TEIL C

Solarhäuser und solare Bauelemente (2011 B)

Mit dem Green Good Design Award des Jahres 2011 wird im Juni das Casa Locarno am Rande des alten Dorfkerns von Solduno, Schweiz, ausgezeichnet, ein Haus, das vollkommen unabhängig von externen Energiequellen ist und von dem deutschen Büro designyougo – architects and designers aus Berlin entworfen wurde. CNN wählt es gar zu einem der zehn nachhaltigsten Gebäude weltweit.

Die preisgekrönte Sonnenvilla liegt an einem grünen Steilhang in der Nähe des Lago Maggiore. Die Rückseite des Hauses ist direkt in den Berg gegraben und von großen Bäumen flankiert, die eine natürliche Abschirmung bieten. Aufgrund der eingeschränkten Erreichbarkeit des Geländes werden Wände und Decken vorgefertigt und mit dem Hubschrauber vor Ort geflogen.

Die Hauptwärmeversorgung leisten Sonnenkollektoren auf dem Dach, die von der hölzernen Dachkonstruktion fast völlig verdeckt bleiben und an einen unterirdischen Wasserspeicher mit 4.000 l Fassungsvermögen angeschlossen sind. Das System stammt von den Firma Jenni Energietechnik AG. Dank der ausgezeichneten Isolierung und einer Niedertemperatur-Fußbodenheizung bleibt die Kälte draußen und der Energiebedarf gering. Auch mit Elektroenergie versorgt sich das 178 m² große Haus vollkommen selbst über auf dem Dach befindliche Solarzellen.

In wolkenverhangenen Wintertagen ist der Kamin eine zusätzliche Heizoption, bei der die Kaminhitze aufgefangen und über einen Wärmetauscher ebenfalls in den hauseigenen Speicher fließt, der die Energie bei Bedarf zur Verfügung stellt.

Der weite Vorbau des Daches sowie der sogenannte Skyframe, der mit Wein und anderen Pflanzen bewachsen sowie mit einem textilem Sonnenschutz versehen werden soll, schirmen die Fassaden ab, lassen die tiefstehende Wintersonne aber durch. Es ist vorgesehen, daß eine zukünftige Außentreppe auf eine Dachterrasse führt. Das Vorzeigeobjekt nachhaltiger Designkunst hat fünf Schlafzimmer mit Blick auf den See oder die Berge und wird von einer Familie mit drei Kindern bewohnt.

Im Sommer beginnen in der Küstenstadt Tianjin die Bauarbeiten an Chinas Samaranch MemorialMuseum, das von den olympischen Ringen inspiriert ist. Juan Antonio Samaranch war von 1980 bis 2001 der Präsident des Internationalen Olympischen Komitees. Der Neubau wird die mehr als 16.000 Sammlungsstücke beherbergen, die von der Familie Samaranch in Barcelona in das neue Museum übertragen worden sind.

Das von der New Yorker Firma Holm Architecture Office (HAO) und dem Pekinger Büro Archiland International entworfene Museum mit grünem Dach ist von einem neu angelegten Park mit weiteren symbolischen Ringen umgeben, die die 204 Mitglieder des Internationalen Olympischen Komitees repräsentieren. Der Park ist von den dänischen Landschaftsarchitekten Kragh& Berglund konzipiert worden.

Um das Hauptgebäude des Museums herum, das die Form einer großen Acht hat, befinden sich drei versenkte Räume, die mehr Platz für Veranstaltungen und Wechselausstellungen sowie für Verwaltung und Forschung bieten. Das Dach wird eine Photovoltaikanlage erhalten, die bis zu 76 % des Energiebedarfs des Gebäudes decken wird. Zusätzlich wird ein geothermisches Heiz- und Kühlsystem den Energiebedarf für Warmwasser und Klimatisierung reduzieren. Durch eine intelligente Tageslichtnutzung und die Ausrichtung der Glasoberflächen sollen mehr als 84 % der ansonsten benötigten Energie einspart werden. Die Bauarbeiten sollen Ende 2013 abgeschlossen sein.

Im August 2011 legt das Bundesbauministerium (BMVBS) ein neues Förderprogramm für Modellhäuser auf, die den Plus-Energie-Standard erfüllen. Dafür stehen in diesem Jahr rund 1,2 Mio. € bereit, was angesichts der Wichtigkeit dieser Entwicklung ein geradezu läppischer Betrag ist.

Mit dem Programm werden Bauherren unterstützt, die Gebäude errichten, die deutlich mehr Energie produzieren, als für deren Betrieb notwendig ist. Die über den Eigenbedarf hinaus produzierte Energie soll insbesondere für die Elektromobilität zur Verfügung stehen. Erste Energie-Plus-Hausmodelle, die sich an dem Feldversuch beteiligen wollen, entstehen daraufhin in Berlin, Köln und Frankfurt/Main.

Im September 2011 zeigen die Blogs das zweistöckige Adaptahaus in West Cumbria, Kalifornien, dessen Errichtung – wie die Recherche ergab – bereits im Juni des Vorjahres abgeschlossen wurde. Die gleichnamige Firma Adaptahaus Ltd. (o. MPM North West Ltd.) war im Vorjahr aus der Alan Dawson Associates (ADA) ausgegründet worden.

Das von Alan Dawson entworfene, energieeffiziente Bauwerk ist vollständig werkseitig vorgefertigt, was die Bauzeit der Baustelle auf ein absolutes Minimum verringert. Die Patentanmeldung für eine vorgefertigte Baustruktur hatte er im Mai 2010 eingereicht (GB-Nr. 1008513.2; vgl. WO-Nr. 2011144941).

Es gibt keine strukturellen Innenwände, dafür ist es im Inneren mit Lärchen- und Grüneichenholz aus nachhaltiger Produktion verkleidet und verfügt über eine hervorragende Isolierung. Solarthermie-Module dienen Brauchwasserbereitung und haben eine Anbindung an die Fußbodenheizung. Zudem gibt es PV-Paneele, einen Lufttauscher mit Wärmerückgewinnung, eine Erdwärmepumpe und einen unterirdischen Wärmespeicher.

Das 300.000 £ teure Haus wird von der britischen Local Authority Building Control (LABC) mit einem Preis für die beste technische Innovation ausgezeichnet. Es läßt sich aber nichts darüber finden, daß neben dem ersten Exemplar noch weitere Bauten errichtet wurden. Vermutlich befaßt sich die Firma mehr mit ihrem Hauptgeschäft, qualitativ hochwertige, maßgeschneiderte Metallarbeiten für alle Arten von Projekten herzustellen, insbesondere aus Edelstahl geschmiedete, künstlerisch gestaltete Eingangstore.

Ebenfalls im September wird auf dem Gebiet von Zapadnaja Dolina, einer neuen Wohnanlage 20 km vor Moskau, Russlands allererstes Aktiv-Haus (Aktivny Dom) eröffnet, das sieben mal effizienter als das durchschnittliche Zuhause ist. Der Gesamtenergieverbrauch wird auf ca. 110 kWh/m² pro Jahr berechnet. Das Projekt soll einen neuen Standard für den Wohnungsbau in Russland setzen, der auf der Balance zwischen Energieeinsparung, gesundem Raumklima und Umweltschutz basiert. Mit dem Bau der Holzrahmenkonstruktion war im März begonnen worden.

Der von dem Entwicklungsunternehmen Zagorodny Proekt, dem russischen Architekturbüro Polygon Lab und der dänischen VELUX-Gruppe konstruierte und mit nachhaltig erzeugtem Holz verkleidete Prototyp nutzt ein nachhaltiges, intelligentes Design, mehrschichtige Wandkonstruktionen und verschiedene Formen erneuerbarer Energien, um dem Winter in Russland standzuhalten. Hierfür werden gebäudeintegrierte Solarmodule sowie passive Designtechniken verwendet, die sicherstellen, daß das Haus lichtdurchflutet und gut belüftet ist.

Der Abschluß des Pilotprojekts, das von der Russischen Architektenunion, dem Green Construction Council, dem Passivhaus-Institut, der EcoStandard-Gruppe, der Wood Housing Association, dem Wissenschafts- und Forschungsinstitut für Bauphysik und der Russischen Staatlichen Bauuniversität in Sankt-Petersburg unterstützt wird, ist so wichtig, daß Kronprinz Frederik von Dänemark das Band bei der Eröffnungszeremonie persönlich durchtrennt.

Anscheinend wird aus der so groß angekündigten Standardsetzung dann aber doch nichts, denn weitere Schritte lassen sich auch bei VELUX selbst nicht mehr nachweisen. Die Wohnanlage Zapadnaya Dolina wird später mit insgesamt 52 Gebäuden acht verschiedener Arten ausgebaut, weitere Aktivhäuser sind allerdings nicht dabei.

An dieser Stelle soll nun auch das Resultat des diesjährigen, fünften Solar Decathlon im September/Oktober aufgeführt werden, der wieder auf der National Mall des West Potomac Park in Washington D.C. stattfindet. Diesmal sind 19 Teams in die Endausscheidung gekommen, die im Laufe der davor liegenden Monate schon Renderings sowie Fotos von Modellen ihrer Beiträge veröffentlicht hatten. Ein deutsches Team ist allerdings nicht dabei.

Obwohl es das eine oder andere äußerst unkonventionelle Design gibt, wie beispielsweise das CH:IP (Compact House:Increasing Possibility) genannte kompakte Haus des Southern California Institute of Architecture und des California Institute of Technology (SCI-Arc/Caltech, 6. Platz), das sich durch seine kreativ an der Außenseite angebrachte ‚Bettdecken‘-Isolierung auszeichnet, oder den Beitrag TRTL (Technological Residence, Traditional Living) des Teams der University of Calgary in Kanada mit einem charakteristischen gewölbten Solardach (10. Platz), gewinnt das sehr traditionell aussehende INhome (o. Indiana home) der Purdue University schon in den ersten Tagen der Ausstellung die Gunst des Publikums.

Das scheinbar fade und bescheidene Zwei-Schlafzimmer-Vorstadthaus konzentriert sich auf Energieeffizienz und Massenmarktfähigkeit unter Verwendung bewährter grüner Gebäudetechniken, anstatt die Juroren mit Designinnovationen zu beeindrucken. Dafür besitzt es eine sorgfältig entwickelte Wandkonstruktion und ein effizientes Kühlsystem, die an eine riesige Solaranlage angebunden ist. Zudem hält eine 9 kW PV-Anlage das Haus mit Hilfe eines ausgeklügelten Energielastmanagementsystems am Laufen.

Das innovativste Merkmal ist eine die Struktur des Hauses eingebaute – leider etwas klein ausgefallene – Biowand, die sich in der Mitte des Wohnraums befindet, dem Innenraum mehr Grün verleiht und die Luft filtert, um schädliche Chemikalien zu entfernen, die sich in dicht isolierten Häusern ansammeln können. Die Wand ist sehr wartungsarm und bewässert sich sogar selbst. Weitere Bauelemente sind eine Luft/Luft-Wärmepumpe und ein Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe.

Das INhome kommt letztlich aber nur auf den zweiten Platz:

1. Platz: University of Maryland

2. Platz: Purdue University

3. Platz: Victoria University of Wellington

Der Gewinner-Beitrag der University of Maryland namens WaterShed ist vom Ökosystem der Wasserscheide der Chesapeake Bay inspiriert. Mit einem geteilten Schmetterlingsdach konzentriert sich das solarbetriebene Haus auf Wasser, indem es Sturmabflüsse recycelt, speichert und verwaltet.

Das kleine Haus ist in zwei Module aufgeteilt, die durch das Bad, in dem sich die ‚Wasserachse‘ befindet, miteinander verbunden sind. Dieses Kernwassersystem sammelt Regenwasser vom Dach und leitet es an die Hausanschlüsse weiter. Das restliche Regen- und Grauwasser wird verarbeitet und schließlich in die Regenwassereinzugsgebiete geleitet.

Eine Hälfte des Schmetterlingdachs ist mit 42 Sanyo Photovoltaikmodulen bedeckt, um Strom für das Haus zu erzeugen und bei günstigen Bedingungen auch zu verkaufen. Die andere Hälfte ist ein begrüntes Dach, um Regenwasser aufzunehmen und das Haus thermisch zu isolieren.

Eine solarthermische Warmwasseranlage liefert Brauchwasser, während eine Erdwärmepumpe das Haus effizient heizt und kühlt. Das WaterShed verfügt außerdem über viel Tageslicht, eine natürliche Belüftung, ein passives Solardesign sowie einen faszinierenden Innen-Wasserfall, der Feuchtigkeit aus der Luft in eine salzreiche Lösung aufnimmt, um die Belastung der Klimaanlage zu verringern. Als Haus/Büro mit dem Ziel eines nachhaltigen Wohnens entwickelt, verfügt Bauwerk zudem über einen kleinen Gemüsegarten sowie vertikale Gärten mit Rebflächen wie Brombeeren und Trauben.

Anfang 2012 wird bekannt, daß der Stromversorger Pepco Holdings Inc. das WaterShed-Haus kaufen wird, um seine originellen Design-Innovationen sowie Pepcos eigene Technologien zu demonstrieren und das Haus auch als Energie-Testeinrichtung zu nutzen.

Tatsächlich wird das Pepco WaterShed Sustainability Center im Juni 2014 neben dem Rockville Service Center von Pepco in Maryland für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht – als lebendiges Klassenzimmer und Arbeitslabor für nachhaltige Energiepraktiken.

Das drittplazierte Team der Victoria University of Wellington in Neuseeland überarbeitet ein traditionelles Kiwi-Ferienstrandhaus (Kiwi bach) nach ökologischen Maßstäben. Es ist der erste Beitrag aus der südlichen Hemisphäre zu einem Solar Decathlon Wettbewerb.

First Light feiert das Morgenlicht Neuseelands – das das Land vor allen anderen berührt –, indem ein großes, dreifach verglastes Dachfenster den Innenraum des Hauses mit dem ersten Tageslicht erhellt. Im Mittelpunkt des Entwurfs, der sich stark auf das Leben im Freien konzentriert, steht ein verglaster Mittelteil, der als Brücke zwischen Außen und Innen fungiert. Das Zedernholzdach trägt die thermische Solaranlage, die Warmwasser produziert, sowie polykristalline PV-Paneele, die Energie für den Betrieb des Hauses erzeugen.

Das von Meridian Energy gesponserte FirstLight House ist für das ganze Jahr über gedacht und verwendet eine hochleistungsfähige Isolierung aus recycelter neuseeländischer Wolle und lokales, nachhaltiges Holz. Der Sponsor ist eines der führenden Energieunternehmen Neuseelands, das Strom aus nur 100 % erneuerbaren Quellen erzeugt.

Schiebeläden, die mehr Schatten oder Sonne bieten, ermöglichen es dem Haus, sich an klimatische Bedingungen anzupassen. Thermisch getrennte Bereiche reduzieren die Gesamtlast der Klimaanlage, LED-Beleuchtung, eine hocheffiziente Wärmepumpe und ein Energiemonitor tragen zusätzlich dazu bei, den Energieverbrauch im Haus weiter zu reduzieren.

Im August 2014 wird übrigens bekannt, daß Matthew O’Kelly, der bereits zweimal am Solar Decathlon teilgenommen hat – zuerst als HLK-Ingenieur für das Team der Ohio State University (OSU) 2009 und dann als Projektingenieur für das OSU-Team 2011 – seitdem bei dem Industriedesignunternehmen Priority Designs eine erfolgreiche Karriere hingelegt hat.

Gemeinsam mit Prof. Mark Walter entwickelt O’Kelly zudem eine zum Patent angemeldete Technologie namens energyhawc (hawc steht hier für hybrid air water conditioner), die auf das OSU-Wettbewerbshaus 2011 zurückgeht, das damals allerdings nicht unter den Gewinnern war. Das Gerät vereint Klimaanlage, Heizung, Wassererwärmung, Belüftung und Entfeuchtung und ist bis zu 50 % energieeffizienter als andere Ganzhaus-Klimatisierungssysteme. Um die Vermarktung des Geräts zu ermöglichen, erhalten die beiden Partner nun einen Zuschuß des Ohio Third Frontier Startup Validation Fund in Höhe von 100.000 $.

Im November 2011 eröffnet die University of British Columbia (UBC) auf ihrem Point Grey Campus in Vancouver das innovativste und nachhaltigste Gebäude Kanadas.

Das Centre for Interactive Research on Sustainability (CIRS), ein 37 Mio. $ teures ‚lebendes Labor‘, das dazu beitragen soll, die Umwelt zu regenerieren und Forschung und Innovation zu Fragen der globalen Nachhaltigkeit voranzutreiben, versorgt sich selbst und ein Nachbargebäude mit erneuerbarer Energie, erzeugt Trinkwasser aus Regen und behandelt Abwasser vor Ort.

Das CIRS erreicht eine netto positive Energiebilanz und reduziert den Gesamtenergieverbrauch der UBC um über 1 Mio. kWh pro Jahr. Im Jahr 2013 erhält das CIRS den Green Building Award. Da das Projekt unter cirs.ubc.ca sehr detailliert dokumentiert ist, werde ich hier nicht weiter darauf eingehen.

Es ist aber nie zu früh, um etwas über nachhaltiges Leben zu lernen, wie die im Jahr 2011 in Betrieb genommene Kindertagesstätte Solhuset (Sonnenhaus) des in Kopenhagen beheimateten Architekturbüros Christensen und Co. beweist, welches übrigens auch auch das Green Lighthouse im Rammen des zuvor erwähnten Projekts ModelHome2020 realisiert hat.

Der im Auftrag der Gemeinde Hørsholm von Hellerup Byg und Rambøll DK errichtete Kindergarten mit einer Grundfläche von 1.300 m2 ist der erste in Dänemark, der mehr Energie erzeugt, als er verbraucht, da er auf den Prinzipien des Aktivhauses aufbaut. Das Tageslichtgebäude ist eine der größten Kindertagesstätten der Welt und verbindet nachhaltige Architektur und saubere Energietechnologie, um eine gesunde Lernumgebung für Kinder zu schaffen.

Die Grundform des Gebäudes ist ein Dreieck, das eine natürliche Aufteilung in kleinere Abschnitte schafft, die die Kinder zum Spielen und Lernen anregt. Die Geometrie und die zickzackförmige Dachkonstruktion schaffen ein vielfältiges Volumen, bei dem die Dachflächen nach Süden ausgerichtet sind, so daß Oberlichter und Solarmodule das Sonnenlicht optimal nutzen.

Hinzu kommen eine Vielzahl weiterer Technologien, wie 50 m² thermische Solarmodule für Heizung und Warmwasser, 250 m² PV-Paneele für den Strom, eine Wärmepumpe zur Nutzung der Geothermie, ein Energierückgewinnungs- und -speicherungssystem sowie die thermische Aktivierung der Baumasse.

Nachdem sich lange niemand mehr mit der pneumatischen Architektur beschäftigt hat, wird im November 2011 in den Blogs der Thessaloniki Water Transport Piers vorgestellt, für den der griechische Architekt Stamatios Giannikis ausgezeichnet wird.

Der Freiluftpavillon in Thessaloniki verfügt über eine glänzende, aufgeblasene pneumatische Struktur, die auf der Oberseite des Piers positioniert sind, um den Passagieren, die auf ihre Fähre warten, Schatten, Sitzgelegenheiten, ein kleines Café und ein WC zu bieten. Die Struktur, die aus BoPET, einer hochreflektierenden Kunststoff-Folie an den Seiten, und ETFE, einer transparenten Kunststoff-Folie an der Ober- und Unterseite, besteht, wird von Stahlstützen getragen. Das gemäßigte Klima macht einen geschlossenen Wartebereich überflüssig und reduziert so die Kosten für Heizung oder Kühlung des Bereichs.

Das Sonnenlicht strömt durch die obere Schicht und wird von Solarzellen eingefangen, die Strom für die nächtliche Versorgung der LED-Leuchten erzeugen. Zudem wird mittels drei kegelförmigen Vertiefungen auf der Oberseite Regenwasser gesammelt, das zu einem Auffangbehälter unter dem Pier geleitet wird. Dieses Wasser wird im gesamten Pavillon verwendet und ermöglicht in Verbindung mit der solaren Stromerzeugung eine vollständige Autarkie der gesamten Anlage.

Neben all dieser High-Tech-Architektur soll aber nicht vergessen werden, daß anderswo mit ganz anderen Materialien gearbeitet werden muß, wie im Fall von Afrikas erstem Haus aus Kunststoff-Flaschen, das in Nigeria entstand und im November 2011 in den Blogs erscheint – auch wenn man hier nicht von einer Solararchitektur gesprochen werden kann.

Angesichts eines gravierenden Wohnungsmangels, aber keineswegs eines Mangels an Plastikflaschen, die auf den Straßen herumliegen, beschloß die Development Association for Renewable Energies (DARE) – eine NGO mit Sitz in Nigeria –, einen Bungalow mit zwei Schlafzimmern komplett aus Plastikflaschen zu bauen, wobei sie Unterstützung vom African Community Trust erhält, einer in London ansässigen NGO.

Hunderte Plastikflaschen werden mit Sand gefüllt und dann am Hals durch ein kompliziertes Netz von Schnüren miteinander verbunden. Die Flaschen werden dann plaziert und mit einer Kombination aus Schlamm und Zement verputzt, wodurch ein Baumaterial entsteht, von dem die DARE behauptet, daß es stärker sei als Betonblöcke.

Obwohl viele in Kaduna daran zweifelten, als das Projekt im Juni dieses Jahres begann, ist das inzwischen fast vollständige Haus kugelsicher und feuerfest, erdbebensicher und hält ganzjährig eine angenehme Innentemperatur aufrecht. Die mehrfarbigen Flaschenverschlüsse erstrecken sich über die Wand des 57,5 m² großen Bungalows und bilden eine Fassade, die einem ansonsten langweiligen Gebäude schöne Farbtupfer verleiht.

Und noch etwas äußerst zukunftsträchtiges beginnt sich in diesem Jahr zu regen: Der Bau mittels 3D-Druckern.

Über einen Vorläufer, den deutschen Künstler Markus Kayser, der mitten in der Wüste aus Sand und gebündeltem Sonnenlicht Gefäße druckt, habe ich bereits ausführlich im Kapitelteil zur Verstärkungstechnik im Solarbereich berichtet (s.d.).

Im November 2011 wird die ebenso interessante 3D-Drucktechnik des italienischen Bauingenieurs und Erfinders Enrico Dini erstmals umfassender dargestellt, der schon seit 2004 mit Sand arbeitet, allerdings ohne dabei Solarenergie einzusetzen. Der von Antoni Gaudis Architektur inspirierte Dini träumte schon damals von Gebäuden, Konstruktionen und unmöglichen Formen - und erfand dazu ein vollwertiges 3D-Druckverfahren, bei dem Epoxidharz zum Binden von Sand verwendet wird.

Das erste Modell des 3-dimensionalen D-Shape-Druckers wird 2006 zum Patent angemeldet (US-Nr. 20080148683, veröffentlicht 2008) – zudem gründet Dini im Dezember diesen Jahres seine Firma Monolite UK Ltd. mit Sitz in London (auch: D-Shape Ltd.).

Nachdem es Probleme mit dem schmutzigen und klebrigen Epoxidharz gibt, wechselt Dini 2007 das Bindemittelstrahlverfahren, um seine steinartigen Objekte aus Sand herzustellen, der nun mit einem anorganischen Bindemittel auf Magnesiumbasis verfestigt wird. Auch diese Druckmethode wird zum Patent angemeldet. Das neue Verfahren hat niedrigere Wartungskosten, ist einfacher zu bedienen und kostengünstiger.

Im Jahr 2012 ist Dini prinzipiell soweit, ganze Gebäude drucken zu können. Mit der D-Shape-Technologie lassen sich problemlos bis zu 6 x 6 x 6 m große Teile ausdrucken, die dann verschickt und vor Ort zusammenmontiert werden können. Die Teile ähneln Sandstein und sind in ihrer Festigkeit mit Stahlbeton vergleichbar. Die Materialien kosten zwar mehr als herkömmlicher Beton, aber es wird viel weniger Personal für den Bau benötigt und es müssen auch keine Gerüste aufgestellt werden.

In diesem Jahr arbeiten Jake Wake-Walker und Marc Webb an einem Dokumentarfilm über Enrico Dini und seine Erfindung mit dem Titel ‚The Man Who Prints Houses‘. Es läßt sich aber nichts darüber finden, daß der Film später auch erschienen ist. Dem Trailer zufolge sollte darin auch über Dinis bislang größtes Bauwerk aus dem Jahr 2009 berichtet werden. Die Radiolaria ist eine 2 m hohe Skulptur, die von dem Architekten Andrea Morgante inspiriert wurde und deren Druck zehn Tage dauerte. Später wird in Pontedera eine sogar 8,5 m hohe Version installiert.

Im Herbst 2012 nimmt die Firma D-Shape an dem von der New York City Economic Development Corporation (NYCEDC) veranstalteten NYC Waterfront Construction Competition teil, bei der nach innovativen Lösungen zur Stärkung der sich verschlechternden Piers und Küstenstrukturen in New York City gesucht  wird. D-Shapes Idee, genannt ‚Digital Concrete‘, besteht darin, 3D-Scans von jedem Stück Pfeiler oder Infrastruktur zu machen und dann eine Stützhülle für jedes einzelne Stück zu drucken. Damit belegt D-Shape den ersten Platz – und erhält 50.000 $ für eine Idee, die New York City schätzungsweise 2,9 Mrd. $ einsparen könnte.

Die aktuelle Version des mittels CAM-Software gesteuerten Druckers befindet sich in einem 6 x 6 m großen Aluminiumrahmen aus einer quadratischen Basis, die sich während des Druckvorgangs entlang von vier vertikalen Balken über Schrittmotoren nach oben bewegt. Über die gesamte horizontale Länge von 6 m der Basis erstreckt sich ein Druckkopf mit 300 Düsen im Abstand von jeweils 20 mm. Dini arbeitet nun an einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit. Wie er sich ein zukünftiges 3D-gedrucktes Gebäude vorstellt, sieht man an seinem Entwurf Organic Villa.

Aufgrund der Fähigkeiten von D-Shape zeigt die Europäische Weltraumorganisation (ESA) Interesse daran, den Drucker zum Bau von Mondbasen aus Mondregolith, auch Mondstaub genannt, ohne menschliches Zutun zu verwenden. Dini arbeitet bei dem mit 100.000 € finanzierten Projekt mit Norman Foster Architects zusammen und hat mit simuliertem Mondstaub bereits erfolgreich Komponenten für die Mondbasen gedruckt.

Ich werde das Thema 3D-Druck in der Architektur zu einem späteren Zeitpunkt in einem eigenen Schwerpunkt ausführlich behandeln (s.d.).

 

Was die Designs in diesem Jahr anbelangt, so muß ich diese zahlenmäßig rigoros begrenzen, auch wenn die Auswahl schwer fällt, da sie sonst den Umfang der Chronologie sprengen würden.

Eine besondere Erwähnung verdienen jedenfalls die im Februar 2011 bekanntgegebenen Ergebnisse des internationalen Designwettbewerbs ‚Solarpark Süd‘ (Parco Solare Sud), den die beiden italienischen Gemeinden Bagnara und Scilla in Kalabrien in Zusammenarbeit mit newitalianblood.com im März des Vorjahr ins Leben gerufen hatten, um „konkrete Ideen und revolutionäre Vorschläge für die Wiederverwendung bald stillgelegter Autobahnabschnitte zu fördern.“

Die internationale Jury der ‚Solar Park Works – Solar Highway Competition‘ wählt drei Gewinnerprojekte sowie zehn Ehrenvolle Erwähnungen aus, um die in den 1960er und 1970er Jahren gebauten Viadukte Hochstraßen-Autobahn A3 zwischen Bagnera und Scilla neu nutzbar zu machen, anstatt im Zuge der baldigen Strecken-Stillegung 40 Mio. € für ihren Abriß auszugeben.

Der mit 20.000 € dotierte erste Preis geht an die französischen Architekturbüros off architecture und PR architects, in welchen die Architekten Philippe Rizzotti, Vermet Tanguy, Manal Rachdi und Samuel Nageotte das Konzept einer Brücke entwickeln, die mit begrenzter Beeinflussung der Landschaft zu einem vertikalen Dorf umgewandelt wird, das durch Fußwege mit dem Meer und durch Autobahnen mit den Städten verbunden ist.

Die Kombination zwischen Infrastruktur und Umwelt soll effizient genug sein, um eine neue verantwortungsbewußte und qualitativ hochwertige Lebensweise zu etablieren, bei der die bewohnten Pfeiler die vertikale Privatsphäre mit der horizontalen Geselligkeit der öffentlich zugänglichen Ebenen verbinden und gleichzeitig für jedes einzelne Element auf jeder Ebene eine einzigartige Aussicht bieten. Die Ebenen sind verstärkt, um drei Flächen von öffentlichen Räumen, Landschaft und technischen Flüssen zu tragen.

Hinsichtlich der Hauptressourcen Wasser und Energie soll das System durch Regenwasser (45.000 m² pro Jahr) und Stromerzeugung aus Geothermie autonom betrieben werden können. Die Regenwassertanks für die Energieerzeugung und den Hausgebrauch sollen in Tunnels untergebracht werden, während die Grauwasseraufbereitung durch Phytosanierung und die Verarbeitung von hochbelastetem Wasser und organischen Abfällen durch Methanisierung erfolgen und dadurch Hausgas liefern soll.

Den zweiten Preis (7.500 €) bekommt das italienische Team von coffice, das aus den drei Architekten Francesco Colarossi, Giovanna Saracino und Luisa Saracino besteht. Mir persönlich gefällt das Konzept namens Solar Wind sogar noch mehr als der erstplazierte Betrag, da es sich primär um eine energieerzeugende Brücke handelt, bei der die Verbindung zweier entfernter Orte mit einer Energiefarm zu einem einzigen Bauwerk zusammengefaßt ist.

Die Maßnahme ist kosten- und platzsparend, da die beträchtliche Menge an Infrastruktur, die für den Bau eines separaten Energieparks benötigt wird, hier nicht erforderlich wäre, da die Brücke selbst diese Unterstützungsmechanismen bereitstellen würde. Zudem eignen sich Brücken auch aufgrund ihrer Höhe hervorragend zur Energiegewinnung.

Zum einen sind sie in der Regel starken Seitenwinden ausgesetzt, die sich leicht zur Energiegewinnung nutzen lassen. Zum anderen erhalten sie auch eine beträchtliche Menge an Sonnenlicht, weshalb die Designer Windturbinen zwischen die Trägern und eine PV-Nutzung der Fahrbahnoberfläche vorschlagen.

Der als grüne Promenade konzipierte Solarpark, entlang dem sich abwechselnd Panoramablicke und autarke Solar-Gewächshäuser verteilen, bei denen die Besucher anhalten können, um frisches Obst und Gemüse zu kaufen, würde sich über die gesamte Länge der inneren Fahrbahn ausdehnen, während die äußere Fahrbahn für den Transit der Fahrzeuge reserviert bleibt.

Besonders interessant ist, daß der Asphalt über eine Länge von 20 km durch eine ‚technologische Fahrbahnoberfläche‘ ersetzt werden soll, die in den USA als Solar Roadway bekannt ist. Hierbei besteht die Oberfläche aus einem dichten Netz von Solarzellen, die mit einem transparenten und hochbeständigen Kunststoff beschichtet sind. Bezogen auf das Brückenkonzept könnte eine entsprechende Installation rund 11,2 Mio. kWh pro Jahr produzieren.

In Kombination mit den 26 Windturbinen, die unter der Brücke integriert sind und 36 Mio. kWh pro Jahr erzeugen, würde das Hybrid-Großkraftwerk genügend Strom für etwa 15.000 Haushalte liefern.

Den mit 2.500 € dotierten 3. Preis bekommen die Architekten Daniel Azuero, Tomas Jaramillo, Andres Gutierrez und Juan Jaramillo des Büros Jaramillo-Azuero Architects (J-A) aus Kolumbien für den Plan, eine Reihe veralteter italienischer Viadukte in ein Netzwerk moderner, nachhaltiger Energiebildungs- und Forschungszentren zu verwandeln.

Der Vorschlag umfaßt eine mit Wellenenergie betriebene Eisenbahnstrecke sowie gemeindezentrierte Parks und Forschungseinrichtungen für nachhaltige Energie, da der Eckpfeiler des Vorschlags die Behauptung ist, daß die nachhaltigste Energieform der Welt die Bildung ist.

In diesem Zusammenhang ist zu empfehlen, sich auch die anderen Beiträge des Wettbewerbs anzuschauen, da sie eine Vielzahl der in dieser Übersicht präsentierten Technologien einbinden, die weit über die konventionellen PV-Paneele und Windturbinen hinausgehen, weshalb sie hier auch verlinkt sind.

Unter den unzähligen anderen Designs sticht das wettbewerbsgekrönte Projekt des Büros Ehrlich Yanai Rhee Chaney Architects für einen Regierungskomplex in Abu Dhabi hervor, das im Januar 2011 in den Blog vorgestellt wird.

Das Bauwerk mit dem wuchtigen Namen ‚U.A.E. Federal National Council New Parliament Building Complex‘ bildet einen Kreis innerhalb eines Quadrats und umfaßt einen zentralen Sitzungssaal unter einem großen gewölbten Sonnenschutz, der von parlamentarischen Bürogebäuden flankiert wird. Das hier gewölbte Mashrabiya-Muster der 100 m hohe Kuppel sowie perforierte Sichtschutzwände werfen kühlende Schatten auf die weißen Marmorwände des Versammlungssaals – und  auf dem Dach befindet sich eine Solaranlage.

Die Eröffnung des Komplexes ist eigentlich für 2015 geplant, bislang gibt es aber keine Anhaltspunkte für eine Umsetzung.

Bekanntermaßen werden zur jährlichen Skyscraper Competition viele regelrecht utopische Entwürfe eingereicht, die zunehmend auf Nachhaltigkeit und Erneuerbare Energien setzen.

Den ersten Platz im Jahr 2011 belegt das Atelier CMJN von Julien Combes und Gaël Brulé aus Frankreich für seinen LO2P Recycling Skyscraper, der in Neu Delhi entstehen soll. Da das energetische Kernelement des ringförmigen Bauwerks eine riesige Windturbine ist, habe ich es bereits im Kapitelteil Windenergie und Architektur behandelt und muß es hier nicht widerholen (s.d.).

Dies erlaubt wiederum, auf den zweitplazierten Beitrag hinzuweisen, der von der Architekten Yoann Mescam, Paul-Eric Schirr-Bonnans und Xavier Schirr-Bonnans aus Frankreich stammt und für ein altes Industriegebiet in der Stadt Rennes entworfen wurde.

Der Bau von Wolkenkratzern ist seit fast einem Jahrhundert eine architektonische Lösung für städtische Gebiete mit hoher Dichte, da er die Möglichkeit bietet, große Höhen mit kleinen Grundflächen zu kombinieren. Zwar gibt es heute einen Wettlauf zwischen großen Metropolen, um die höchste Struktur zu bauen, doch es hat sich gezeigt, daß diese Bauform für mittelgroße Städte weniger wünschenswert ist, in denen Wolkenkratzer z.B. die Skyline zerstören.

Der im März veröffentlichte Entwurf namens Flat Tower bietet zwar ebenfalls eine hochdichte Typologie, weicht aber stark vom traditionellen Wolkenkratzer-Konzept ab, da er auf einer nur mittelhohen Kuppelstruktur basiert, die einen großen Bereich abdeckt und gleichzeitig ihre bisherige Funktion bewahrt.

Die Kuppel ist mit zellenartigen Oberlichtern durchbrochen, die direktes Sonnenlicht sowohl auf die landwirtschaftlichen Flächen auf dem Boden als auch in die Innenräume der Wohnetagen bringen, aus denen sich die Struktur aufbaut. Im Erdgeschoß befinden sich die gemeinschaftlichen Freizeiteinrichtungen, während sich die Wohn- und Büroeinheiten in den oberen Zellen befinden. Ein automatisiertes Transportsystem verbindet alle Einheiten.

Die große Oberfläche der Kuppel ist zudem perfekt für die Nutzung von Sonnenenergie und die Regenwassersammlung geeignet, weshalb das Konzept hier auch aufgeführt wird.

Immerhin mit einer Ehrenvollen Erwähnung der Skyscraper Competition wird der Entwurf Tree of Life von Svirid  Denis und Gudzenko Anastasiya aus der Ukraine geehrt, ein ganz spezieller Wolkenkratzer-Vorschlag für Tagebaue auf der ganzen Welt.

Der Lebensbaum ist ein autonomes Ökosystem gedacht, das auf der Struktur einer Pflanze basiert, in der die Bewohner leben und arbeiten und ökologische Produkte herstellen.

Der untere Teil, die Wurzel, besteht aus einem Kraftwerk, das Energie aus der Geothermie gewinnt und eine unterirdische Wasseraufbereitungsanlage beinhaltet. Der Schaft ist ein Exoskelett, der als zwei miteinander verbundene Strukturen konzipiert ist und für eine hohe Stabilität sorgt. Der obere Teil wiederum, oder die Krone, ist der öffentliche Bereich mit Wohngebieten, Büros, Schulen und Unterhaltungseinrichtungen. Die vertikalen Transporte erfolgen über pneumatische Aufzüge auf allen Ebenen.

An die Struktur sind eine Reihe von Hülsen oder Terrassen angebaut, die als Gewächshäuser genutzt werden und mit Sonnenkollektoren und Windturbinen bedeckt sind.

 

Weiter mit den Solarhäusern und solaren Bauelementen 2011 ...