TEIL C

Windenergie und Architektur (III)

2009

Auch in ein gewaltiges Bauwerk, das kein Wohn- oder Bürohochhaus ist, sollen Windkraftanlagen integriert werden – um als indirekte Energiequelle zur Absorption von CO₂ aus der städtischen Luft zu dienen.

Das Green Filter Tower Konzept des Chefdesigners Yutaka Kazamaki von der kalifornischen Ingenieur- und Designfirma Nectar , das erstmals im Februar 2009 veröffentlicht wird, sieht eine senkrechte Bewaldung mit jeweils 200 - 400 Bäumen nebst seitlicher ‚Leitbleche’ vor, welche die verschmutzte Luft durch den Wolkenkratzer-Wald leiten sollen.

Der Strom der beiden im unteren Bereich angebrachten Windgeneratoren pumpt das Wasser für die Bewässerung der ‚stehenden Gärten’ hoch, und soll auch entsprechend installierte Lampen zur Verlängerung der aktiven Phase der Pflanzen mit Energie versorgen.

Darüber hinaus würde die relativ kostengünstig zu bauende Struktur für die Menschen und Tiere in ihrer Umgebung unmittelbare Vorteile schaffen, wie eine erhebliche Menge an Schatten, oder die Kühlung der Luft in den heißen Sommermonaten über die temperatursenkende Eigenschaft der Hunderte von Bäumen.

Es bleibt abzuwarten, ob sich für ein derart ambitioniertes Projekt die notwendigen Geldgeber finden lassen - bislang sieht es nicht danach aus.

Im Rahmen des Designwettbewerbs Radical Innovation in Miami schlägt das Büro Richard Moreta Architecture im März 2009, und in Kooperation mit der Erfurter GMZ Design (eine Quelle neuartiger Designs, welche die verschiedensten erneuerbaren Energien einbeziehen), einen Hotelbau mit integrierten Windrotoren vor.

Der Eggtower soll wie ein lebendiger Organismus funktionieren. Neben der Windenergienutzung, deren Strom für das Heiz- und Kühlsystem des Gebäudes gebraucht wird, soll auch die Belüftung auf natürliche Art und Weise gestaltet werden, während die photovoltaische Außenhaut gleichzeitig eine Abschattung des Inneren bietet.

Innengärten auf verschiedenen Höhen des Bauwerks sollen als Mikroklima-Oasen die Luft filtern, sowie als zusätzliche Isolierung gegenüber der Außentemperatur dienen. Ferner angedacht ist ein Regenwasserspeicher zur Versorgung der Toiletten bzw. zur Bewässerung der Gärten.

Es verwundert allerdings nicht, daß in den Kommentaren zu den entsprechenden Berichten ein leiser Plagiatsvorwurf ertönt.

Denn schon 1995 hatte das Martin Centre der Universität Cambridge zusammen mit weiteren Partnern das Konzept eines ganz ähnlich geformten Bauwerkes präsentiert – im Rahmen einer Forschungsinitiative, die von der Europäischen Kommission finanziert worden war. Es blieb damals allerdings bei dem Konzept.

Das Projekt Zed London von Future Systems sah damals zwei Senkrechtachser statt drei Horizontalachsern vor, wie beim Eggtower, ihre Anbringung in der Mittelspalte ist jedoch identisch. Auch an eine Solarnutzung mittels der Außenhülle ist schon damals gedacht worden.

Überhaupt scheint die Future Systems Gruppe der tschechischen Designer Jan Kaplicky und Amanda Levete (seit 2009 selbständig) ihrer Zeit stets weit voraus gewesen zu sein, wenn man sich das Portfolio betrachtet, das ebenso diverse weitere Gebäude umfaßt, wie neuartige Fahrzeuge u.ä.m.

Eine große vertikale Windenergieanlage dominiert auch den Entwurf von Pelli Clarke Pelli Architects für das neue National Children’s Museum, der am Earth Day im April 2009 der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Geht alles nach Plan, soll das Gebäude, das mehrere ,grüne Energien’ nutzt, 2013 in National Harbor, Maryland, eröffnet werden.

Das Design des Museums reflektiert die Aufgabe, Kinder zu inspirieren, über die Pflege und Verbesserung der Welt nachzudenken. Neben der fantasievollen Windturbine wird auch eine Reihe von reflektierenden Paneelen auf dem Dach das Sonnenlicht umlenken, um die künstliche Beleuchtung zu minimieren und den Energieverbrauch tagsüber zu reduzieren.

An der Südfassade wird ein Kabel- und Schalen-System (Living Wand) integriert, um den Rahmen für eine riesige, lebendig-grüne Wand zu bilden, während ein Gründach das Regenwasser aufsaugen soll. Das neue Gebäude soll außerdem aus recyceltem Stahl und Ziegeln von abgerissenen Gebäuden errichtet werden.

Im Mai 2009 gewinnt das Büro Romses Architects in Vancouver den 2030 Challenge Wettbewerb der Stadt - mit einem ‚Vertikal-Farm-Gebäude’, das einen Grußteil seiner Energie aus der Windkraft beziehen soll. Hierbei treten neben konventionellen Windrotoren auch kleinere Darrieus-Senkrechtachser in Erscheinung, die zwischen den einzelnen Etagenblöcken installiert sind.

Das Bauwerk mit dem zutreffenden Namen Harvest soll erforschen, ob der vertikale Anbau von Gemüse, Kräutern und Früchten, sowie die Fisch- und Legehühnerzucht, sinnvoll und machbar sind. In einem Laden soll außerdem Milch von ‚hauseigenen’ Schafen und Ziegen angeboten werden.

Neben dem Wind sollen auch die erneuerbaren Energiequellen Geothermie und Solarenergie genutzt werden. Im Rahmen geschlossener Kreisläufe wird ferner das Methan aus Kompostieranlagen genutzt, in welche die nicht eßbaren Teile von Pflanzen und Tieren wandern.

Eine große Zisterne an der Spitze des ‚Ernte-Turms’ sammelt Regenwasser zur Bewässerung der zahlreichen Indoor- und Outdoor-Anbauflächen und Dachgärten. Es zeigt sich immer mehr, daß das Thema der Vertikalfarmen an Wichtigkeit gewinnt, auch wenn das aktuelle Konzept bislang noch nicht umgesetzt worden ist.

Ein weiteres Projekt, das im Mai 2009 in den Blogs erscheint, ist ein Konzept-Turm, der aus mechanischer Energie Strom erzeugt.

Das Konzept namens Phyte stammt von dem jungen französischen Designer Nicolas Mouret, der damit im März einen Wettbewerb der ,Foundation Societe Tour Eiffel’ gewinnt - den Preis dann aber zurückgeben muß, als den Verantwortlichen verspätet auffällt, daß er ja gar kein Architekt ist.

Seiner Meinung nach muß sich Eiffel, der ein Ingenieur und auch kein Architekt war, bei dieser Entscheidung im Grabe umgedreht haben. Trotzdem macht Mouret gute Mine zum bösen Spiel, und freut sich der eigentliche Gewinner zu sein, wenn auch nur für kurze Zeit.

Die Konstruktion besteht aus acht Monobloc-Strukturelementen, die durch Kardanrahmen und Abspannungen verbunden sind, um einerseits die Stabilität zu gewährleisten, und andererseits eine Drehbewegung zu ermöglichen. Um sie leicht zu halten, bestehen die jeweils 50 m hohen Elemente aus Faserbetonröhren, die mit ultrastarkem ,Fibrecrete’ gefüllt sind. Die Elemente tragen durch Kabel verbundene und versteifte Balken mit Dreiecksenden.

Die mechanische Energie der Bewegungen des Schwingturmes erzeugt ausreichend Strom für seine Beleuchtung , während er mit den Winden tanzt. Dem Designer zufolge bringt der ,epiphytische’ Turm wogende Linien und Kurven in eine statische Stadt, die im Vertikalen und Horizontalen eingefroren ist. Er erinnert an Dünung, bewegte Bäume und wogende Wiesengräser. Ein ganz besonderer Genuß sei der Kontrast zwischen dem ruhigen Eiffelturm und dem verspielten Phyte.

Ebenfalls im Mai 2009 wird bekanntgegeben, daß das gegenwärtig höchste Gebäude der westlichen Hemisphäre, der Sears Tower in Chicago, im Rahmen einer 350 Mio. $ teuren Gesamtrenovierung zu einem ‚grünen’ Wolkenkratzer ausgebaut werden soll.

Unter anderem sind neben Solarpaneelen auch diverse Darrieus-Rotoren auf den Einzeldächern geplant. Mittels dieser und anderer Technologien soll der Energieverbrauch des Gebäudes innerhalb von fünf Jahren um 80 % verringert werden.

Im Juli wird das Gebäude in Willis Tower umbenannt, als der Londoner Versicherungskonzern Willis Gropurp Holdings rund 13.000 m² Bürofläche auf einen Schlag anmietet, und dazu auch die Namensrechte kauft. Insbesondere in Chicago selbst setzt sich der neue Name aber kaum durch. Und statt den angekündigten Rotoren und Solaranlagen wird in der 103. ein gläserner Balkon als neue Attraktion gebaut, während die grünen Pläne in der Versenkung verschwinden.

Im August 2009 meldet die Presse ein neues Großprojekt im Hamburger Hafen, wo in den nächsten Jahren eine komplette Ökostadt entstehen soll.

Das Konzept stammt von der internationalen Firma tec Architecture Swiss AG mit Hauptsitz in der Schweiz, und dem ebenfalls internationalen Ingenieurbüro ARUP mit Hauptsitz in L.A.

Auf dem ehemaligen Werksgelände der ,New York Hamburger Gummi-Waaren Compagnie Ag’ sollen in 15 Bauabschnitten insgesamt 10 Neubauten sowie Bestandsanierungen der denkmalgeschützten Industriebauten und Umbauten realisiert werden.

Das organische Energiekonzept der Eco City strebt nach Selbstversorgung, wobei Windturbinen, die über der Anlage thronen, den Hauptanteil der benötigten Elektrizität generieren sollen. Weitere kleinere Windturbinen sind über das gesamte Gelände verteilt, um zusätzliche erneuerbare Energie zu erzeugen, während die Außenbeleuchtung mittels Solarenergie versorgt wird. Die Umsetzung soll in 3 Bauphasen erfolgen.

Die Verwirklichung des Projekts verzögert sich jedoch, da bei Messungen des Geländes und Gebäudes der Gummifabrik als krebserregend eingestufte Nitrosamine festgestellt werden, die in mehr als hundert Jahren industrieller Nutzung entstanden waren.

Im Jahr 2011 gibt es einen Einladungswettbewerb ,Ecocity Hamburg Harburg - Neubau Windtower’, bei dem der 1. Preis zwischen dem Architektenbüro Störmer Murphy and Partners aus Hamburg, und der priedemann fassadenberatung GmbH mit Sitz in Großbeeren bei Berlin geteilt wird.

Dem Stand von 2012 zufolge ist nun vorgesehen, auf dem Gelände einen etwa 65 m hohen Hotel-Turm mit einer Windturbine im Dach zu bauen. Mit Planfeststellungsbeschluß und Baubeginn wird für Ende 2013 oder Anfang 2014 gerechnet.

Ebenfalls im August 2009 werden in Portland erstmals vier kleine Skystream-Windkraftanlagen von Southwest Windpower auf das neue, von Gunsul Frasca Architects entworfene Twelve West Gebäude (zuvor als 12 W bzw. ZGF Tower bekannt) gehievt, das eine Mischung aus Büros und Wohnungen beherbergt.

Die Turbinen, die auf 14 m hohe Masten gesetzt werden, kosten pro Stück etwa 10.000 $ und liefern zusammen jährlich etwa 9.000 kWh - oder rund 1 % des Gebäudestrombedarfs.

Immerhin erzielten die eingesetzten Skystream Anlagen bei einem einjährigen Test in Holland die besten Ergebnisse von insgesamt 10 verglichenen kleinen Windkraftanlagen (s.d.).

Es geht bei diesem Projekt jedoch nicht nur um die Erzeugung von Energie, sondern um herauszufinden, was funktioniert und was nicht.

Ein gigantomanisches Projekt für Roosevelt Island in New York City geht auf den bereits mehrfach genannten Architekten Vincent Callebaut zurück. Mit einer Gesamtfläche von 350.000 m² und einer Höhe von 600 m (die Antennen ragen weitere 100 m empor) soll das 132-stöckige Bauwerk mit der Silhouette eines Schmetterlings mit insgesamt 28 landwirtschaftlich nutzbaren Feldern aufwarten, auf denen Nahrung für die Bewohner angebaut wird.

Das Konzept wird 2009 unter dem Namen Dragonfly vorgestellt – und mit dem Untertitel ‚A Metabolic Farm For Urban Agriculture’.

Das, was auf den Dächern, Terrassen, Balkonen, in unbebauten öffentlichen Räumen, in Innenhöfen und Gewächshäusern begonnen hat, wird hier zu einem integrativen System weiterentwickelt, das 15 Jahre nach seiner Implementierung eine positive Energiebilanz erreicht.

Dies soll durch die Erzeugung von Energie aus Biomasse, Photovoltaik, thermischer Solarenergie, Gezeitenenergie usw. erfolgen.

Der Architekt rechnet damit, daß die Hälfte des Stromverbrauchs durch die Solarzellen auf der Südseite gedeckt werden kann, während die andere Hälfte von drei gewaltigen Darrieus-Windturbinen erzeugt wird, die sich in den drei übereinanderliegenden, linsenförmigen Aussparungen der Nordseite (links im Bild) befinden.

Auch das Ramsgate Street Apartment Building von Waugh Thistleton Architects soll mit einer Anzahl vertikaler, spiralförmiger Windenergieanlagen ausgestattet werden.

Es ist geplant, das 14-stöckige Gebäude zum Wahrzeichen von Dalston in Nord-London zu machen. Das von dem Metropolitan Housing Trust in Auftrag gegebene Bauwerk wird 66 Appartements sowie über 1.000 m² Bürofläche beinhalten und soll 2010 bezugsfertig sein.

Um dem vorgegebenen Londoner Ziel zu entsprechen, beim Bau neuer Gebäude auch erneuerbare Energiequellen einzubeziehen, werden vier Vertikal-Windturbinen auf dem Dach des Gebäudes installiert – was von den Machern als eine optisch ansprechende sowie äußerst effiziente Innovation bezeichnet wird.

In Zusammenarbeit mit dem Windturbinenhersteller Quiet Revolution und dem Ingenieurbüro Price & Myers soll gleichzeitig untersucht werden, wie sich Höhe und Form des Gebäudes am besten nutzen lassen, um möglichst viel Windenergie zu erwirtschaften. Man hofft, damit mehr als ein Drittel des Gebäude-Strombedarfs decken zu können.

Im Oktober 2009 erscheint der Entwurf einer Brückenkonstruktion für Radfahrer und Fußgänger in Lissabon, um sicher den Segunda Circular Highway überqueren zu können.

Die Cross-Wind genannte Brücke der Designer Tiago Barros und Jorge Pereira soll Windenergie aus der Bewegung der darunter hindurch fahrenden Autos ernten.

Hierzu trägt die 40 m lange Brücke ein Netzwerk von 2.188 leichten Drehplatten, deren Rotation im Wind den Strom erzeugt, um die Brücke nach Einbruch der Dunkelheit zu beleuchten. Dies soll durch ein Induktions-Energiesystem erfolgen, das die Windenergie durch ein ,elektromagnetisches Band’, das sich auf jeder Platte befindet, in Strom wandelt.

Die Designer glauben, daß die unter der Brücke vorbeifahrenden Autos die Windgeschwindigkeit um bis zu 20 % erhöhen, und damit auch die Rotation der Platten verstärken.

Sehr interessant sind auch die Entwürfe des Architekten Michael Jantzen aus Illinois, der sich seit vielen Jahren mit der Integration des Windes und der Nutzung seiner Energie im urbanen Umfeld beschäftigt.

Ich habe seine Entwürfe an dieser Stelle zusammengefaßt, um sie nicht – durch die chronologische Präsentation bedingt – überall in diesem Kapitel verstreuen zu müssen.

Eines seiner ersten Konzepte bildet ein Dach voll kleiner Windgeneratoren für die Beschattung eines offenen Schwimmbades in wüstenähnlichen Umgebungen. Wer schon einmal unter jenen klimatischen Bedingungen gelebt hat, wird einen kühlen Pool ebenso zu schätzen wissen, wie den Windshade-Entwurf von Jantzen.

Eine Spezialität seiner Arbeit sind begehbare Konstruktionen, wie beispielsweise eine Fußgängerbrücke aus Stahl und Aluminium, die gleichzeitig ein Art Windtunnel ist, um den sich fünf Roteren in unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen drehen. Mit ihrer erzeugten Energie sorgen sie für eine autonome nächtliche Beleuchtung der Brücke.

Mit der gleichen Technik – diesmal allerdings in vertikaler Ausrichtung und Drehachse – hat Jantzen einen Beobachtungsturm konzipiert, in dem eine innere Wendeltreppe zur Aussichtsplattform aufs Dach führt. Auch hier drehen sich die fünf Rotoren in unterschiedlichen Richtungen, vermutlich aus ästhetischen und stabilitätstechnischen Gründen.

Bereits im Juli 2007 stellte der Architekt seinen Solar-Wind-Pavillon vor, eine gelandete Untertasse mit einem Darrieus-Rotor mit geraden Blättern an der Spitze des Pavillonturmes in rund 46 m Höhe. Der Entwurf ist für die California State University in Fullerton gedacht, wo er zum Anlaß für eine Diskussion über Nachhaltigkeit werden soll.

Der Pavillon kann als Treffpunkt für bis zu 300 Personen dienen. Neben der Windkraftanlage sind in das mehrstufige, ringförmige Dach PV-Solarpaneel eingelassen. Der erwirtschaftete Strom soll in den Gebäuden der Universität verbraucht werden.

Im Inneren soll es einen zylindrischen, digitalen Projektions-Bildschirm geben, während unter dem Dach installierte Wassernebel-Düsen den offenen Raum kühl halten. Werden keine Sitzbänke gebraucht, verschwinden diese im Boden.

Nun, im November 2009 präsentiert Jantzen einen ähnlichen Entwurf, bei dem er aber eine konventionelle große 3-Blatt-Anlage mit 1.5 MW Leistung einsetzt. Dafür befindet sich auf etwa einem Drittel der Masthöhe eine Aussichtsplattform für die Besucher des Wind Farm Celebration Center.

Die untenliegenden Bereiche des Centers mit Büros, Seminarräumen und anderem sind wie Blütenblätter geformt und bestehen aus 11 konzentrisch hexagonalen Ebenen, von denen zwei den Eingang des Gebäudes und seine Verbindung zur umgebenden Landschaft bilden, während die übrigen neun das Dach formen. Drei Eingänge entsprechen den drei Rotorflügeln.

Ein besonders interessantes Merkmal des Zentrums ist ein Echtzeit-Beleuchtungs-Display das angibt, wie viel Energie die Windkraftanlage gerade produziert. Im Inneren des großen, offenen Hauptraumes sind auf jeder Ebene der Dachstruktur LED-Leuchten installiert, die um so heller aufleuchten, je mehr Leistung die Windturbine erzeugt.

Ein von Solarenergie und Windkraft versorgter Eco-Wine Pavillon ist ein weiteres Projekt des Designers und Architekten Jantzen, das dieser im März 2010 vorstellt. Der Entwurf ist für den Einsatz in einem gemäßigten Klima auf einem Weingut gedacht und soll Raum für besondere Veranstaltungen wie Weinproben bieten.

Der Pavillon kann aus vorgefertigten Stahl- und Glas-Bauteilen errichtet werden, wobei die Stahlbögen und horizontalen Stützen mit Glasplatten abgedeckt sind, von denen sich einige automatisch öffnen und schließen, um die natürliche Belüftung des gesamten Innenraums zu sichern. Die Stahl- und Glaskonstruktion ist wiederum mit gewellten Stahlplatten abgedeckt, von denen einige mit Photovoltaik-Modulen belegt sind.

Zusammen mit dem Strom eines nahebei aufgestellten Senkrechtachsers soll damit der gesamte Energieverbrauch des Pavillons gedeckt werden.

Im April 2010 folgt der Entwurf eines selbstversorgenden Eco-Sushi House, das mittels Solar- und Windenergie betrieben wird – und überraschenderweise in rot daherkommt.

Die Struktur, die ein wenig wie eine Schnecke mit ausgefahrenen Fühlern aussieht, beinhaltet zwei große Vertikalachsen-Windkraftanlagen (vermutlich vom Modell Windspire) sowie mehrere große Flächen, die mit flexiblen Solarzellen verkleidet sind.

Das Konzept einer umweltfreundlichen Bibliothek, deren Verbrauch vollständig durch Windenergie gedeckt werden soll, wird im November 2010 vorgestellt – wieder in den von Jantzen gewohnten Farben.

Das Gebäude mit dem programmatischen Namen Winds of Change Library besitzt über dem zweistufigen Dach einen großen Garten mit Bäumen, Pflanzen und Gras, der helfen soll, die Bibliothek im Sommer kühler und im Winter wärmer halten.

Die Form der wiederholten Strukturelemente, die aus verschiedenen umweltfreundlichen Beton-Verbundmaterialien hergestellt sind, ist aus dem Profil der fünf vertikale Windturbinen aus Leichtmetall abgeleitet, die an der Spitze der Bibliothek integriert sind.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet die maximale Nutzung der natürlichen Beleuchtung und Belüftung, wozu u.a. Sonnenlichtröhren gehören, mit denen die Sonneneinstrahlung in jeden Teil der Innenräume kanalisiert werden kann, der nicht ausreichend Licht durch Fenster bekommt.

Vom Februar 2012 stammt wiederum der Entwurf eines Solar Winds Cultural Arts Center.

Das projektierte Ensemble, das unweigerlich an eine Gruppe von indianischen Tipis erinnert, beinhaltet eine massive Solar- und Windkraftstruktur.

So besitzt jeder der sieben konischen Türme eine große Windturbine, die passenderweise in Form einer konischen Spitze gestaltet sind, und dadurch architektonisch ausgesprochen gut integriert wirken.

Darüber hinaus sind in die Südseiten von vier Türmen große Photovoltaik-Zellenfelder eingebettet.

Auch die zukünftigen Entwürfe Jantzens, die sich zumeist durch ein stringent eingehaltenen Stil auszeichnen, sollen dann an dieser Stelle präsentiert werden.

 

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