (IBUS), dem Berliner Architekturbüro Ibus und dem Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Bauphysik gemeinsam konzipierte Ultrahaus (auch: Zero Heating Energy House bzw. Nullheizenergiehaus) ist einer der beiden deutschen Projektbeiträge zum Solar Heating and Cooling Program der Internationalen Energie Agentur (IAE), das bereits acht Jahre zuvor angeschoben wurde (s.o.).

Das stark gedämmte zweieinhalb Etagen hohe Reihenmittelhaus mit 13 Wohneinheiten bietet eine Wohnfläche 134 m², eine Nutzfläche von 70 m² und besitzt eine großflächige Südfassade mit Xennon-gefüllter Drei-Scheiben-Verglasung, in die ein 52 m² großes Solarkollektorfeld integriert ist. Das Haus hat ferner ein Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung.

Außerdem gibt es einen Langzeit-Warmwasserspeicher mit 20.000 Liter Inhalt, dessen Wassertemperatur zu Beginn der Heizperiode 90 – 95°C beträgt und auch im Laufe des Winters nie auf Werte unterhalb von 45°C absinkt. Dieser zylindrische Langzeitspeicher bildet den Kern des Wendeltreppenhauses, womit Verluste, die trotz der 30 cm Dämmung auftreten, den zu beheizenden Räumen zugute kommen. Mehr über diese Swiss-Solartank-Technologie gibt es weiter unten zu erfahren.

In dem Ultrahaus sind 100 Meßsonden installiert, und auch die Öffnungszeiten aller Fenster und Türen werden registriert und zur Auswertung an das Fraunhofer-Institut weitergeleitet, dem die wissenschaftliche Begleitung des Projektes obliegt.  Die Mehraufwendungen im Vergleich zu einem ‚normalen’ Haus betragen bis zu 200.000 DM, was zum Großteil dem Heizwasserpufferspeicher und dem aufwendigen Regel- und Leitungssystem zu verdanken ist.

Mitte August 1997 startet der Bundesverband Deutscher Fertigbau (BDF) eine zweijährige bundesweite Sonnenenergie-Aktion unter dem Namen ‚10.000 Solardächer Initiative’. Damit wollen die 33 Mitglieder, die zusammen bislang Erfahrungen mit über 500.000 Solarhäusern haben, erreichen, daß Brauchwasser-Solaranlagen auf deutschen Hausdächern zum Standard werden. Man errechnet, daß zu diesem Zeitpunkt erst 7 % aller Fertighäuser eine Solaranlage besitzen. Wie sich später herausstellt, kommen bei der Umsetzung der Aktion allerdings nirgendwo solare Dachschindeln zum Einsatz.

In Leipzig baut das Ingenieurbüro Naumann & Stahr im Jahr 1998 für 400.000 DM ein völlig wärmebrückenfreies, 190 m2 großes Haus aus Holz-Bauelementen, das mit Solaranlage, Lüftungssystem und Regenwassersammelanlage ausstattet ist. Das Büro errichtet auch diverse große thermische Solaranlagen auf Wohnanlagen, wie beispielsweise in Leipzig.

Hier abgebildet ist ein 2004 gebautes Einfamilienhaus für Musiker in Taucha, dessen 200 m² große Wohnfläche über zwei Etagen einen erhöhten Schallschutz besitzt. Neben einer Terrasse und einem Balkon hat das Haus 10 m² thermische Fassadenkollektoren, eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sowie einen Erdwärmetauscher.

Das Ingenieurbüro stellt seine Tätigkeit später ein, doch das 3G+ genannte Holzbausystem wird in der Zeit von 2012 – 2014 von der Lokal.Plan GmbH & Co KG mit Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und in Zusammenarbeit mit Industriepartnern weiterentwickelt und als HolzWertHaus vermarktet. Der Name 3G+ bedeutet, daß aufgrund der statischen Eigenschaften mehr als drei Geschosse möglich sind.

Im Juni 1998 findet in Bonn unter dem Titel ‚Solarenergie in Architektur und Stadtplanung’ die bereits 5. Europäische Konferenz für Solares Bauen statt, mit über 160 Vorträgen und Präsentationen.

Im Oktober 1998 untersucht das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) zusammen mit der EnBW Badenwerk AG Kompaktheizgeräte in der Größe von Kühlschrankkombinationen, die mittels Wärmepumpen Passivhäuser in Neuenburg bei Freiburg beheizen sollen, wobei sie ihre Wärme ausschließlich aus der verbrauchten Abluft beziehen. Zusammen mit einer Solaranlage sollen die Geräte fast die Hälfte des übers Jahr anfallenden Wärmebedarfs decken.

Ebenfalls 1998 wird vom Institut für Licht- und Bautechnik (ILB) in Köln ein neuartiges, transparentes Sonnenschutz- und Verschattungssystem für Gebäude vorgestellt, das aus Hologrammzellen besteht und bereits sechs Jahre Forschungsarbeit hinter sich hat. Ein holographischer Film, der zwischen zwei Glasscheiben eingebettet ist, blendet das direkte Sonnenlicht aus (ähnlich wie Spiegel oder Prismen), bleibt aber für Licht aus anderen Richtungen durchlässig. Die dem Sonnenlauf nachgeführten Elemente sorgen im Gebäudeinneren für gleichmäßigen Lichteinfall und sparen Energie.

Das erste damit ausgestattete Gebäude ist die Hauptverwaltung der Rewe-Kette in Köln, wo beim Umbau durch den Architekten H. Heidrich ein holographisches Glasdach von 250 m² Fläche einen öden Innenhofparkplatz in einen wohlklimatisierten, vom Tageslicht durchfluteten Konferenzraum verwandelt.

Messungen in einem weiteren Bürohaus in Köln, bei dem die lichtumlenkende Eigenschaft von Hologrammen genutzt wird, belegen, daß dort etwa 70 % des für die Raumbeleuchtung notwendigen Stroms eingespart werden konnte. Das ILB setzt diese Technologie zudem zur Herstellung von holographischen Projektionswänden ein (HoloPro), wobei – bedingt durch die Einzelanfertigung – der Preis allerdings noch recht hoch ist, für 1,5 m² beispielsweise beträgt er rund 8.000 DM.

Eine Weiterentwicklung der holographischen Verschattung bildet die Kombination von Solar- und Hologrammzellen: Schwenkbare Hologramme lenken das direkte Sonnenlicht auf in der Mitte der Konstruktion sitzende PV-Zellen. Durch die Lichtbündelung läßt sich der Wirkungsgrad der Zellen nahezu verdoppeln.

Ein weiteres Tageslicht-Lenksystem besteht aus gestapelten Acrylstäben oder -profilen, die zwischen zwei Glasscheiben eingebettet sowohl Sonnen- als auch Diffuslicht durch Totalreflektion gegen die Decke lenken, von wo aus es in die Tiefe des Raumes fällt. Hersteller des Lumitop genannten Systems ist seit Mitte 1997 die Firma Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH in Aachen (später: Saint Gobain-Glass), entwickelt wurde dieses System am Institut für Licht- und Bautechnik der Fachhochschule Köln.

Auf der Prinzip-Abbildung ist der unterschiedliche Sonnenstand mit dem entsprechenden Einfallswinkel (1) sowie die vertikale (2) bzw. horizontale Umlenkung (3) des Lichts dargestellt. Als „lichtlenkendes Glas zur optimalen Tageslichtnutzung“ wird die Marke Lumitop später von der Saint Gobain kommerziell angeboten und ist als Isolierglas mit 24 mm Scheiben-Zwischenraum und Krypton-Füllung erhältlich.

Inzwischen hat das ISE auch auf dem Gebiet der schaltbaren Schichten weitergeforscht, und neben den thermotropen Schichten (s.o.) auch gasochrome Verglasungen entwickelt. Hier besteht die wirksame Schicht aus Wolframtrioxid (WO₃), die sich reversibel von transparent bis blau einfärben läßt.

Während die elektrochromatische Technlogie, die in der Automobilindustrie zur automatischen Tönung von Rückspiegeln eingesetzt wird, mittels einer in das Glas eingebetteten Flüssigkristall-Schicht funktioniert, die sich verdunkelt, wenn Strom angelegt wird, funktioniert die gaschromatische Technologie mittels einer Injektion von Wasserstoffgas zwischen entsprechend präparierten Fensterscheiben.

Technisch umsetzbar ist dieser Effekt, indem über einen Katalysator atomarer Wasserstoff aus einer geringfügig H₂-haltigen Gasatmosphäre innerhalb eines im Sandwichverfahren aufgebautem Fensters gebildet wird. Der Wasserstoff durchdringt dann die auf das Glas aufgedampfte Wolframtrioxidschicht und färbt sie dabei, wodurch das Fenster seine Transparenz verliert. Die Entfärbung wird wiederum durch eine geringe Sauerstoffkonzentration in dem zugeführten Gas über der Schicht erreicht.

Über eine elektronische Steuerung werden die jeweiligen Gase in der Reaktionskammer des Fensters freigesetzt, wodurch eine gezielte und bedarfsgerechte Einfärbung des Glases ermöglicht wird. Da die Materialalterung bei diesen Schichttechnologien allerdings noch Probleme aufwirft, ist man mit einer Prognose über den Zeitpunkt einer Markteinführung noch sehr zurückhaltend.

1998 wird in Gundelfingen der Fachverband Transparente Wärmedämmung e. V. gegründet, der insbesondere Prototypen zu marktreifen Bausystemen entwickeln will.

1999 bekommt ein internationales Forscherteam 1,5 Mio. DM aus EU-Mitteln, um damit eine softwaregesteuerte ‚vorausschauende Heizungsregelung’ zu entwickeln, die das kurzfristige Wettergeschehen im voraus erfassen und darauf reagieren soll. Über die Ergebnisse habe ich leider nichts finden können – allerdings gibt es eine Dissertation (pdf) von Ute Thron an der Universität Hannover aus dem Jahr 2001, in deren Rahmen ein Algorithmus zur vorausschauenden und selbstadaptierenden Regelung der Heizung in Gebäuden mit erhöhten passiv solaren Energiegewinnen entwickelt wurde.

Ebenfalls ab 1999 erfolgt in dem nordindischen Dorf Lingshed (Ladakh) im Himalaja der Bau einer solarbeheizten Schule, deren Konzeption auf eine 1994 fertiggestellte Diplomarbeit von Christian Hlade zurückgeht, der auch die Leitung der Arbeiten übernimmt. Umgesetzt wird das Bildungsprojekt von den Friends of Lingshed aus Österreich.

Im Jahr 2003 erhält die Solarschule zudem eine durchgehende Glasfront, und 2008 wird sie im Sinne der Eigenverantwortlichkeit an die Bewohner von Lingshed übergeben, um von diesen weiterhin auch gewartet und erhalten zu werden.

Interessant finde ich, daß – quasi um die Ecke – in der Stadt Shey, in dem der alte Sommerpalast der Könige von Ladakh steht, ab 2001 die Druk White Lotus School entsteht, die u.a. von den Yardbirds und von Donovan unterstützt wird. Hier werden zur Stromerzeugung sonnennachgeführte PV-Paneele installiert.

Die Universität Konstanz stellt 1999 neue transparente Solarzellen vor, die auch bald darauf bei dem örtlichen Unternehmen Sunways AG in die Fertigung gehen. Als Markt wird die Fassaden- und Dachgestaltung angepeilt, z.B. Vordächer, die eine Fläche nicht gänzlich verschatten, sondern einen Teil des Sonnenlichts passieren lassen, während sie gleichzeitig Strom produzieren.

In Dresden wird die Fassade der neuen Stadtsparkasse mit rund 120 m² elektrochromen Fenstern der Pilkington-Tochter Flabeg GmbH aus Fürth ausgestattet. Bei den sogenannten EControl-Fenstern wird die (blaue) Einfärbung umkehrbar durch das Anlegen einer elektrischen Spannung unterhalb von 5 V erreicht, ohne den Ausblick dabei jedoch vollständig zu versperren. Bei dieser Spannung wandern Lithium-Ionen in eine Wolframtrioxid-Schicht, während sie bei einem Umdrehen der Polarität diese Schicht verlassen – und das Glas sich wieder aufhellt.

Da diese Fenster derzeit ausschließlich in einer Pilotanlage gefertigt werden, ist ihr Preis fünf- bis zehnmal so teuer wie herkömmliches Sonnenschutzglas, das 100 - 250 DM/m² kostet. Angeboten wird das Produkt als Isolierglas bis zu einer Größe von 0,9 x 2,2 m. Und weil blaue Fenster nicht jedermanns Sache sind, untersucht das ISE als Forschungspartner Mischungen verschiedener Oxide. Dabei lassen sich, je nach Zusammensetzung, unterschiedliche Grautöne einstellen.

Auch der (neue) Reichstag in Berlin wird zu den ersten Nullenergiehäusern der Welt gezählt, obwohl das nicht ganz korrekt ist. Tatsächlich trägt die von Sir Norman Foster gestaltete innovative, aber nicht photovoltaische, Lichtskulptur in Form einer rund 23 m hohen und 40 m breiten transparenten Kuppel, die 1999 im Zuge des Gesamtumbaus über dem Gebäude errichtet wird, dazu bei, den Energieverbrauch zu senken.

Im Kuppelinneren befindet sich ein trichterförmiges Lichtumlenkelement mit Spiegeln, das diffuses Tageslicht in den 10 m tiefer gelegenen Plenarsaal führt. Das Licht wird über 30 Spiegelreihen mit jeweils 12 Spiegeln umgelenkt, so daß insgesamt 360 Einzelspiegel das Sonnenlicht reflektieren.

Um eine Aufheizung durch direkte Sonneneinstrahlung zu vermeiden, können die jeweils der Sonne zugewandten Spiegel bei Bedarf durch ein mitfahrendes Sonnenschutzelement mit Aluminiumlamellen abgeschattet werden. Die Computersteuerung berücksichtigt den Jahreszeiten entsprechend die jeweiligen Einstrahlwinkel der Sonne.

Zusätzlich sorgt das Lichtumlenkelement für die Abführung verbrauchter Luft aus dem Plenarsaal, indem es den thermischen Auftrieb ausnutzt und über eine Abluftdüse die Luft nach oben leitet, wo sie dann durch eine 10 m breite zentrale Öffnung am Kuppelscheitel entweicht. Ansonsten gibt es in dem Gebäude ein mit Rapsöl betriebenes Blockheizkraftwerk, auf dem Dach befindet sich eine PV-Anlage von 3.600 m², die allerdings nur 1 – 2 % des Gebäudestromverbrauchs deckt, und es gibt unterirdische saisonale Wärme- und Kältespeicher.

Ab Mitte 1999 fördert die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) den Bau von Passivhäusern bis zu 50.000 € als langfristiges zinsgünstiges Darlehen mit drei tilgungsfreien Anlaufjahren.

Eine weitere Form, den Heizbedarf zu senken, entwickelt der Brite Frederick McKee aus Essex im Jahr 2000. Seine Spezialfenster sind mit Wasser gefüllt, das mit einer besonderen Chemikalie versetzt die Infrarotstrahlen der Sonne absorbiert und sie als Wärme wieder abgibt. Über eine Umsetzung läßt sich allerdings nichts finden.

Immerhin wird die Innovation später nicht gänzlich vergessen, und ein Verweis darauf erfolgt in dem 2010 vorgelegten Vortrag ‚Fluid Filled Window System for Passive Cooling and Heating’ von Eric Carbonnier und Pablo La Roche am Lyle Center for Regenerative Studies der kalifornischen Polytechnic University of Pomona. In dem Vortrag werden auch weitere Experimente und Entwicklungen beschrieben.

Eines der weltweiten Demonstrationsprojekte der EXPO 2000 ist das Solarzentrum Frankfurt/Oder, in welchem an neuen Produkten der Photovoltaik geforscht wird. Es besitzt auf der Südseite eine Synergiefassade, in welche Lüftung, Wärmerückgewinnung, Photovoltaik, Tageslichtlenkung, Luftkollektoren und Einzelraumregelung integriert sind.

Die Fenster sind mit einem außenliegenden Sonnenschutz ausgestattet, darüber ist ein starres Tageslichtlenkungssystem angeordnet, Kunstlicht wird hingegen nur bei Bedarf über eine Präsenzschaltung aktiviert. Die thermischen Luftkollektoren und eine Photovoltaikanlage sind in den Brüstungsbereich der Fassade integriert, während sich das Heiz-, Kühl- und Lüftungsgerät mit Wärmetauscher direkt dahinter befindet.

Das Konzept erfüllt die Erwartungen: Der Bedarf an Heizwärme und Lüftungswärme für den technischen Bereich beträgt ca. 58 kWh/m2 pro Jahr und erfüllt die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV). Der Energiebedarf für Beleuchtung und Bürotechnik kann gegenüber einem herkömmlichen Gebäude mehr als halbiert werden. Und auch die Nutzer sind zufrieden und empfinden die Lichtverhältnisse als angenehm und ausreichend; selbst im Sommer werden die Räume nicht überhitzt.

Im September 2000 findet in Bonn die 6. Europäische Konferenz Solarenergie in Architektur und Stadtplanung statt.

Im Jahr 2000 gibt das japanische Unternehmen Sanyo den Plan bekannt, zu seinem 50. Jahrestag das weltweit größte PV System mit einer Leistung von 3,4 MW als ‚Botschaft an das 21. Jahrhundert’ zu errichten. Eigentlich sollten die besten Hybrid-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 14 - 15 % eingesetzt werden, doch infolge der großen Rückrufaktion von Sanyos Monokristallin-Zellen im November des Jahres und dem damit verbundenen Skandal wird dieser Plan geändert.

Als im April 2002 die Eröffnung erfolgt, steht in der Stadt Gifu, in der Nähe einer Halbleiterfabrik des Unternehmens und in guter Sichtweite der Tokaido-Schnellbahnlinie, eine riesige Werbefläche, bei deren Bau ausschließlich zurückgegebene, mangelhafte Paneele verwendet wurden – ein Symbol des Pragmatismus. Für das Unternehmen selbst bildet der Bau - laut eigener Aussage - eine Erinnerung an die Wichtigkeit hoher Qualitätsstandards.

Die 315 m lange Solar Ark ist eine Stahlkonstruktion mit einem Gewicht von 3.000 t, in deren Inneren sich ein Solarmuseum und Vortragsräume befinden. Die 5.046 Solarpaneele der Hülle produzieren etwa 630 kW. Zwischen diesen befinden sich außerdem 412 Leuchtpunkte mit insgesamt 77.200 roten, grünen and blauen LEDs, die computergesteuert allerlei Lichteffekte bewirken. Überraschenderweise dauert es bis Anfang 2008, bis die Arche auch im Westen der Weltkugel bekannt wird.

Im Jahr 2000 erfolgt auch die Gründung des Vereins Association La Voûte Nubienne (AVN) durch den Bauern Seri Youlou aus Burkina Faso und den Franzosen Thomas Granier, um den Lehmziegel als ein uraltes, nachhaltiges Baumaterial zurückzubringen.

Der Verein belebt die sogenannte nubische Gewölbetechnik wieder, d.h. den Bau von stabilen Gewölbedächern mit aus Erde und Wasser geformten und dann sonnengetrockneten Lehmziegeln, wie sie vor Jahrhunderten im alten Ägypten verwendet wurden. Häuser mit diesen gewölbten Dächern halten mindestens 50 Jahre lang, bei guter Pflege sogar noch länger. Sie sind außerdem billiger als Blech oder Holz und halten bei kaltem Wetter warm und bei warmem Wetter kühl. Ein Haus kostet etwa 1.000 $, und die Familien können die Kosten senken, indem sie ihre eigenen Lehmziegel herstellen.

Anfang 2001 berichten chinesische Forscher der Tongji University in Schanghai, daß sie eine Farbe entwickelt haben, die sich je nach Außentemperatur verändert und dadurch unterschiedlich viel Sonnenenergie aufnehmen bzw. reflektieren kann. Die ‚Sprungtemperatur’ zwischen dem hellen und dunklen Zustand der Farbe liegt bei 20°C. Die bislang bekannten thermochromen Pigmente wechseln ihre Farbe erst bei wesentlich höheren Temperaturen.

Im Sommer wird ein mit der neuen Farbe angestrichenes Haus bis zu 8°C kühler, während es im Winter bis zu 4°C wärmer wird. Die Farben sind im Sommer blau und im Winter rot. Nun wird weiter an der Langzeitstabilität gearbeitet, da zur Zeit nach nur vier Jahren schon wieder nachgestrichen werden muß.

Im Jahr 2001 kursieren auch Informationen über eine Solarfassade aus Papier und Luft, welche die Linzer Firma ESA Energiesysteme Aschauer Vertriebs GmbH entwickelt hat, und die die Eigenschaften der herkömmlichen Wärmedämmung mit der Speicherung von Sonnenenergie in der Wand vereint. Demnach würde der Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen praktisch aufgehoben werden und die Wände würden zur warmen Hülle des Gebäudes.

Das Funktionsprinzip des verglasten Wabenluftkollektors basiert darauf, daß das Licht der tief stehenden Wintersonne durch die Glasscheibe in die Zellulosewabe eindringt, wo es in Wärme umgewandelt wird. Die absorbierte Wärme führt zeitverzögert zu einem Anstieg der Temperatur der Wand, die als Wärmespeicher dient.

Den Wabenkern aus recycliertem Altpapier, das zu Wellpappe verarbeitet und anschließend zu großen Blöcken verklebt wird, um dann auf die gewünschte Höhe zugeschnitten zu werden, liefert die Schweizer Firma SWAP Engineering AG. Inzwischen ist von dem Ansatz aber nichts mehr zu finden, und auch die Homepage der ESA Energiesysteme ist nicht mehr am Netz.

Der Solar Decathlon (Solarer Zehnkampf) ist ein technisch-interdisziplinärer Wettbewerb in den USA, bei dem Studententeams aus aller Welt ein energieautarkes Haus für das Wohnen im Jahre 2015 entwerfen und auch bauen, dessen Energiebedarf allein durch Sonnenenergie gedeckt wird. Die 10 Wettkampfdisziplinen sind: Architektur, Technologische Umsetzung, Marktfähigkeit, Öffentlichkeitsarbeit, Thermische Behaglichkeit, Technische Ausstattung, Warmwasser, Lichtkonzept, Energieeinspeisung und Home Entertainment. Der Wettbewerb endet mit einer zweiwöchigen, öffentlichen Endausscheidung aller Teams auf der National Mall vor dem Weißen Haus in Washington.

Der im Oktober 2000 ausgelobte und dann erstmals im Herbst 2002 durchgeführte Wettbewerb wird vom amerikanischen Energieministerium organisiert und soll weiterhin alle zwei Jahre erfolgen. Teilnahmeberechtigt sind zwanzig in einem Vorentscheid ausgewählte Teams, denen für die Planung und Umsetzung des Bauprojektes dann zwei Jahre zur Verfügung stehen. Zur ersten Veranstaltung können sich allerdings nur 14 Teams qualifizieren, wobei die ersten drei Plätze letztlich an die Teams der University of Colorado, der University of Virginia und der Auburn University gehen. Der zweite Wettbewerb wird 2005 durchgeführt (s.u.), und ab da stets in den ungeraden Jahren.

Eine interessante PV-Fassadenintegration erfolgt ab 2002 bei dem von der Firma New Energy Options Inc. aus Littleton, Massachusetts, ausgerüsteten Hochhaus The Solaire in New York, wo sowohl waagrechte als auch senkrechte Arrays von Alt Power installiert werden. Diese sollen etwa 5 % des hauseigenen Strombedarfs decken.

Für die Klimaanlage des Gebäudes wird Erdgas genutzt, und ein Regenwassertank sorgt für die Bewässerung der Dachterrasse, die auch die Abstrahlverluste reduzieren soll.

Der Bau des 27-stöckigen Öko-Towers mit 293 Appartements in Manhattans Battery Park City verzögerte sich übrigens um mehrere Monate - aufgrund der Aufräumarbeiten nach dem Anschlag auf die WTC-Türme...

Den Deutschen Solarpreis 2002 gewinnt das Plusenergiehaus mit solarem Energiekonzept der Familie Malz in Fellbach nahe Stuttgart.

Das Haus besitzt eine 60 m² große 8 kW PV-Anlage aus 25 großflächigen Modulen, die pro Jahr etwa 7.500 kWh erwirtschaftet, eine Erdreich-Wärmepumpe, einen Erdreich-Wärmetauscher sowie eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft.

Im September 2003 beginnt ein Team am Rensselaer Polytechnic Institute unter der Leitung von Prof. Steven Van Dessel mit der Entwicklung des später patentierten Active Building Envelope (ABE), eines ,intelligenten’ Systems, das mittels Sonnenenergie Hauswände sowohl beheizen, als auch diese zum Kühlen nutzen kann. Die integrierten Solarzellen versorgen dabei eine Reihe von ebenfalls integrierten thermoelektrischen Festkörper-Modulen, die in Wänden, Fenstern oder auf dem Dach installiert werden können. Eine Energiezwischenspeicherung ist ebenfalls vorgesehen.

Durch eine dreijährige Förderung der National Science Foundation im Umfang von 300.000 $ soll das System nun mittels Einsatz neuer Dünnschichtfilme weiter optimiert werden.

Dabei werden Van Dessel und sein Team das Potenzial von ABE-Systemen im Mikrometerbereich untersuchen. Das miniaturisierte System soll ähnlich wie das Original funktionieren, würde aber anstelle von Massenbauteilen Dünnschichtphotovoltaik und thermoelektrische Dünnschichtmaterialien verwenden, was zu extrem dünnen (weniger als 500 µm) ABE-Oberflächen führen könnte.

Das sehr feine, transparente Material fungiert als thermisches Beschichtungssystem, das wie eine Glasur auf verschiedene Oberflächen aufgebracht werden kann. Diese einfache Anwendung würde es ermöglichen, das System sowohl auf neue als auch auf bestehende Gebäudeoberflächen nahtlos aufzubringen, so daß herkömmliche Klima- und Heizungsanlagen überflüssig werden.

Die Bewertung eines Prototyps des aktiven Gebäudehüllen-Fenstersystems erscheint in der Dezemberausgabe 2008 des US-Fachmagazins Energy and Buildings.

Im Jahr 2003 erfolgt in Österreich im Rahmen der Feierlichkeiten zur Kulturhauptstadt Europas die Eröffnung des Kunsthaus Graz, das schnell zu einem neuen architektonischen Wahrzeichen der Stadt wird. Das seinen Schöpfern Peter Cook und Colin Fournier mit dem Namen Friendly Alien bezeichnete Bauwerk ist der Blob-Architektur zuzuordnen, die sich in Form und Material durch biomorphe, runden Formen auszeichnet.

Wesentlich sind 15 Lichteinlaß-Rüssel, die etwa 45° schräg nach oben und zumeinst nach Norden, einige davon eher nach Nordwest, orientiert sind. In einem Bereich der gewölbten Fassade sind zudem Lichtelemente integriert, die die Außenhaut des Gebäudes als Bildschirm nutzbar machen. Damit erhält die verglaste Außenhaut eine wichtige Vermittlerrolle, die durch integrierte Photovoltaikmodule auch noch Strom erzeugt.

Im gleichen Jahr entwickelt die Dresdner Firma Solarwatt besondere Solarmodule, die auch in moderne Glasfassaden und Dächer integriert werden können. Die neuen, transparenten Module sind so konstruiert, daß sie genug einfallendes Tageslicht hindurchlassen, ohne zu Leistungseinbußen zu führen. Das Konstruktionsprinzip ist einfach – anstatt einer lichtabweisenden Folie wird eine Glasscheibe an die Rückseite des Moduls montiert.

Durch die Abstände zwischen den Solarzellen kann nun das Tageslicht hindurchdringen. Die Verbund-Doppelscheibe gibt den Modulen zudem eine erhebliche Stabilität. Aufgrund der rahmenlosen Konstruktion und einer Teillichtdurchlässigkeit von ca. 18 % sind die Module besonders geeignet für Dachintegrationen, Verschattungsanlagen, Verglasungen, Überdachungen und Vorhangfassaden.

Das Produkt erweist sich als äußerst langlebig und ist auch 2019 noch erhältlich, z.B. als Designvariante mit schwarzem Aluminiumrahmen und Anti-Reflex-Glas zur Vermeidung von Blendeffekten.

 

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