TEIL C

Solarhäuser und solare Bauelemente (2015 B)

Im Juli 2015 wird in Frankfurt am Main das europaweit bislang größte Plus-Energie-Haus eröffnet. Das Aktiv-Stadthaus liegt an der viel befahrenen Speicherstraße, ist wie das Grundstück 150 m breit und nur 9 m tief, und bildet das erste Mehrfamilienhaus mit 74 Wohneinheiten im Effizienzhaus Plus Standard in Europa.

Architekt des Aktiv-Stadthauses ist Prof. Manfred Hegger von der TU Darmstadt, den Entwurf des achtgeschossiges Gebäudes mit auskragendem Pultdach und einer leicht gefalteten Südfassade übernimmt die Firma HHS Planer + Architekten.

Die Energie zur Stromerzeugung gewinnt es über 330 PV-Module an der Fassade und rund 1.000 Hocheffizienz-Module auf dem Dach. Der damit erzeugte Strom von mehr als 300 MWh pro Jahr wird in einer Batterie im Keller des Hauses gespeichert. Über ein Display kann jeder Mieter des Aktiv-Stadthauses den jeweiligen Energieverbrauch mit der aktuellen Stromerzeugung vergleichen. Wärme und Warmwasser werden über eine Wärmepumpe bereitgestellt, die einen nahegelegenen Abwasserkanal als Wärmequelle nutzt und mit dem gewonnen Solarstrom betrieben wird.

Ziel des Projekts ist es, Erzeugung und Verbrauch aufeinander abzustimmen, ohne daß der Mieter sich dabei einschränken muß. Dadurch soll die Ausnutzung des erzeugten Stroms im Aktiv-Stadthaus erhöht und der Bezug von externem Strom aus dem öffentlichen Netz möglichst gering gehalten werden. Abgerundet wird das mieterfreundliche Konzept durch ein Carsharing-Angebot mit Elektrofahrzeugen, die den zum Fahren benötigten Strom aus der Batterie des Gebäudes erhalten. Das Haus ist Gewinner des intersolar Award 2015.

Im gleichen Monat wird im bayerischen Uffing am Staffelsee, etwa 70 km südlich von München, der deutschlandweit erste Plus-Energie-Bahnhof eingeweiht, der mehr Energie erzeugt, als an dem Standort verbraucht wird. Dies wird durch die Sanierung des Bahnhofs und die Installation einer neuen Solaranlage erreicht. Mit einer Leistung von 17,75 kW versorgt sie den Bahnhof und speist überschüssigen Strom in ein 11 kWh fassendes Batteriespeichersystem.

Der Energiespeicher wird von der Varta Storage GmbH bereitgestellt, während das Solar-Log Energie-Management-System, das die Stromerzeugung überwacht und die Versorgung der Verbraucher am Bahnhof managt, von der Solare Datensysteme GmbH stammt. Die Daten über Erzeugung und Verbrauch werden für die Besucher auf einem Bildschirm dargestellt. Zusätzlich ist eine öffentliche Ladestation geplant, die Elektro-Autos und E-Bikes kostenlos mit Sonnenstrom versorgen wird.

Der Plus-Energie Bahnhof ist übrigens auch Sitz der globalen Kinder- und Jugendstiftung ‚Plant-for-the-Planet‘ die bis zum Jahr 2020 das überambitionierte Ziel erreichen will, 1.000 Milliarden Bäume zu pflanzen. Seit ihrer Gründung als Umweltinitiative im Februar 2007 durch den damals neunjährigen Schüler Felix Finkbeiner, Sohn des Unternehmers und Club-of-Rome-Mitglieds Frithjof Finkbeiner, sollen immerhin schon 14,2 Milliarden Bäume gepflanzt. Bezüglich der ernsten Kritik an der Stiftung, der auch die finanzielle Abwicklung des deutschen Zweiges der Bewegung Fridays for Future (FFFD) obliegt, verweise ich auf den entsprechenden Wikipedia-Artikel.

Die Familie Finkbeiner hatte den Bahnhof im November 2012 gekauft, um ihn zu einem Bürgerbahnhof auszugestalten. 2017 wird der Bahnhof nochmals aufwendig renoviert.

Auch über die Fertigstellung eines ganz besonderen ‚Baumhauses’, das ganz ohne den Baum auskommt, wird im Juli 2015 berichtet.

Mit Materialkosten in Höhe von 50.000 $ und 3.000 Stunden eigener Fleißarbeit baute sich Jono Williams im Laufe von drei Jahren mitten im Nirgendwo in Neuseeland die wohl begehrteste ‚man cave‘ der Welt. Die 22 m² große, App-gesteuerte Skysphere, die 10 m über dem Boden schwebt, wird komplett mit Solarenergie betrieben und verfügt über ein umlaufendes Fenster aus Polycarbonat, das einen 360°-Blick über die weite Natur bietet.

Williams hat das Design selbst entworfen und die Materialien bestellt, bevor er überhaupt schweißen konnte. Auch alles andere, was er wissen mußte, brachte er sich selbst bei. Ursprünglich war geplant, das Fenster mit einer elektronischen, intelligenten Folie zu versehen, die bei Stromzufuhr von undurchsichtig auf durchsichtig wechselt, was jedoch aus Kostengründen gestrichen wird. Dafür gelingen die in China maßgefertigten, halbflexiblen PV-Paneele, die auf der Oberseite der umlaufenden Bügel installiert sind.

Nach der Fertigstellung des Entwurfs importiert Williams vier Tonnen Stahl aus China und schweißt dann alle Teile selbst zusammen. Das Ergebnis ist ein Raum voller maßgefertigter Möbel, mehrfarbiger LEDs und einem eingebauten Bierdosen-Spender, der einen Alarm auslöst, wenn das Bier zur Neige geht. Die Skysphere ist über eine Leiter im Inneren der Säule erreichbar und auf dem Dach gibt es eine Plattform für die Sternenbeobachtung. Die Gesamtentwicklung bis Anfang 2016 und viele weiteren Details sind auf theskysphere.com dokumentiert.

Ende September 2015 beginnt der Bau des ersten Earthship in Deutschland durch die seit 2010 bestehende basisdemokratische Gemeinschaft Schloß Tempelhof, eine mit alternativen Wohn- und Lebensformen experimentierende Genossenschaft aus 140 Mitgliedern im baden-württembergischen Kreßberg, einem kleinen Dorf zwischen Stuttgart und Nürnberg.

Earthships sind passiv-solar klimatisierte Gebäude, das über einfache, aber gut durchdachte Systeme zur Wassersammlung und -speicherung verfügen, zur Abwasserverwertung, Solarenergiegewinnung und -speicherung sowie zur Produktion von Nahrungsmitteln. Sie werden aus Materialien wie alten Autoreifen, Altglas aus Hotels und Restaurants sowie Bruchfliesen aus Abbruchhäusern gebaut und nutzen die thermische Masse, um die Wohnbedingungen ohne Energieaufwand warm und komfortabel zu halten.

Die Pläne für den Bau können auf der Seite des Tempelhofer Earthships heruntergeladen werden.

Die Idee der Earthships war in den 1970er Jahren von dem amerikanischen Architekten Michael Reynolds entwickelt worden, doch das Konzept verbreitete sich erst rund 30 Jahre später durch das zunehmende Bewußtsein für Klimaschutz und nachhaltige Baumethoden. Den Quellen zufolge gab es im Jahr 2006 bereits rund 2.000 Earthships, mit zwei Ausnahmen alle in den Vereinigten Staaten. Entworfen und vermarktet werden die Gebäude von Reynolds Firma Earthship Biotecture in Taos, New Mexico, die auch Bücher und Pläne zum Selbstbau anbietet.

In Deutschland waren Häuser aus recyceltem Material bislang immer am strengen Baurecht gescheitert. Um eine Genehmigung zu erreichen, wird in Schloß Tempelhof – anders als in einem klassischen Earthship – auf die vollständige Nutzung von Regen- und Abwasser verzichtet. Aus baurechtlichen Gründen muß das Haus nämlich an Wasserversorgung und Kanalisation angeschlossen sein. Trotz der Einschränkung wurden alle technischen Systeme eines typischen Earthships eingebaut, um eine vollständige Funktionsanalyse zu ermöglichen, wobei Regenwasser für die Toilettenspülung und Waschmaschine genutzt wird.

Selbst bei Minusgraden soll die Temperatur im Earthship selten unter 23°C fallen, da die Wände, die aus aufgeschichteten Autoreifen bestehen, die mit Erde gefüllt und mit Lehm verputzt sind, ideale Thermalspeicher sind. Sie heizen sich tagsüber in der Sonne auf und geben die Wärme nachts wieder ab. Im Sommer sorgen Ventilationsschächte und Lüftungsfenster für Kühlung.

Die der Sonne zugewandte Fassade ist verglast, so daß sich ein Flur im Inneren in ein Gewächshaus für Kräuter, Gemüse und Obst verwandelt. Gleichzeitig läßt sich dort Abwasser filtern. Zudem erzeugt eine Photovoltaikanlage genügend Energie, um einen Anschluß ans Stromnetz überflüssig zu machen.

Im Mai 2016 wird der 180 m² große Bau abgeschlossen und das fertige Earthship dient nun 28 Menschen als Wohn- und Eßzimmer, Küche, Duschen sowie Toiletten. Als private Zimmer werden daneben Bauwagen und Jurten aufgestellt. Die Baukosten beliefen sich auf knapp 300.000 €. Auf der Homepage der Gemeinschaft finden sich verschiedene Dokumentationen und wissenschaftlichen Arbeiten zu dem Projekt, das insbesondere hinsichtlich der bauphysikalischen Eigenschaften von der Universität Stuttgart wissenschaftlich begleitet wurde.

Im Kontext des Erdhaus-Baus sei auf die Arbeiten des Schweizer Architekten Peter Vetsch verwiesen, der bereits 1974 sein erstes, von Erdreich bedecktes Eigenheim entworfen hatte (s.u. 1992) – sowie auf den Fotografen Simon Dale in England, der 2009 ohne großartige Vorkenntnisse zusammen mit seiner Frau Jasmine und seinem Schwiegervater ein kleines autarkes Naturhaus namens Undercroft baut, das umgerechnet nur 4.000 € kostet, da ausschließlich Naturmaterialien sowie Baustoffe aus Abrissen und vom Schrottplatz verwendet werden.

Außerdem entsteht das Haus in Handarbeit, wobei lediglich eine Kettensäge, ein Hammer und Meißel zur Anwendung kommen, um die Holzbalken auf Maß zu schneiden und die Steine zu formen. Mittlerweile gibt es diverse Nachahmer, die ihre Ökohäuser auf der Website simondale.net teilen, wo es auch Bauanleitungen für das eigene Tiny House gibt. Es ist durchaus spannend, sich dort durch die einzelnen Projekte zu klicken.

Im Oktober 2015 ist Baubeginn des derzeit weltweit größten Passivhaus-Komplexes. Das von Frey Architekten in Freiburg in Zusammenarbeit mit der Entwicklungsgesellschaft Innovatio entworfene solarbetriebene Heidelberg Village (Living Community) wird im Zentrum eines neuen Stadtteils namens Bahnstadt liegen, in dem jedes Haus in Passivbauweise errichtet werden soll. Als Investor, Projektentwickler, Architekt und Vermieter tritt Wolfgang Frey auf, dem Gründer des Büros Frey Architekten.

Der neue Komplex wird auf einer Gesamtfläche von 15.000 m² Wohnnutzung und Gewerbe 162 Wohneinheiten umfassen, und ist so konzipiert, daß hier eine Vielzahl von Menschen leben können. So gibt es eine Reihe von Wohnungen mit einem Schlafzimmer bis hin zu Wohnungen, in denen Familien mit vier oder fünf Personen wohnen können.

Solarenergie und moderne Belüftungssysteme werden den Komplex energieeffizient machen, und eine photokatalytische Wandfarbe wird dafür sorgen, daß Stickoxide in harmlose Nitrate oxidiert werden und Sauerstoff an die Luft abgegeben wird. Dazu gibt es einer Vielzahl nachhaltiger Elemente wie halböffentliche Dachgärten, begrünte Doppel-Fassaden und vertikale Gärten.

Das Heidelberg Village sollte eigentlich Ende 2017 fertiggestellt werden, doch einen Tag vor dem geplanten Bezug im April 2018 werden die Betroffenen per Mail  informiert, daß die neuen Wohnungen noch nicht bezogen werden können. Es gibt demnach Verzögerungen aufgrund der bislang nicht erfolgten Abnahme durch die Baurechtsbehörde Heidelberg.

Als die Mieter Ende Juni/Anfang Juli die Schlüssel für ihre Wohnungen bekommen, ziehen sie auf eine Baustelle: Die Wohnungen sind zwar bezugsfertig, die Gebäude aber bei weitem nicht. Fenster lassen sich nicht öffnen, die Lüftung funktioniert nicht, und auch die Jalousien sind bei Einzug noch nicht installiert. Anfang 2019 treffen sich Vermieter und Mieter vor Gericht.

In einem Pressebericht vom August 2020 wird zudem ein bislang unbeachtetes Problem angesprochen: Die Passivhäuser speichern Wärme sehr gut – vielleicht etwas zu gut. Bei abendlichen Innentemperaturen von 36°C müssen Anwohner teils Klimaanlagen nachrüsten, um es weiterhin in ihren Behausungen auszuhalten. Die Stadtplaner verweisen entschuldigend darauf, daß der Klimawandel „bei der Planung und dem Bau der Bahnstadt vor 20 Jahren eben noch nicht so greifbar wie heute“ gewesen sei. Haben sie denn damals überhaupt versucht, danach zu greifen?

Da es auch in diesem Jahr im Oktober einen Solar Decathlon Wettbewerb gibt, der im Orange County Great Park im südkalifornischen Irvine stattfindet, sollen hier die aktuellen Gewinner kurz vorgestellt werden. Die 20 Teilnehmer waren bereits im Februar bekanntgegeben worden: Darunter sind acht Teams, die schon einmal teilgenommen haben, sowie zwölf neue Teams, vier davon mit Partnern aus internationalen Universitäten.

Die diesjährige Veranstaltung umfaßt eine neue Kategorie ‚Pendeln‘, bei der der Schwerpunkt auf nachhaltigen Verkehrsmitteln liegt: Die Studententeams müssen ein Elektrofahrzeug betreiben, das mit der Solarstromanlage ihres Hauses aufgeladen wird. Die volle Punktzahl wird nur vergeben, wenn an jedem Tag des Wettbewerbs mindestens 25 Meilen in zwei Stunden oder weniger mit dem E-Mobil zurückgelegt werden.

Im Januar 2015 spricht das US-Energieministerium von 17 teilnehmenden Hochschulteams, von denen sich sieben bereits an früheren US-Wettbewerben beiteligt haben. Die Teilnehmer stammen aus fünf Ländern auf zwei Kontinenten, darunter Teams von Universitäten in den Vereinigten Staaten, Deutschland, Honduras, Italien und Panama. Wie schon zuvor waren die Teams vor fast zwei Jahren im Rahmen eines Wettbewerbsverfahrens ausgewählt worden. Später ist von nur 16 Teams die Rede.

Der Gewinner des Solar Decathlon 2015 ist das SURE HOUSE des Stevens Institute of Technology, das in sechs von zehn Kategorien den ersten Platz belegt. Die Abkürzung steht für SUstainable and REsilient (nachhaltig und resilient). Das Haus wurde so konzipiert, daß es den Herausforderungen des sich wandelnden Klimas mit der Zunahme extremer Wetterereignisse standhält – denn es ist von dem Hurrikan Sandy inspiriert, der im Oktober 2012 über die Ostküste der USA hereinbrach und neben dem menschlichen Leid Schäden in Höhe von schätzungsweise 65 Mrd. $ verursachte.

Das Design basiert auf einem modernen Strandhaus im Stil der 1960er Jahre, wird aber durch eine eine energieeffiziente Ausführung sowie eine sturmsicheren Panzerung ergänzt, die aus mehreren Schichten Faserverbundwerkstoff besteht, die über einen Schaumstoffkern geklebt werden. Für eine vollständige Solarenergieversorgung, einschließlich einer solar-elektrischen Warmwasserbereitung, erzeugen die Solarzellen auf dem Dach rund 10 kW. Es gibt zudem einen Puffer-Wechselrichter, der auch nach einem Stromausfall noch Energie liefert.

Hinzu kommen der Geräte wie eine Daikin Skyair-Wärmepumpe mit Zoneneinteilung zum Heizen, Kühlen und Entfeuchten sowie ein Zehnder Novus-Lüftungssystem mit Energierückgewinnung, das die Wärme aus der Abluft des Gebäudes zurückgewinnt und die einströmende Frischluft vorverarbeitet. Der Gesamtenergieverbrauch ist daher etwa 90 % geringer als bei einem normales Haus. Nach Abschluß des Wettbewerbs wird das SURE HOUSE abgebaut und an die Ostküste verlegt, wo es als kommunales Bildungszentrum dienen soll.

Den zweiten Platz des Wettbewerbs belegt die University at Buffalo, The State University of New York, gefolgt von der California Polytechnic State University in San Luis Obispo an dritter Stelle.

Das GRoW genannte Haus des Buffalo-Teams wird als Garten-, Entspannungs- oder Arbeitshaus präsentiert (für Garden, Relax or Work, GRoW) und besteht aus einem vollständig umschlossenen, beheizten und klimatisierten Wohnbereich mit einer Fläche von ca. 70 m².

Es umfaßt zudem ein eingebautes Gewächshaus (GRoWlarium) mit einer Fläche von gut 30 m², das die Möglichkeit bietet, Lebensmittel sowie Kräuter und vielleicht auch Blumen anzubauen. Je nach den jahreszeitlichen Veränderungen können die Bewohner das GRoWlarium öffnen oder vom Rest des Hauses abschirmen und trotzdem das ganze Jahr über Ernten einfahren.

Das INhouse des Teams der California Polytechnic State University charakterisiert sich wiederum durch eine überdachte Terrasse, die sich den Raum mit dem Wohnzimmer teilt. Eine 4,5 m weite Glaswand läßt sich sich zwischen den beiden Räumen wie eine Ziehharmonika zusammenklappen und verdoppelt so den Wohnraum.

Das Haus nutzt passive Belüftungs- und natürliche Beleuchtungsstrategien. So wird in den Lüftungskanälen ein auf Palmöl basierendes Phasenwechselmaterial verwendet, um den HLK-Bedarf zu senken. Außerdem wird ein Rinnensystem installiert, das Regenwasser in umliegende Feuchtgebiete leitet, um einheimische Pflanzen zu unterstützen. Darüber hinaus ist die Außenterrasse mit bifacialen PV-Paneelen bedeckt, die zum einen als Schatten spendende Markise dienen, aber auch etwa 25 % des Lichts durchlassen und zudem 4,9 kW erzeugen.

In diesem Zusammenhang: Bereits im März 2014 hatten die Nationalen Planungsbehörde (DNP) der Republik Kolumbien, das kolumbianische Ministerium für Bergbau und Energie (MME) und die Stadt Santiago de Cali in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium Pläne für die Ausrichtung des ersten Solar Decathlon Latin America and Caribbean bekanntgegeben, der Ende 2015 in Santiago de Cali stattfinden soll. Eine entsprechende Absichtserklärung zur Zusammenarbeit wird dann im Oktober 2014 unterzeichnet.

Der erste Wettbewerb mit 15 Teilnehmern findet tatsächlich im Dezember 2015 auf dem Campus der Universidad del Valle in Santiago de Cali statt. Die Gewinner sind hier die Universidad ORT Uruguay (Uruguay), die Pontificia Universidad Javeriana de Cali und die Universidad ICESI (Kolumbien), sowie die Universidad de Sevilla und die Universidad Santiago de Cali (Spanien-Kolumbien) als gemeinsame Teams.

Im November 2016 wird eine weitere Absichtserklärung zur Zusammenarbeit bem zweiten Solar Decathlon in Lateinamerika und der Karibik unterzeichnet, diesmal mit dem kolumbianischen Bundesstaates Valle del Cauca. Dieser Wettbewerb findet im Jahr 2019 statt (s.d.).

Im November 2015 wird ein Video über das schwedische Ehepaar Marie Granmar und Charles Sacilotto veröffentlicht, das sein Sommerdomizil in der Nähe von Stockholm mit einem riesigen Gewächshaus umgeben hat, um es für die kalte Jahreszeit fit zu machen, wenn die Durchschnittstemperatur bei -3°C  liegt. Das Bauprojekt kostete umgerechnet 84.000 $, doch dadurch sind die offene Dachterrasse und weitere Außenbereiche des Hauses ganzjährig nutzbar, außerdem wird die Gebäudehülle vor Witterungseinflüssen geschützt.

Das Konzept derart verpackter Häuser geht auf den schwedischen Architekten und Forscher Bengt Warne zurück, der im Jahr 1976 in Saltsjöbaden das erste Naturhus (Naturhaus) im skandinavischen Klima baute. Seine Absicht war es, ein Haus zu schaffen, das eine Art ‚Sonnenkollektor‘ ist, in welchem die zyklischen Ströme der Natur durch die Integration ausgeklügelter Lösungen für die Wärmeübertragung und das Abfallmanagement zur Energieerzeugung, Wasser- und Luftreinigung und zur Erzeugung von Dingen wie Kompost genutzt werden. Die vergrößerte Dachfläche diente zudem dazu, Regenwasser zu sammeln und damit den Garten zu bewässern.

Das Haus von Granmar-Sacilotto folgt den gleichen Prinzipien: Das Gewächshaus besteht aus 4 mm starkem Einscheibenglas und macht das Eigenheim zu einem Sonnenenergiesammler. Es ermöglicht es ihnen, die Gartensaison zu verlängern und mediterrane Pflanzen wie Feigen anzubauen, und es hilft ihnen gleichzeitig, die Heizkosten zu senken. Die Grundfläche des Gewächshauses ist fast doppelt so groß wie die des Hauses, so daß viel Platz für einen umlaufenden Garten bleibt.

Außerdem wird – wie bereits von Warne angedacht – eine eigene Abwasserreinigung installiert. Das System verwendet Zentrifugen, Zisternen, Pflanzbeete und Gartenteiche, um das Wasser zu filtern und die Rückstände zu kompostieren.

Ebenfalls im Jahr 2015 wird ein Naturhus in dem kleinen schwedischen Dorf Uppgränna am Ufer des Vätternsees im Småland fertiggestellt, das die Architekten Kristine Larsson und Fredrik Olson des Büros Taylor Made in Göteborg in Zusammenarbeit mit den Beratern von Greenhouse Living entworfen haben. Der Bauherr ist Bodil Antonsson.

Das öffentliche Haus beherbergt Tagungs-, Veranstaltungs- und Behandlungsräume.Es sieht aus wie die typischen roten Schwedenhäuser mit weißen Fenstern, hat anstelle des üblichen Satteldachs aber ein aufgesetztes gläsernes Gewächshaus, das bis zum First eine Höhe von 5,50 m erreicht und dessen obere Scheiben sich zu Lüftungszwecken nach außen aufschwenken lassen.

Durch den einfachen Ertrag von Solarenergie sorgt es für einen insgesamt niedrigen Energieverbrauch des Hauses. Die simple Stahl-Glas-Rahmenkonstruktion dient als gut geschützter Außenbereich, in dem Pflanzen aus wärmeren Klimazonen gedeihen und in dessen Pflanzbeete ein Abwasser-Recycling-System integriert ist, das das Haus vom öffentlichen Abwassersystem unabhängig macht und dessen vorgewärmte Luft der Klimaanlage zugute kommt.

Die o.e. Firma Greenhouse Living, die Beratungen rund um das Thema Naturhus anbietet, gehört übrigens dem Designer Anders Solvarm, der mit seiner Familie selbst in einem Naturhus lebt. Mit seiner zweiten Firma Naturhusvillan baut er nach diesem Konzept diese außergewöhnlichen, nachhaltigen Gebäude.

Ebenfalls im Jahr 2015 wird im schwedischen Göteborg ein Gewächshaus-Hybrid errichtet, der stark an das Naturhus erinnert. Das A-Rahmen-Haus mit der Adresse Havredalsvägen 239 verfügt über drei Schlafzimmer, die sich zusammen mit der Küche und den Bädern auf die ersten beiden Etagen verteilen. Dabei schafft die Inneneinrichtung mit weißen Wänden und polierten Betonböden einen offenen und luftigen Lebensraum.

Im obersten Stockwerk befindet sich ein riesiger Dachraum, der vollständig mit Glaspaneelen und freiliegenden Holzbalken verkleidet ist und von dem aus die Bewohner einen weiten Blick auf die umliegende Landschaft genießen können. Die Glasdecke geht nahtlos über in und ein großes Gewächshaus, das an einer Seite angebaut ist, um das ganze Jahr über ein perfektes Klima für den Anbau einer Vielzahl von Obst- und Gemüsesorten zu bieten.

Zudem profitiert der 170 m² große Wohnbereich des Hauses erheblich von der Isolierung durch den lichtdurchfluteten Gartenraum, was dabei hilft, daß es in den kalten schwedischen Wintern warm bleibt. Außerdem senkt das Gewächshaus, auf dem auch einige PV-Paneele und Solarkollektoren installiert sind, den Energieverbrauch und damit die Kosten während des ganzen Jahres. Das luxuriös ausgestattete Haus wird für 5,5 Mio. Skr (~ 864.000 $) auf dem Markt angeboten – und ist inzwischen wahrscheinlich verkauft worden.

In diesem Kontext: Im Jahr 2022 wird die Idee des Naturhauses von dem in Österreich ansässigen Unternehmen Alco ‚wiederentdeckt‘, das auf Wintergärten spezialisiert ist und das Konzept daher mit viel Know-how weiterentwickeln und umsetzen kann. Schließlich ist ein großes Glashaus aus baulicher Sicht nichts anderes als ein überdimensionaler Wintergarten.

Eine wichtige Ergänzung bilden nun PV-Zellen, die in den großen Glasfronten integriert sind und den Strombedarf des Hauses nicht nur decken, sondern im Idealfall einen Überschuß erzeugen, der in einem Batteriespeicher jederzeit verfügbar ist. Ein weiterer Effekt der Solarzellen ist die teilweise Beschattung, die eine Überhitzung verhindert.

Dieser wirkt außerdem ein automatisches Belüftungssystem mit Dachschiebefenstern samt Regensensoren entgegen. Umgekehrt sorgt eine Wärmepumpe mit Lüftungsfunktion sowie ein Kaminofen für die notwendige Beheizung, wenn die Sonneneinstrahlung in der kalten Jahreszeit nicht ausreicht. Um im Sommer wiederum möglichst viel Freiheitsgefühl zu ermöglichen, werden die großen Glasfronten als gigantische Schiebeelemente realisiert.

Im Dezember 2015 enthüllt das britische Architekturbüro Heatherwick Studio unter der Leitung des Designers Thomas Heatherwick die Pläne für ein riesiges, baumbewachsenes Bauvorhaben in der Nähe des M50 Arts District in Shanghai, einem Viertel für zeitgenössische Kunst im Bezirk Putuo, das auch als 50 Moganshan Road (M50) bekannt ist.

Das 300.000 m² (andere Quellen: 330.000 m²) große, gemischt genutzte Projekt Moganshan, mit dessen Entwurf das Büro von dem chinesischen Entwickler Tian An China beauftragt wurde, wird neben Wohnungen und Büros auch Geschäfte, Hotelzimmer und eine Schule umfassen. Dabei nimmt der Entwurf, der nicht als Gebäude, sondern als ein Stück Topographie konzipiert ist, die Form zweier baumbewachsener Berge an, die von etwa 1.000 strukturellen bepflanzten Säulen bevölkert sind, während Blöcke unterschiedlicher Höhe eine gestaffelte Dachlinie mit 400 Terrassen bilden.

Statt sich hinter der Fassade zu verstecken, sind die Säulen das bestimmende Merkmal des Entwurfs und ragen aus dem Gebäude heraus, um Pflanzen und Bäume zu tragen. Der Komplex, der auf drei Seiten von Hochhäusern flankiert wird, befindet sich auf zwei Grundstücke verteilt direkt neben einem öffentlichen Park, und wird durch einen schmalen Streifen staatlichen Eigentums geteilt, auf dem sich eine Reihe von Regierungsbüros und ein historisches Gebäude befinden.

Um einen Blick auf den Baufortschritt des Projekts zu vermitteln, nutzten die Architekten Wahyu Pratomo aus den Niederlanden und Kris Provoost aus Shanghai eine Drohne, deren Aufnahmen sie im Juli 2017 veröffentlichen. Demnach wurden bereits viele Bäume gepflanzt, während die Bauarbeiten noch im Gange sind. Die Eröffnung des inzwischen 1000 Trees genannten Projekts ist für 2018 geplant.

Das Heatherwick Studio war uns bereits im Kapitelteil der Solarfassaden begegnet, als es den Britischen Pavillon Seed Cathedral der EXPO 2010 gestaltet hat, der wie ein mutierter und anschließend beim Friseur streng getrimmter Seeigel aussieht. Bereits im Mai diesen Jahres war das Studio in Zusammenarbeit mit BIG zudem mit Plänen für den neuen Hauptsitz von Google, den North Bayshore Campus in Mountain View in Kalifornien, in die Presse gekommen, der mit Crabots gebaut werden soll – Maschinen, die Robotertechnologien mit herkömmlichen Kränen kombinieren.

Im Laufe des Jahres 2015 wird auch der Bau des CSI-IDEA Gebäudes durch das spanische Architekturbüro EZAR abgeschlossen, welches das Haus gemeinsam mit dem Architekten Juan Blazquez entwickelt hatte. Es ist so konzipiert, daß es während des laufenden Betriebs mehr saubere Energie produziert als es verbraucht. Die Bauweise zeichnet sich zudem durch eine dauerhafte Nachhaltigkeit aus, denn sämtliche verwendeten Baumaterialien lassen sich später wieder recyceln.

Die Besonderheit der Konstruktion, die als Prototyp eines Plus-Energie-Gebäudes bezeichnet wird, läßt sich an der etwas merkwürdigen Form des Gebäudes erkennen, die sicherstellen soll, daß so wenig Energie wie möglich verloren geht. An den Seiten wird mittels Solarthermie Wärmeenergie produziert. Darüber hinaus ist das Gebäude an beiden Enden mit begrünten Wänden versehen, die dafür sorgen, daß sich das Haus besser in die umliegende Gemeinde einfügt.

Zusammen mit einer Aufbereitungsanlage für Regenwasser verbrauchen die Installationen innerhalb des Gebäudes so wenig Wasser wie möglich, wodurch der Frischwasserverbrauch um die Hälfte niedriger liegt als bei normalen Häusern. Effiziente Klimaanlagen und Beleuchtung senken wiederum den Energieverbrauch. Das Design des Hauses soll als Referenz für nachhaltige Architektur für alle Gebäude in der zukünftigen Stadt des Flughafens Málaga dienen.

Im Jahr 2015 wird zudem der neue Hauptsitz des Autovermieters Arval in der italienischen Stadt Scandicci fertiggestellt, der Erdwärme und Solarenergie nutzt, um sich vollständig selbst zu versorgen. Das Büro Pierattelli Architetture entwarf das Gebäude als emissionsfreies Gebäude der Klimaklasse A.

Der als Photovoltaic Bolt (o. Photovoltaic Lightning Bolt) bekannte Komplex zeichnet sich durch riesige, in die Dacheindeckung integrierte Photovoltaiksegel mit einer Fläche von mehr als 1.100 m² aus, die aus etwa 1.000 flexiblen, hocheffizienten Solarpaneelen bestehen, welche von einem Stahlgitter getragen werden. Zusammen mit den auf dem Dach selbst installierten Paneelen erzeugen sie genug Strom, um die geothermischen Pumpen im Untergrund zu aktivieren und das Gebäude vollständig energieautark zu machen.

Die Büroräume und Gemeinschaftsbereiche sind auf drei Etagen und ein Untergeschoß verteilt und bieten Platz für etwa 200 Mitarbeiter pro Etage. Die Räume sind um einen zentralen Rücken auf einer Nord-Süd-Achse gegliedert, um eine Ost-West-Ausrichtung zu ermöglichen und so eine optimale Sonneneinstrahlung und natürliches Licht im gesamten Komplex zu gewährleisten.

Was die peripheren Informationen anbelangt, so ist ein im Januar erscheinender Bericht der Universität Kassel besonders interessant, wo ein Forschungsteam einen Baustoff namens DysCrete entwickelt, der zugleich eine Solarzelle ist. Er besteht aus einem speziellen leitfähigen Beton, der mit Lagen aus Titandioxid, einer organischen Flüssigkeit, einem Elektrolyt, Graphit und einer transparenten Oberfläche beschichtet ist.

Das Ergebnis ist eine sogenannte Farbstoffsolarzelle (o. Grätzel-Zelle), bei welcher der Beton die Funktion der Elektrode übernimmt. Solche Zellen und damit auch der DysCrete reagieren auch auf diffuses Licht und können daher sogar an Gebäude-Nordseiten angebracht werden. Ziel des Teams ist es, ein Material zu entwickeln, das in Zukunft in der Bauwirtschaft eingesetzt werden kann, beispielsweise für Fertigteile im Hochbau, Fassaden-Elemente und neuartige Wandsysteme. Prototypen des Sonnenstrom-Betons existieren bereits, doch das Ziel eines Wirkungsgrades von rund 2 % steht noch aus.

Die neuartige Verschmelzung von Solarzelle und Baustoff ist ein Projekt der interdisziplinären Lern- und Forschungsplattform ‚Bau Kunst Erfinden‘ von Prof. Heike Klussmann und Thorsten Klooster, das noch bis Mitte des Jahres läuft und vom Bundesbauministerium mit rund 150.000 € gefördert wird.

Im März 2015 verabschiedet Frankreich ein Gesetz, das vorschreibt, daß alle neuen Gebäude, die in Gewerbegebieten errichtet werden, teilweise mit Solar-Dachanlagen oder Gründächern bedeckt sein müssen. Dies wird nicht nur die Skylines des Landes verändern und die Effizienz aller neuen Gewerbebauten steigern, sondern auch dabei helfen, die Einführung der Solarenergie in Frankreich zu beschleunigen, das in den letzten Jahren hinter anderen europäischen Ländern zurückgeblieben ist.

Umweltgruppen in Frankreich hatten eine strengere Version des Gesetzes gefordert, die eine vollständige Dachbegrünung für neue gewerbliche Gebäude vorgeschrieben hätte. Stattdessen hat sich der Gesetzgeber dafür entschieden, den Bauherren die Möglichkeit zu geben, Gebäude entweder teilweise zu begrünen oder mit Solarzellen zu versehen.

Wie im Juli 2015 berichtet wird,  entwickelt der Designstudent Chao Chen vom Royal College of Art (RCA) ein neues Baumaterial, das auf die Gegenwart von Wasser reagiert. Die Inspiration für das Water Reaction Project stammt aus seiner Beobachtung des wasserempfindlichen Verhaltens von Kiefernzapfen: Diese sind offen, wenn sie trocken sind, schließen sich aber in Gegenwart von Wasser, um zu verhindern, daß ihre Samen feucht werden und verrotten. Dies geschieht dadurch, daß ein Kiefernzapfen zwei Schichten hat. Wenn er naß wird, dehnt sich die äußere Schicht mehr aus als die innere und schließt sich in sich selbst.

Die Beobachtung führt Chen zur Entwicklung des Holzlaminatprodukts, das sich in ähnlicher Weise auf Luftfeuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit oder Regen hin biegt und verformt. Das Material, das aus Schichten von Stoff, dünner Folie und Holzfurnier besteht, nimmt Wasser auf, dehnt sich quer zur Maserung aus und wölbt oder flacht sich je nach Herstellungsverfahren. Unter Ausnutzung inhärenter Eigenschaften erkennt das bio-mimetische Material Feuchtigkeit und ändert seine Form automatisch – und dies völlig ohne mechanische Strukturen oder elektrische Elemente.

Neben seinen Funktionsmodellen entwickelt Chen drei funktionierende Prototypen. Der erste ist ein Unterstand, der mit Fliesen aus dem Laminat bedeckt ist. Bei trockenem Wetter wölben sich die Kacheln und öffnen sich, um Licht und Wind hereinzulassen, aber bei Nässe werden sie flach, um den Regen abzuhalten und die Bewohner zu schützen.

Der Prototyp Water Reacting Architectural Surface ist hingegen flach, wenn es trocken und sonnig ist, was nützlich ist, um Innenräume bei heißem Wetter kühl zu halten. Wird das Laminat jedoch der Feuchtigkeit ausgesetzt ist, wölbt es sich und öffnet die Oberfläche, um Licht hereinzulassen. Dieses Design auch so angepaßt, daß unter dem Laminat eine hell gestrichene Oberfläche zum Vorschein kommt, wodurch und farbenfrohe Außenverkleidung für Städte wie London oder Vancouver entsteht, die zu Nieselregen neigen.

Bei der dritten Anwendung dient ein Stück Laminat als Feuchtigkeitsdetektor für Pflanzen: Wenn der Wasserstand optimal ist, biegt sich der Sensor und zeigt eine blaue Fläche – stellt sich aber auf und zeigt eine rote Fläche, wenn die Pflanze gegossen werden muß. Bevor das Material in Produktion gehen kann, muß es laut Chen aber noch haltbarer werden.

Informationen über die Nutzung der Luftfeuchtigkeit zur Energieerzeugung finden sich im Kapitel Micro Energy Harvesting (s.d.).

Zu erwähnen ist auch die Berichterstattung im April 2015 über einen neuartigen Beton, der sich selber repariert. Der Mikrobiologe Hendrik Marius Jonker von der Technischen Universität Delft in den Niederlanden, der sich vom menschlichen Körper inspirieren läßt, der Knochenbrüche mittels Mineralisierung heilt, untersucht, ob ähnliche Methoden auch bei Beton zum Einsatz kommen könnten. Als er Beton mit bestimmten Bakterien mixt, die normalerweise Kalkstein produzieren, gelangt er zu einer neuen Form von Beton, die entstehende Risse von selber repariert und die Wartungskosten von Brücken, Hochhäusern, Straßen und anderen Bauwerken deutlich senken könnte.

Jonker nutzt für seinen Biobeton zwei verschiedene Arten von Bakterien, Bacillus pseudofirmus und Sporosarcina pasteurii, die sich in alkalischen Seen in der Nähe von Vulkanen finden lassen. Sie können bis zu 200 Jahre ohne Sauerstoff oder Nährstoffen überleben. Beim Kontakt mit Wasser werden sie aktiviert und nutzen Calciumlaktat als Nahrungsquelle, wobei als Abfallprodukt Kalkstein entsteht, der in dem Beton dann Risse verschließen kann.

Um die Bakterien im deaktivieren Zustand zu belassen, bis sie gebraucht werden, werden sie in kleine, abbaubare Kapseln eingeschlossen. Wenn der Beton Risse bildet und Wasser in diese fließt, werden die Bakterien aktiviert und nehmen ihre Arbeit auf. Es ist aber auch möglich, mit Hilfe der Bakterien eine Flüssigkeit herzustellen, um diese dann bei bereits existierenden Gebäuden zu Reparaturzwecken einzusetzen.

Aufgrund des hohen Preises für Calciumlaktat arbeitet Jonkers Team daran, einen zuckerbasierten Nährstoff für die Bakterien zu entwickeln, was den Preis des Materials spürbar senken dürfte, das gegenwärtig doppelt so teuer wie herkömmlicher Beton ist. Für seine Erfindung wird Jonker einer von fünfzehn Finalisten des European Inventor Award 2015 (siehe z.B. EP-Nr. 2247551, erteilt 2010). Weitere Schritte hat es bislang aber nicht gegeben.

Im August 2015 wird das von den Professoren Monika Willert-Porada und Dieter Brüggemann an der Universität Bayreuth koordinierte und seitens der EU bis März 2018 mit rund 4,2 Mio. € geförderte europäische Forschungsprojekt Industrial Development of Water Flow Glazing Systems (InDeWaG) gestartet, bei dem ein integriertes Konzept für Gebäudehüllen entwickelt werden soll.

Weitere Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg, die Polytechnische Universität Madrid, das Zentrallabor für Solarenergie und neue Energiequellen der bulgarischen Akademie der Wissenschaften sowie Unternehmen und Architekturbüros in Deutschland, Bulgarien und Spanien.

Bei dem anwendungsorientierten Vorhaben sollen zwei anspruchsvolle kombiniert werden: Durch Fluide erwärmte Innenwände (Radiant Interior Walls) sorgen dafür, daß Heizungswärme nicht oder nur in geringem Umfang benötigt wird, während Fluid-durchströmte Glasfassaden-Elemente (Fluid Flow Glazing Facades) verhindern sollen, daß die Sonneneinstrahlung die Räume zu sehr aufheizt. Mehr über solare Fassaden findet sich in dem entsprechenden Kapitelteil.

Im Oktober 2019 wird auf dem Gelände der bulgarischen Akademie der Wissenschaften in Sofia ein für jedermann zugänglicher Demonstrationspavillon eröffnet, in welchem die Fluid Flow Glazing-Fassaden nun wissenschaftlich untersucht werden.

Im August 2021 erscheint ein Bericht von Prof. Daniel Pfanner et al. ‚Fluid Flow Glazing in der Gebäudehülle‘, in welchem die Funktionsweise des Fluid Flow Glazing beschrieben wird – und dessen Umsetzung im Form einer Isolierverglasung, in deren Zwischenraum ein Wasser-Glykol-Gemisch zirkuliert. Die Glaseinheiten können sowohl in der Fassade als auch im Innenraum zum Einsatz kommen und werden zum Heizen und Kühlen verwendet. Darüber hinaus werden die Betriebsergebnisse des Demonstrator-Pavillons erläutert und mit den Ergebnissen der Gebäudesimulation verglichen.

Im Dezember 2015 wird in Orlando, Florida, die Firma Swedish Solar LLC gegründet, das eine Lösung für die Fälle anbietet, bei denen es keine Möglichkeit gibt, Solarpaneele auf dem Dach unterzubringen. Inspiriert von den Bahama-Fensterläden haben der Gründer Olof Tenghoff und sein Team maßgefertigte Rahmen aus Aluminium und Edelstahl entwickelt, die bis zu vier Solarmodule aufnehmen und sich leicht an der Außenseite eines jeden Gebäudes montieren lassen.

Die Rahmen können ein bis vier der speziellen PV-Paneele des Unternehmens aufnehmen, die in zwei Größen erhältlich sind, wobei alle Kabel und Steuerungen innerhalb des Rahmens verborgen bleiben. Weitere Vorteile: Die Rahmen sind motorisiert und können von einem einem Smartphone aus so gesteuert werden, daß der Winkel den Solarstromertrag maximiert, oder so, daß er als passives Solargerät unerwünschtes Sonnenlicht und Wärme aus dem Gebäudeinneren fernhält.

Vollständig geschlossen schützen die Paneele die Bewohner vor neugierigen Blicken, genau wie die Bahama-Fensterläden, und bei schlechtem Wetter dienen sie als Sturmsperre. Trotzdem scheint dem Unternehmen kein Erfolg beschieden zu sein, denn es lassen sich später keinerlei Nachrichten darüber mehr finden, und auch nichts über eine Vermarktung.

 

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