FORTBILDUNDGSAKADEMIE MONT-CENIS / HERNE

FORTBILDUNDGSAKADEMIE MONT-CENIS / HERNE
51° 32´ N / B.9
B.9
GIPV-BEISPIELE in Europa
2 / B.9
Deutschland
MONT-CENIS / HERNE
B.9
MONT-CENIS
FORTBILDUNGSAKADEMIE / HERNE
B.9 HERNE
51° 32` N Dach- und Fassadenintegration
Projekt
Fortbildungsakademie Mont-Cenis
Büro- und Forschungsgebäude,
Herne-Sodingen, Deutschland
Standort
Architekten Wettbewerb
Architekten Planung
Bauherr
Jourda & Perraudin (Lyon)
Jourda & Perraudin (Paris) mit HHS Planer +
Architekten BDA,
Hegger Hegger Schleiff Architekten (Kassel)
Entwicklungsgesellschaft Mont-Cenis mbH
für das Innenministerium des Landes NRW
Fortbildungsakademie Herne, Stadt Herne,
Gebäudetechnik:
Tragwerksplanung:
Photovoltaikanlage
Installierte Kapazität
Erzeugte Energie / Jahr
Ausführungsjahr
Stadtwerke Herne AG
HL-Technik AG (Frankfurt/Main)
Schlaich Bergermann und Partner (Stuttgart)
Pilkington Solar International GmbH, Köln
1 MWp
600.000 - 630.000 kWh/a
1999
Gebäudedaten
Fläche BGF
Gesamtkosten
Gebäudenutzung
Neu/Altbau
keine Angaben
15 Mio DM
Fortbildungszentrum
Neubau
Photovoltaik
PV-Typologie
Anwendungstyp
Fläche
Zellentechnologie-Typ
Hersteller
Veröffentlichungen
Zeitschriften
Bücher
Abbildungen
Netz-Anschluß
Fassaden- und Dachintegration
10.100 m2 (Gesamt)
Mono- und Multikristalline Siliziumzellen
Semitransparenz
Zellen: Solarex, ASE-Zellen; Module:
FLABEG Solar GmbH
Architectural Review, Okt. 1999, S. 52-54
Detail 1999/ 03/ S. 386-389
Sonderveröffentlichung Photon-Magazin 1999
Solar Energy in Architecture, (Thomas Herzog)
Photovoltaik und Architektur,
(Humm/Toggweiler)
Lageplan, Ansichten / Innenraumansichten
B.9 / 3
B.9
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
1) Beschreibung
¬ Allgemein
Grüne Akademie: „A new government training centre in the Ruhr is a paradigm of ecological consciousness“. [1]
[ Architectural Review, 10/1999/ S. 51]
(Ein neues Regierungs-Trainingszentrum im Ruhrgebiet ist ein Paradigma für ökologisches
Bewusstsein.)
¬ Besonderheiten
•
Größte Photovoltaik-Integrationsfläche und leistungsstärkste
Photovoltaik-Anlage in Deutschland (1MW) [Stand: 1999]
•
Energetisches harmonisches Gesamtkonzept
•
Ideales Innenraumklima
Im Sommer:
- in der Glashalle ca. 23° C (Tagestemperatur) auf
Grund des optimalen Be- und Entlüftungssystems
des Gebäudes
Im Winter:
- Hohe passive Solargewinne durch die Glashalle
Vegetation:
- Ausgewählte Vegetation und Wasserflächen
unterstützen „mediterranes Mikroklima“
•
Nutzung der vorherigen Kohlenabbau-Grubengases => gelungene
Umnutzung
•
Einsatz holographischer Elemente im Dachbereich
2) Gestalt
¬ Veröffentlichungen / Zitate
Das Regierungs Trainings-Center in Herne-Sodingen ist ein Vorzeigeobjekt im
Hinblick der Architektur und des beinhalteten Programmes. Es handelt sich um
ein Gebäude das `bewusst modern, mit einem Fokus aus ökologischer Zukunftsfähigkeit / Nachhaltigkeit gestaltet wurde´. [2]
[ Architectural Review, oct. 1999/ S. 52]
Ein Zitat aus einer anerkannten Architekturzeitschrift macht dies deutlich.
„Counsciously modern, with a focus on ecological sustainability, it is also an
enlightened risponse to the notion of some dreary barracklike facility built and
run to punctilious standard of state parsimony.“ [2]
[ Architectural Review, oct. 1999/ S. 52-54]
¬ Gesamteindruck
Im Inneren wird durch die große Glashaut und natürliche Belüftungsprinzipien
ein mediterranes Mikroklima erzeugt. Wie ein Wintergarten formen landschaftlich gestaltete Bereiche externe Räume, die über das gesamte Jahr nutzbar sind.
Im Sommer können Teile der Fassade geöffnet werden, zum Durchlüften des
Glaskomplexes durch natürliche Querlüftung. [2]
[ Architectural Review, oct. 1999/ S. 52-54]
An ausgewählten Stellen sind, als künstlerischer Umgang mit dem Sonnenlicht,
holographisch-optische Elemente in die Dachfläche integriert, die Tageslicht in
die konischen Bauteile von Bibliothek und Empfangsbereich lenken und in unterschiedlicher Weise in seine Spektralfarben auflösen.
[siehe Detail 1999/ 03/ S. 386- 389]
4 / B.9
MONT-CENIS / HERNE
B.9
Holzterrassen, Pflanzen und Wasserflächen sorgen für ein mediterranes Flair und
bieten Tagungsteilnehmern der Akademie sowie den Anwohnern einen inspirierenden Aufenthaltsbereich. [3]
[siehe Detail 1999/ 03/ S. 386- 389]
3) Fakten / Projektdaten
HERNE
¬ Breitengrad
Meereshöhe
¬ Globalstrahlung / a
¬ Sonnenstunden
¬ Topographie:
¬ Verschattung:
¬ Ausrichtung
¬ Energiekonzept
51° 32` N
ca. 155 m ü. NN [Essen]
969 kWh/m2 a* [Essen]
1.494 h/a [Essen]
Ebenes Gelände
Lediglich Teilverschattungen am Vormittag
(10.00 h -10.30 h) laut Aussage des PV-Herstellers
Gebäude: in SW-Richtung orientiert
Die Photovoltaik-Module sind in der
Südwest-Fassade, sowie im Dach integriert.
Existierendes weiteres Gesamtenergiekonzept
* Globalstrahlung als Mittelwert der Jahressummen von 1981-2000 in kWh/m2 a
Einstrahlung auf die horizontale Fläche [Quelle: Photon Spezial, 2002, S.109]
TOPOGRAPHIE
Es handelt sich um ein ebenes Gelände; Die Topographische Situation weist
keinerlei Besonderheiten auf, welche die Integration der Photovoltaik beeinträchtigen könnten.
VERSCHATTUNG
Umgebungsbebauung / Nachbargebäude
Die Umgebungsbebauung beeinflußt nicht die Photovoltaik-Integration in der
Süd-West-Fassadenfläche.
Vegetation /Außenbereich
•
Laubbäume im Außenbereich
Es wurden schattenspendende Bäume eingesetzt, diese schützen die Glashülle
vor der tiefstehenden Sonne. Im oberen Bereich der Südwestfassade wurden
Photovoltaikzellen als Sonnenschutz installiert. [4]
Siehe auch Energiediagramm typischer Sommertag.
Vegetation / Innenbereich
•
„Mediterranes Innenraumklima“ unterstützt durch Vegetation im
Innenbereich und Wasserflächen
Im Innenbereich wird das angestrebte Innenraumklima ebenfalls durch gezielt
eingesetzte und sorgfältig ausgewählte Vegetation, sowie den angelegten Wasserbereichen erzielt. Beide Faktoren vermitteln ein „mediterranes Mikroklima“ in
dem großflächigen Glaskomplex.
B.9 / 5
B.9
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
ORIENTIERUNG / GEBÄUDE
Das Gebäude ist in Südwest-Richtung orientiert (Süd -45°). Die PhotovoltaikModule sind in der Südwestfassade sowie im Dach integriert.
ENERGIEKONZEPT
-> siehe Detail 1999/ 03/ S. 386-387
Vor Beginn der Ausführungsplanung wurde, anhand von Berechnungen und
Computersimulationen, das Konzept der „mikroklimatischen Hülle“ untersucht
und optimiert.
„Der Witterungsschutz und die passivsolaren Energieeinträge bewirken eine
klimatische Verschiebung, welche die Halle als Außenraum mit mildem Klima
nutzbar macht und den Energiebedarf der in ihr befindlichen Gebäude senkt.“
[Detail 1999/ 03/ S. 387]
„Die Hüllflächen der eingestellten Gebäude müssen weder wind- noch regendicht sein und können in einfacher Bauweise erstellt werden.“ Große Teile ihrer
Erschließung wurden in die Halle verlegt und somit werden beheizte Flächen eingespart. Zusätzlich wird im Winter Heizenergie durch die Nutzung warmer Luft,
die sich unter dem Glasdach staut, eingespart. Außerdem bestehen Tragwerk
und Fassadenkonstruktion aus Holz als nachwachsender Rohstoff."
[Detail 1999/ 03/ S. 387]
„Die Fortbildungsakademie ist Bestandteil eines komplexen ökologischen und sozialen Gesamtkonzeptes. In einem Blockheizkraftwerk wird Grubengas, das aus
den ehemaligen Bergwerksschächten strömt, zur Stromerzeugung genutzt.“ [4]
[Detail 1999/ 03/ S. 387]
4) Zelle / Photovoltaik-Beschreibung
¬ Allgemein / Photovoltaik
•
Semitransparente Photovoltaik-Module im Dach und Fassadenbereich
(Dach: 86% bis 56% Dichte verlegt => „Wolkeneffekt“ erzielt)
•
Semitransparente Fassadenmodule besitzen Synenergie-Effekt:
Stromproduktion und Sonnenschutz
•
Gesamtfläche: 10.100 m2
•
5 verschiedene Zelltypen wurden verwendet
•
Zellentechnologie:
Dach:
Hochleistungssolarzellen
- Solarex: multikristalline Zellen (blau)
63% Belegungsdichte / Einsatzgebiet:
mittlerer Bereich und Dachrand
- ASE:
6 / B.9
• monokristalline Zellen (schwarz)
86% Belegungsdichte / Einsatzgebiet:
über den Dächern der Innengebäude
• multikristalline Zellen (blau)
86% Belegungsdichte / Einsatzgebiet:
MONT-CENIS / HERNE
B.9
Fassade:
- ASE
über den Dächern der Innengebäude
monokristalline Zellen (blau, nicht
strukturiert), 56% Belegungsdichte /
Einsatzgebiet: Süd/West Fassade [5], [6]
[ Arch. Review, oct. 1999/ S. 52] , [ Information Fr. Bolling, Flabeg, PV-Kenndaten
Die Fortbildungsakademie in Herne stellte bereits drei Monate vor der geplanten
Eröffnung die weltgrößte gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage dar. Auf dem
Dach wurden semitransparente Photovoltaik-Zellen verwendet. Die Gesamtmodulfläche von 10.100 m2 (eine Modulfläche Dach: 9.300 m2 und 800 m2 an der
Süd-Westfassade) produzieren jährlich 1 MW Elektrizität. Dies übersteigt den
Bedarf des Gebäudes, somit wird die übersteigende Energiemenge in das nationale
Elektrizitätsnetz eingespeist und an dieses verkauft. [5][ Architectu
ral Review, oct. 1999/ S. 52]
Im Gegensatz zur ungefähr ebenso großen Photovoltaikanlage auf den Dächern
der Messe München sind in der Akademie in Herne die Solarmodule ein integraler
Bestandteil des Gestaltungskonzeptes und übernehmen außer der Energiegewinnung auch Aufgaben des Sonnenschutzes und der Tageslichtkontrolle.
„Schon das Wettbewerbsprojekt bestand aus einer großen Glashalle mit einer wolkenartigen
Dachstruktur, die als „mikroklimatische Hülle“ Solarenergie passiv nutzt. Erst im Lauf der
Planung kam die Idee einer Photovoltaikanlage dazu, die durch die unterschiedliche Dichte
der Solarmodule diesen Wolkeneffekt erlebbar machen sollte.“ [7]
[siehe Detail 1999/ 03/ S. 386]
In den Bereichen der in die Halle eingestellten Gebäuderiegel sind die Photovoltaikmodule mit einer Dichte von 86% verlegt und sorgen somit für den nötigen
Sonnenschutz. Am Übergangsbereich „zu den klaren Glasflächen wurden die Abstände bis auf 56% Dichte vergrößert, so daß der Helligkeitskontrast abgemildert
wird und eine fein differenzierte Lichtstimmung in der Halle entsteht.“
Der Mittelbereich des Glasdaches wurde ohne Solarzellen ausgeführt, um ausreichend Tageslicht einfallen zu lassen, und mit zahlreichen Öffnungsflügeln
versehen. Diese Entlüftung kommt nicht nur dem Raumklima, sondern auch dem
Wirkungsgrad der Solaranlage zugute, welcher bei sehr starker Aufheizung sinken
würde. [7]
[siehe Detail 1999/ 03/ S. 386]
¬ Erscheinungsbild
Es wird durch die unterschiedliche dichte Bestückung des Daches mit semitransparenten PV-Zellen ein wolkenähnliches Muster erzeugt, welches einzigartiges
diffuses Licht in die große Glasstruktur bringt. Die Photovoltaikintegration prägt
die Gebäudegestaltung in besonderem Maße und läßt den Gesamtkomplex als
ausdrucksstark und technologisch innovativ erscheinen.
¬ Orientierung der Photovoltaik
•
Süd-West-Seite mit semitransparenten PV-Elementen
•
Dachintegration der semitransparenten PV-Module
Modul-Neigung Dach: 5°
Modul-Neigung Fassade: 90°
B.9 / 7
B.9
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
¬ Fläche gebäudeintegrierte Photovoltaik (GIPV) / Dach und Fassade
10.100 m2 Photovoltaik integrierte Gesamtmodulfläche (Dach und Fassade).
PHOTOVOLTAIK-BASISDATEN
Basisdaten
Dach / SÜD-WEST-Orientierung
¬ PV-Typ /
¬ Hersteller / Zellen/Dach
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
Hersteller / Module
Neigung der Module
Ausrichtung / PV
Abschattung
Wirkungsgrad/Module (optimal)
Wirkungsgrad/Module (praktisch)
PV-Fläche (F) / Dach
PV-Dach-Standardmodul:
Anzahl PV-Dachmodule
Belegungsdichte
Lichtdurchlässigkeit / Module
¬
¬
¬
¬
Farbe der Solarzellen
Leistung / Modul
Gesamtleistung
Energie-Ertrag / Jahr
multi- und monokristallin /
semitransparente Module /
[insges. fünf verschiedene Typen]
- SOLAREX: monokristalline Z. (blau)
- ASE: monokristalline Z. (schwarz)
multikristalline Z. (blau)
Flabeg Solar [ehem. Pilkington Solar]
5°
Süd -45° [SW]
nein
12,8 %
keine Angaben
9.300 m2
1,16 m x 2,78 m
2905
86% - 63% (Randbereich)
12% - 43%
[100 - 86 = 14% - 2%= 12%]
blau / schwarz
250 Wpeak
930 kWpeak
570.000 - 598.500 kWh/a
[entspr.: ca. 5% des Gesamtenergieertrages]
¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp
10 % [bez. auf Modulfläche]
¬ Spezifischer Jahresertrag [kWh/a] / [kWp]
628 kWh/ (kWp x a)
[Dach/ Süd-West-Orientierung]
Basisdaten / Fassade / SÜD-WEST-Ausrichtung
¬ PV-Typ /
¬ Hersteller/ Zellen/Fassade
¬ Hersteller / Module
Solar]
¬ Neigung der Module
8 / B.9
Multikristallin/ semitransparent
ASE: monokristalline Zellen
Flabeg Solar [ehem. Pilkington
90 °
MONT-CENIS / HERNE
B.9
¬ Ausrichtung Fassadenmodule
¬ Wirkungsgrad Zellen (optimal)
¬ Wirkungsgrad Zellen (praktisch)
¬ PV-Fläche (F) / Fassade-SW
¬ PV-Fassaden-Standardmodul:
¬ Anzahl PV-Fassadenmodule
¬ Belegungsdichte
¬ Farbe der Solarzellen
¬ Leistung / Modul
¬ Gesamtleistung
¬ Energie-Ertrag / Jahr
¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp
¬ Spezifischer Jahresertrag [kWh/a] / [kWp]
SW
16,0 %
keine Angaben
780 m 2
1,16 m x 2,40 m
280
56%
blau [nicht strukturiert]
250 Wp /Modul
70 kWpeak
30.000 - 31.500 kWh/a
[entspr.: ca. 5% des Gesamtertrages]
11,14 % [bez. auf Modulfläche]
439 kWh/ (kWp x a)
[Fassade / Süd-West-Orientierung]
GESAMT / FASSADE UND DACH
¬ Hersteller / Zellen
Dach
Fassade
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
Hersteller / Module
Dachfläche gesamt:
Modulfläche Dach:
Modulfläche Fassade:
Modulfläche Gesamt (Dach+Fass)
PV-Dach Standardmodul:
PV-Fassade Standardmodul:
Anzahl PV-Dachmodule:
Anzahl PV-Fassadenmodule:
Anzahl modulare Wechseltrichter
Wirkungsgrad monokristalline Solarzellen
Wirkungsgrad polykristalline Solarzellen
Neigung Dachmodule:
Neigung Fassadenmodule:
Ausrichtung / PV- Dach/Fassade
Leistung je Modul:
Gesamtleistung:
Energie-Ertrag / Jahr
Prognostizierter Ertrag (Planung)
¬ Effizienz F / kWp
¬ Spezifischer Jahresertrag [kWh/a] / [kWp]
[Dach + Fassade]
- SOLAREX: monokristalline Z. (blau)
- ASE: monokristalline Z. (schwarz)
multikristalline Z. (blau)
ASE: monokristalline Zellen
(blau/ nicht strukturiert)
Flabeg Solar [ehem. Pilkington Solar]
12.600 m2
9.300 m2
780 m2
10.080 m2
1,16 m x 2,78 m
1,16 m x 2,40 m
2905
90
ca. 600
12,8%
16,0%
5°
90°
SW / Süd -45°
250-416 Wpeak
1 MWpeak
600.000-630.000 kWh/a
700.000 kWh/a
12,6 % [bez. auf Modulfläche]
615 kWh/ (kWp x a)
[Detail 1999/ 03/ S. 387]
B.9 / 9
B.9
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
Alternativ:
¬ Ausrichtung Fassaden-/ Dachmodule
¬ Mittlere Einstrahlung:
¬ Energieangebot:
¬ Jährlicher Gesamtenergie-Ertrag
Prognostizierter Ertrag (Planung)
¬ Kohlendioxid (CO2) Ersparnis:
Ehem. prognostiziert
SW-Ausrichtung / Süd -45°
969 kWh/ m2a *
750.000 kWh/a **
600.000-630.000 kWh/a
700.000 kWh/a
390 t/a - 409 t/a
ca. 450 Tonnen/a
* Globalstrahlung als Mittelwert der Jahressummen von 1981-2000 in kWh/m2 a
Einstrahlung auf die horizontale Fläche [Quelle: Photon Spezial, 2002, S.109]
** [dies entspricht mehr als dem doppelten Energieverbrauch]
¬ Hersteller
Um die Gesamtleistung von einem Megawatt zu erzielen und gleichzeitig den
gewünschten „optischen Eindruck von amorphen Wolken“ in der Dachaufsicht
deutlich zu machen, wurden die Solarzellen unterschiedlicher Hersteller, Leistung
und Größe eingesetzt. [8]
[Detail 1999/ 03/ S. 387]
Flabeg Solar [ehem. Pilkington Solar GmbH], Köln / Gelsenkirchen übernahm die
Fertigung der Solarzellenmodule. Hersteller der Solarzellen waren Solarex (multikristalline Zellen) und die Firma ASE (mono- und multikristalline Zellen).
Im Dach wurden Solarex- und ASE-Zellen verwendet, in der Fassade lediglich ASE
-Zellen (monokristallin).
5) Kosten
Gesamtkosten: 15 Mio. DM
[Angabe von Flabeg Solar GmbH, Köln
Gesamtbewertung
Es handelt sich um ein positives Beispiel für die Integration von Photovoltaik und
die intelligente Umsetzung bioklimatischer Prinzipien.
Die Fortbildungsakademie nutzt neben der Solarenergie durch Photovoltaikzellen
noch andere Methoden der Energieerzeugung zur Schonung der Umwelt.
Die vorherige Miene förderte als Nebenprodukt mehr als 1 Million Kubikmeter
verdünntes Methangas jährlich, dies wird für die Elektrizitätsversorgung und für
Wärmeerzeugungseinheiten genutzt. Durch die neue Nutzung wird die CO2Emission in die Atmosphäre wird jährlich um 450 Tonnen reduziert.
Eine 1.2 MW Batterieanlage speichert die elektrische Energie, balanciert
Fluktuationen in der Energieproduktion aus und reduziert die Spitzenlasten. [9]
[ Architectural Review, oct. 1999/ S. 52]
Auf dem Areal der ehemaligen Zeche, aus der noch 1975 eine Mio. Tonnen Kohle
gefördert wurde, soll jedoch nicht nur der Wandel zu erneuerbaren Energien gezeigt werden, sondern durch einen großen Park, Wohngebieten, Einkaufszentrum
und Marktplatz wird ein neuer städtischer Mittelpunkt geschaffen. [9]
[Detail 1999/ 03/ S. 387][ Architectural Review, oct. 1999/ S. 52]
10 / B.9
MONT-CENIS / HERNE
B.9
ERGEBNISSE DER STUDIE
Der erzielte Spezifische Jahresertrag des Projektes der Fortbildungsakademie in
Herne [Fassade: 439 kWh/ (kWp x a); Dach: 628 kWh / (kWp x a)] liegt unter
dem jeweiligen Durchschnitt der Fassaden- und Dachintegrationsbeispiele [für
Fassaden: 553 kWh/ (kWp x a); Dach: 797 kWh / (kWp x a)].
Die Abweichung von der optimalen Südorientierung (Süd -45°) ist in diesem
Zusammenhang zu nennen, sowie der Dachintegrationswinkel von lediglich 5°
(aus architektonischen Gründen).
Der entsprechende Einsatz von Wechselrichtern für die Großanlage (ca. 560
Stück) ist auf das vorliegende Photovoltaikkonzept und den Einsatz von verschiedenen Modultypen zurückzuführen.
Bei der Fassadenintegration wurde ein Integrationswinkel von 90° gewählt, der
im Vergleich zu den nachgeführten Anlagen einiger anderer Beispiele (siehe
Expo-Turm in Hameln und Erlangen, KMF-Zentrum) einen geringeren Spez.
Jahresertrag zur Folge hat.
Die Werte der Performance Ratio [PR] des Projektes liegen für die Fassadenintegration im Durchschnitt der Studie (65%), für die Dachintegration (mit 65%),
jedoch leicht unter dem Durchschnitt von 74,6%.
Als Begründung können die auftretenden Teilverschattungen der PV-Module am
Vormittag aufgeführt werden, sowie allgemeine Anpassungsverluste der Wechselrichter, sowie auf die allgemeinen Solarzellentoleranzen. Siehe hierzu auch
Graphik [PR] A und B, Kapitel 4 und die entsprechenden Erläuterungen.
Die Darstellung zu den erzielten Werten der PRhoriz , siehe Graphik [PRhoriz]
A und B (Kapitel 4) und die Überlagerungsgraphik (und Erläuterungen, im
Vergleich zu den anderen untersuchten Projekten), siehe Kapitel 4 und Kapitel
5 Konklusion.
Es kann verallgemeinert festgestellt werden, daß neben den teilweise geringeren
Stromerträgen der architektonische Wert und die innovative Neugestaltung der
Architektur durch die Integration der Photovoltaiktechnologie ebenso ein wichtiges Kriterium darstellt. "Die Akademie ist Wahrzeichen für den Aufbruch des
Ruhrgebiets in das Solarzeitalter und will Leitprojekt zukünftiger Solararchitektur
sein." [10]
Auf diesem Wege kann die Gebäudeintegration von Photovoltaik auch in Zukunft neue Wege und Bereiche in der Architektur und deren Gestaltung eröffnen
und die dementsprechenden Weiterentwicklungen im Bereich der Photovoltaiktechnologie, einschließlich der Steigerung der Effizienzen der Solarzellen und der
damit einhergehenden Senkung der Kosten, stärken und eine neue Dimension
der Interdisziplinarität zwischen Technologie und Architektur entstehen lassen.
B.9 / 11
B.9
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
LITERATUR / HERNE
Zeitschriften
Bücher
- Architectural Review, Okt. 1999, S. 52-54
- Detail 1999/ 03/ S. 386-389
- Sonderveröffentlichung
Photon-Magazin 1999
- Solar Energy in Architecture,
Thomas Herzog, Prestel Verlag, 1996
BIBLIOGRAPHIE
[1]
[2]
[3]
[4]
Architectural Review, 10/1999/ S. 51
Architectural Review, Okt. 1999/ S. 52-54
Detail 1999/ 03/ S. 386- 389
Detail 1999/ 03/ S. 387
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
Architectural Review, Okt. 1999/ S. 52
Information: Fr. Bolling, Flabeg, Photovoltaik-Kenndaten
Detail 1999/ 03/ S. 386
Detail 1999/ 03/ S. 387
Detail 1999/ 03/ S. 387
Sonderdruck aus "Intelligente Architektur" 19/1999,
Solarzeitalter, Fortbildungsakademie Mont-Cenis in Herne, S. 19
ADRESSEN
B.9
Fortbildungsakademie Mont-Cenis, Herne-Sodingen
Architekten:
HHS-Architekten
HHS-Architekten BDA, Kassel
Prof. Dipl.-Ing. M. Sc. Econ Manfred Hegger
Photovoltaik
Flabeg Solar International GmbH
Dipl.-Ing. Krausen /
Dipl.-ing. Britta Bolling - Projektmanagerin Mühlengasse 7
50667 Köln
Tel: +49(221) 925 970 -91
Fax: +49 (221) 258 11 17
E-mail: [email protected] Web: www.flabeg.com
Gesellschaft für Licht- und Bautechnik (GLB)
Prof. Müller
12 / B.9
Universität Dortmund
Tel: 0231 / 755.46.90
Büro Dortmund
Tel: 0231 / 72.54.780-30
KMF-(NIKOLAUS-FIEBIGER-) ZENTRUM / ERLANGEN
49° 36` N / B.10
B.10
GIPV-BEISPIELE in Europa
2 / B.10
Deutschland
KMF-ZENTRUM / ERLANGEN
B.10
KMF (NIKOLAUS-FIEBIGER-) ZENTRUM
B.10 ERLANGEN
49° 36` N Dach- / Fassadenintegration, 1998/2000
Projekt
Nikolaus-Fiebiger-Zentrum, Klinisch-Molekularbiologisches Forschungszentrum (KMFZ) /
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Erlangen, Glücksstraße 6
Standort
Architekten
Bauherr
Photovoltaikintegration,
Nikolaus-Fiebiger-Zentrum, Erlangen
Gebäudetechnik
Fachplanung
Universitätsbauamt Erlangen, Herr Präg
Freistaat Bayern/Universitätsbauamt Erlangen,
Bohlenplatz 18, D-91054 Erlangen
IB Stauber & Heimbach, Würzburg
Institut für Regelungstechnik zusammen mit
Universitätsbauamt und Lehrstuhl für Angewandte
Planung
Inbetriebnahme
Physik
SOLON AG für Solartechnik, Berlin (PV-Anlage)
IB Rieger & Brandt, Nürnberg
22,5 kWp (PV-Vordach)
7,27 KWp (Fassade - Solarjalousie)
ca. 15.000 kWh/a (Photovoltaik-Dach)
ca. 3100 kWh/a (Solarmarkise)
1996
1998 (PV-Vordach); 2000 (PV-Fassade)
Gebäudedaten
Bruttogrundrißfläche
Bruttorauminhalt
Gesamtbaukosten
Gebäudenutzung
6.897 m2
28.356 m3
39,9 Mio. DM
Forschungsinstitut / Universität, Neubau
Photovoltaik
PV-Typologie
Anwendungstyp
Fläche (PV-Vordach)
Fläche (PV-Fassade)
Fläche (Gesamt/PV)
Zellentechnologie-Typ
Hersteller
Netz-Anschluß
Fassadenintegration / Solarmarkise, nachgeführt
214 m2 / Solarmarkise - feststehend (20°/30°/35°)
115 m2 / Solarjalousie - nachgeführtes System
rd. 329 m2
Polykristalline ASE-Solarzellen/ Glas-Glas-Laminat
Solon AG, Berlin
Ausführung
Tragwerksplanung
Installierte PV-Kapazität
(Nennleistung)
Erzeugte Energie / Jahr
Veröffentlichungen
- Prospekt der Solon AG, S. 24f,
- Photon: 1/2001, 2/2001,
- Detail 4/2001
- Bau-Intern, Aug./2000,
- Bundesbaublatt 03/2001
Abbildungen
- Ansichten
- Photovoltaikmarkise und -Jalousie
B.10 / 3
B.10
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
1) Beschreibung
•
•
Einachsig nachgeführte PVLamellenkonstruktion (schwarz
gekennzeichnete Flächen)
Stahlbetonskelettbau mit vorgehängter Leichtmetall-Fassade
Zwei Solarstromanlagen wurden in das Gebäude integriert
¬ Solarstromanlage an der Universität Erlangen
Der Neubau des Forschungszentrums der Universität Erlangen bezog zwei Solarstromanlagen - eine Solarmarkise, als Vordach, und eine Solarjalousie, als einachsig nachgeführtes Lamellensystem - bereits in die Planung mit ein. Entwurf und
Planung stammen vom Universitätsbauamt Erlangen. [1]
(Detail, 04/2001, S. 750)
2) Gestalt
¬ Entwurfskonzeption
„Der Entwurf ist von städtebaulichen Rahmenbedingungen geprägt: Dem viergeschossigen Stahlbetonskelettbau (Labortrakt) mit einer Aluminium-Glas-Fassade,
der den Abschluß eines kleinen, südlich angrenzenden Grünbereichs bildet, sind
straßenseitig drei dreigeschossige, an der Struktur der Nachbarbebauung orientierte, massive Baukörper vorgelagert, die die büroartige Nutzung aufnehmen.“ [2]
(Präsentationsposter- Unibauamt Erlangen, S. 1)
„Um den Baukörper weniger Massiv wirken zu lassen, ist das Dach als schräges
Tonnendach ausgebildet. ... Ein versetzt angeordnetes ebenfalls gekrümmtes Vor������������������������������������������������
dach auf der Südseite verschattet die im Dachgeschoß liegenden Sicherheitslabors
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und verhindert so im Sommer eine zu starke Aufheizung, da eine Belüftung durch
Vordach- und Fassadenintegration der
Photovoltaik
Öffnen in diesen Räumen verboten ist. Hier bot es sich an (aufgrund des hohen
Bedarfs elektrischer
Energie für das Forschungszentrum), das Vordach mit Photo�������������
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voltaikmodulen
zu
bilden
und so eine »Solarmarkise« entstehen zu lassen,“ und
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diese stellt
eine der beiden installierten PV-Anlagen dar. [1]
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(Detail 04/2001,
S. 750ff)
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(Präsentationsbroschüre zur Einweihung- Unibauamt Erlangen, PV-Anlage)
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(Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen, Gestaltung und
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¬ Photovoltaikanlage
„Die Anlage besteht aus zwei verschiedenartig in die Architektur integrierten und
auch von der Funktionsweise sich unterscheidenden Komponenten“: dem abgesetzten Vordach über dem 3. OG - Solarmarkise - und der im östlichen Teil der
Südfasse des Gebäudes einachsig nachgeführten Anlage - der Solarjalousie -, die
ebenfalls als Sonnenschutz dient. Beide PV-Anlagen sind semitransparent, um die
Sichtbeziehung vom Gebäudeinneren nach außen zu erhalten. [3]
PV-Lamellen / Fassade, Nahansicht
(unten)
¬ Gestaltung
„Für den Ausbau des Forschungszentrums wurde ein Farb- und Gestaltungkonzept entwickelt, das sich - basierend auf drei Farbtönen - über die gesamte
Architektur des Gebäudes legt. ... Durch Materialwahl und Gestaltung soll der
innovative Charakter dieses Forschungszentrums unterstützt und sichtbar gemacht
werden.“ [4]
Kunst)
¬ Kunst
„Zur künstlerischen Ausgestaltung des Nikolaus Fiebiger-Zentrums wurde 1999
ein Kunstwettbewerb ausgeschrieben. (Stahlplastik im Treppenhaus von Meide
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Büdel aus Nürnberg).“
[4]
(Präsentationsbroschüre zur Einweihung- Unibauamt Erlangen, Gestaltung und Kunst )
4 / B.10
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KMF-ZENTRUM / ERLANGEN
B.10
3) Fakten / Projektdaten
ERLANGEN
¬ Breitengrad
Meereshöhe
¬ Globalstrahlung / a
¬ Topographie
¬ Verschattung
¬ Ausrichtung
¬ Energiekonzept
51° 28´ N / Sonnenhöchststand: 63, 85°
280 m ü. NN
1072 kWh/ m2 a [Photon Spezial 2002]
(Mittelwert 1981-2000)*
Flachland (am Rande eines Mittelgebirges)
Verschattung der Photovoltaik durch Bäume und
Dachkonstruktion
O-W-Ausrichtung des Gebäudes
Photovoltaik ist südorientiert (Süd +5°)
Einspeisung der Energie in das Hausnetz
* Globalstrahlung als Mittelwert der Jahressummen von 1981-2000 in KWh/m2 a
Einstrahlung auf die horizontale Fläche [Quelle: Photon Spezial , 2002, S.109]
4) Zelle / Photovoltaik-Beschreibung
Allgemein
•
Sonnenschutz 3.OG bzw. für SO-Ecke (Sonnenschutz EG-2.OG)
durch Photovoltaik-Anlagen in zwei Varianten (s. unten).
Allgemein / PV-Anlage / Vordach:
„Fassadenintegration: Die Photovoltaik-Module bilden einen schattenspendenden und lichtdurchlässigen Schirm vor der Glasfassade des Gebäudes. Besonderheit sind dabei die Punkthalterungen aus Edelstahl, die eigens in (der Solon-)
Engineering-Abteilung entwickelt wurden. Die Glas/Glas-Module in laminatbauweise bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Bereich Glaskonstruktionen und
Shadowvoltaik.“ (Inbetriebnahme: 1998) [5]
[Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler erhalten, Blatt-Vordach]
Allgemein / PV-Anlage / Fassade:
„Die bestehende Photovoltaikanlage des Klinisch-Molekularbiologischen Forschungszentrums Erlangen wurde um eine Schadowvoltaikanlage in der Südfassade erweitert (Inbetriebnahme: Sommer 2000). [6]
[Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler erhalten, Blatt-Fassade]
Erscheinungsbild
•
Auskragendes Vordach (Solarmarkise)
•
Photovoltaiklamellen als Sonnenschutz (nachgeführtes System)
Orientierung der PV
•
Südorientierung (Ausrichtung Süd +5°) / Jarhreszeitlich bedingte
Teilverschattungen durch südliche Laubbaumgruppe
Besonderheit
•
Semitranpsarente Nachgeführtes PV-Fassadensystem kombiniert mit
Photovoltaik-Anlage in drei festen Winkelstellungen (20°/30°/35°),
ebenfalls semitransparent: „optimale“ Ausnutzung der unterschiedlichen Integrationsformen.
B.10 / 5
B.10
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
¬ Photovoltaikanlage - Vordach (Solarmarkise) / Details
„Durch die Ausrichtung nach Süden kann die Lage dieser »Solarmarkise« als
optimal bezeichnet werden.
`Die Anordnung der 126 Module mit jeweils 154 polykristallinen Zellen in drei
Reihen unterschiedlicher Neigung (20°/30°/35°) ergibt eine gewölbt erscheinende
Fläche, die das Dach versetzt fortzusetzen scheint.´
Die PV-Anlage stellt bei einer Fläche von 214 m2 eine Leistung von 22 kWp zur
Verfügung. Die erzeugte Energie wird ins Netz eingespeist bzw. direkt im Gebäude umgesetzt. Der Jahresenergieertrag beträgt 15.000 kWh/a.
Durch das Einlaminieren der in genau definiertem Abstand voneinander liegenden
Zellen in rahmenlose Glasscheiben, erhält das Vordach eine semitransparente Wirkung. Das heißt, es erfolgt eine optimale Verschattung und dennoch sind durch
das Dach hindurch die Umrisse der Umgebung zu erkennen.“ [2]
(Präsentationsposter- Unibauamt Erlangen, S. 1)
Details zum Modulaufbau:
• Zwischen zwei sechs Millimeter starke Glasscheiben sind die polykristallinen
Solarzellen der Firma ASE einlaminiert; semitransparente Wirkung durch
Abstand zwischen den Zellen.
• Je zehn Stränge sind mit je einem Modul über Photovoltaikverteiler mit je
einem Wechseltrichter verbunden. (Solon-Wechseltrichter, Typ NEG 1600+) Verluste werden dadurch minimiert.
• Montage der Module auf einer Unterkonstruktion mit vier punktgehaltenen
Verschraubungen. [1]
(Detail 04/2001, S. 750)
PV-Lamellen / Fassade
¬ Photovoltaikanlage - Fassade (Solarjalousie) / Details
„Zusätzlich zu dieser »Solarmarkise« kommt noch eine weitere Photovoltaikanlage zum Einsatz, die durch ihre Streifenausbildung an der Fassade im Sturz- und
Brüstungsbereich eine größtmögliche Sichtbeziehung nach außen bei optimaler
Verschattungswirkung der dahinterliegenden Laborbereiche ermöglicht. Nur im
östlichen, nicht durch Bäume verschatteten Bereich angeordnet, wird die über 60
m lange Südfassade des Gebäudes so in durchaus ansprechender Weise zoniert
und gegliedert.
Die Fassadenanlage, bestehend aus 140 Sondermodulen mit jeweils 42 polykristallinen Zellen, wurde auf das Gebäuderaster abgestimmt und ist an die ohnehin notwendigen Fluchtbalkone montiert.“ [7]
(Präsentationsposter- Unibauamt Erlangen, S. 2)
„Die teiltransparenten punktgehaltenen PV-Module sind auf einer tragenden
Glasplatte mit punktrasterförmiger Siebbedruckung auflaminiert, so dass die Lichtabsorption eine optimale Büroverschattung gewährleistet. Die Anlage besteht aus
drei Teilanlagen, die jeweils den oberen Bereich der drei Geschosse so verschatten,
dass aus den Büroräumen noch eine freie Sicht gewährleistet ist. Die Solarmodule
werden über 15 Linearantriebsmotoren je nach den Außenlichtverhältnissen kontinuierlich dem Sonnenstand einachsig nachgeführt. So wird ein Optimum an Tageslichteinfall, Sonnenschutz und photovoltaischer Energieerzeugung erreicht.“[6]
[Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler erhalten, Blatt-Fassade]
„Die dem Sonnenstand motorisch einachsig nachgeführten, mit Photovoltaikzellen
bestückten Glaslamellen von jeweils 180 x 50 cm Einzelgröße ermöglichen durch
ihre Drehbarkeit, neben der jeweils maximalen Verschattung, einen um 15%
6 / B.10
KMF-ZENTRUM / ERLANGEN
B.10
höheren elektrischen Solarwirkungsgrad gegenüber der feststehenden Photovoltaikanlage. Nachts und bei Sturm werden die Glaslamellen waagerecht gefahren, um den Winddruck auf die »Solarjalousie« zu reduzieren. Der Jahesenergieertrag von ca. 3.100 kWh/a wird ebenfalls ins Netz eingespeist bzw. gleich im
Gebäude verbraucht.“ [7]
(Präsentationsposter- Unibauamt Erlangen, S. 2)
Ein umfangreiches messtechnisches Erfassungssystem der Universität Erlangen,
Lehrstuhl für Regelungstechnik, begleitet wissenschaftlich die Arbeitsweise der
Gesamtanlage. (Adresse und Internetlink, siehe Bibliographie-Angabe) [6]
[Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler erhalten, Blatt-Fassade]
Details zum Modulaufbau:
• Gesamtleistung der verbauten 140 Module: 7,27 Kilowatt (Detail, 04/2001).
• Besonderheit der Module: Abmessung von exakt 1,80 Meter Länge und
50 Zentimeter Höhe (dem Gebäuderaster folgend).
• „Damit auch hier genügend Licht in die Büros fallen konnte, war ein Abstand
zwischen den Solarzellen unerläßlich. Hinzu kam, daß der oberste Bereich der
Glaslamelle nicht mit Solarzellen belegt werden sollte, da hier eine
Verschattung durch die jeweils oberhalb angebrachte Glaslamelle vorkommt.“
• „Auf die Rückseiten der Photovoltaiklamellen wurde ein kleines Punktraster
gedruckt, das mit dem Farb- und Gestaltungskonzept übereinstimmt.“ [1]
(Detail 04/2001, S. 750)
Detail der Fassaden-PV-Lamellen,
bewegliches System, einachsig
nachgeführte Anlage
¬ Nutzen und Ästhetik
`Beide Anlagenkomponenten werden getrennt gemessen und von den Instituten,
die das Projekt betreue ausgewertet, so dass aus der wissenschaftliche Nutzen
eines direkten Vergleichs einer starren, zu einer einachsig dem Sonnenstand
nachgeführten PV-Anlage - bei sonst gleichen Verhältnissen und Umgebungsbedingungen - gewährleistet ist.´ Man erwartet in der Langzeitbewertung damit
vielleicht neue Erkenntnisse für zukünftige Planungen von Solaranlagen.
Die jeweils aktuellen Daten wie Temperatur und Einstrahlung, Wirkungsgrad,
Momentanleistung, erzeugte Energie, etc. werden Interessenten im Foyer des
Forschungszentrums durch Anzeigentafeln erläutert.
„Nur durch solche Pilotanlagen lassen sich angesichts begrenzter Ressourcen
Möglichkeiten und Grenzen einer immer wichtiger werdenen Zukunftstechnologie belegen und eine breite Anwendung vorbereiten.
Mit dem Einsatz der Photovoltaik bei diesem technisch hochausgerüsteten
Gebäude ist nicht nur eine moderne Energietechnik zum Einsatz gekommen,
sondern auch eine integrative Lösung im Sinne zukunftsorientierter Architektur
erreicht worden.“ Durch diese nicht mehr rein adaptive Lösung wird in hohem
Maße bewußt, welche gestalterischen Möglichkeiten Photovoltaikmodule an
den unterschiedlichsten Fassaden- und Verschattungselementen von Gebäuden
bieten können. [7]
(Präsentationsposter- Unibauamt Erlangen, S. 2)
PHOTOVOLTAIK-BASISDATEN
Photovoltaikanlage
¬ PV-Typ /
¬ Hersteller
Vordach-SOLARMARKISE (Süd-Orientierung)
Polykristalline ASE-Solarzellen
SOLON AG Berlin
B.10 / 7
B.10
GIPV-BEISPIELE in Europa
Photovoltaikmodule Vordachkonstruktion (schwarze Fläche)
Detail der Vordachkonstruktion mit den
PV-Modulen in den Winkelstellungen:
20°/30°/35°
Schnitt, mit Vordachdetail
Deutschland
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
¬
Neigung der Module
Ausrichtung
Abschattung
Reflektivität
Wirkungsgrad-Zellen
PV-Fläche (F) /Solarmarkise(gesamt)
PV-wirksame Fläche
Farbe der Solarzellen
Modulfläche
Solarzellen
Zellen pro Modul
Anzahl der Module
Gesamtzellenanzahl
Wechselrichter
20° / 30°/ 35° in 3 Zeilen, starr
5°
Teilverschattung
0,2
Keine Angaben
ca. 214,2 m2
184,8 m2
dunkelblau (polykristalline Struktur)
1,19m x 1,50m = 1,79 m2
11x14 Zellen (100 x 100mm)
154
120 Stück
18.480
12
¬
¬
¬
¬
¬
Leistung / Modul
Nennleistung (Vordach)
Jahresenergieertrag
Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp
Spezifischer Ertrag/a [KWh/a] / [kWp]
[Dach / Süd-Orientierung]
7.200 Wpeak
22 kWpeak
15.000 kWh/a
9,73 bzw. 8,4% [Bez.: Modul- / Zellenflä.]
681,82 kWh / (kWp x a)
Photovoltaikanlage Fassade-SOLARJALOUSIE (Süd-Orientierung)
¬ PV-Typ /
Polykristalline ASE-Solarzellen
¬ Hersteller
SOLON AG Berlin
¬ Anordnung der Module
4+6+4 Zeilen; einachsig drehbar,
dem Sonnenstand nachgeführt
¬ Neigung der Module
0-90°
¬ Ausrichtung
5°
¬ Abschattung
Teilverschattung
¬ Reflektivität
0,2
¬ Wirkungsgrad-Zellen (optimal)
Keine Angaben
¬ PV-Fläche (F) /Solarjalousie(gesamt)
115,43 m2
¬ PV-wirksame Fläche
ca. 58,8 m2
¬ Farbe der Solarzellen
dunkelblau (polykristalline Struktur)
¬ Modulfläche
1,65m x 0,50m = 0,82 m2
¬ Solarzellen
3x14 (100 x 100mm)
¬ Zellen pro Modul
42
¬ Anzahl der Module
140 Stück
¬ Gesamtzellen
5.880
¬ Wechselrichter
5
¬ Leistung / Modul
7.200 Wpeak
¬ Gesamtleistung
7,27 kWpeak
¬ Jahresenergieertrag
3.100 kWh/a
¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp
15,82% bzw. 8,09 %
[Bez.: Modul- bzw. Zellenfläche]
¬ Spezifischer Ertrag/a [KWh/a]/ [kWp]
[Fassade / Süd-Orientierung]
8 / B.10
426,41 kWh / (kWp x a)
KMF-ZENTRUM / ERLANGEN
B.10
Basisdaten Gesamt (Dach+ Fassade) (Süd-Orientierung)
¬ PV-Typ /
¬ Hersteller
¬ Neigung der Module
Photovoltaiklamellen an der Fassade,
einachsig dem Sonnenstand nachgeführt
¬
¬
¬
¬
¬
¬
Ausrichtung
Abschattung
Reflektivität
Wirkungsgrad (optimal)
Wirkungsgrad (praktisch)
PV-Fläche (F) / Photovoltaik-Dach)
Fläche (Solarjalousie/nachgeführt)
Fläche (Gesamt/PV)
¬ Farbe der Solarzellen
¬ Gesamtnennleistung
¬ Jahresenergieertrag
¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp
¬ Spezifischer Ertrag/a [KWh/a] / [kWp]
[Fassade +Dach/ Süd-Orientierung]
Semitransparente PV-Module von innen
Alternativ
¬ Ausrichtung der
Fassaden- und Dachmodule
¬ Globalstrahlung / a
¬ PR (Dach):
64%
¬ PRhoriz (Dach):
64%
PRhoriz (GesamtD+F): 56%
¬ Erzeugte Energie / Jahr
Polykristalline ASE-Solarzellen
SOLON AG Berlin
20° / 30°/ 35° (starr) und (0°-90°):
einachsig nachgeführtes System
5°
Teilverschattungen
0,2
Keine Angaben
Keine Angaben
214,2 m2
115,43 m2
329,63 m2
dunkelblau (polykristalline Struktur)
29,27 Wpeak (22 +7,27)
18.100 kWh/a
11,24% bzw. 8,32%
[Bez.: Modul- / aktive Zellenfläche]
618,4 kWh / (kWp x a)
5 ° (Abweichung von Süd)
1072 kWh/ m2 a *
PR (Fassade):
36%
PRhoriz (Fassade): 40%
rd. 18.100 kWh/a
* Globalstrahlung als Mittelwert der Jahressummen von 1981-2000 in KWh/m2 a
Einstrahlung auf die horizontale Fläche [Quelle: Photon Spezial , 2002, S.109]
5) Kosten
¬ Gesamtbaukosten/SOLARMARKISE
(brutto)
¬ Gesamtbaukosten/SOLARJALOUSIE
(brutto)
388.000 DM / ca. 16.500 DM/kWp
378.000 DM / ca. 49.000 DM/kWp
Photovoltaik-Kosten (gesamt)
(beide Anlagen, keine Differenzierung möglich)
rd. 780.000,-- DM [8]
Quelle: Herr Hagenmaier (Universitätsbauamt Erlangen
Installationen (Material + Arbeitslohn)
Arbeitslohn
keine Angaben
keine Angaben
B.10 / 9
B.10
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
Zu den genannten Bereichen waren stehen leider keine Angaben zur Veröffentlichung zur Verfügung.
GESAMTBEWERTUNG / KONKLUSION
Fassadenintergration der Photovoltaikanlage
Das erzielte Ergebnis für den Spezifischen Jahresertrag [426 kWh/(kWp x a)] liegt
unter dem Durchschnitt [553 kWh/(kWp x a)] der Vergleichsanlagen der Dissertationsstudie, es handelt sich um den drittschlechtesten Wert der Fassadenbeispiele
(siehe Graphik B, Kapitel 4 und Konklusion im Vergleich der Anlagen, Kapitel 5).
Für den geringen Spezifischen Jahresertrag trotz der 1-achsichg dem Sonnenverlauf nachgeführten Photovoltaik-Anlage sind mehrere Faktoren verantwortlich - wie auch in der Konklusion erläutert wird in der Gegenüberstellung der
verschiedenen Projekte im Rahmen der unterschiedlichen Kriterien. Das Hauptkriterium für die auftretenden Verluste der Anlage sind die jahreszeitlich bedingten Teilverschattungen der PV-Fassadenanlage durch die sich südlich befindliche
Laubbaumgruppe. Die weiteren Kriterien für die PV-Integration, wie z.B. die Orientierung der Anlage weist lediglich eine geringe Abweichung von der optimalen
Südausrichtung (Süd +5°) auf, sowie der Einsatz von semitransparenten Glas/
Glas-Modulen, die eine starke Erwärmung der Solarzellen und -Module durch die
mögliche Hinterlüftung verhindern bzw. verringern, wirkt sich ebenfalls positiv
auf die zu erzielenden Jahreserträge (hier auf den Spezifischen Jahresertrag) aus.
[Die Semitransparenz beeinträchtigt jedoch nicht das Ergebnis des Spezifischen
Jahresertrages, worauf bereits in Kapitel 4 im allgemeinen Teil hingewiesen
wurde.]
Die Farbwahl (blaue polykristalline Solarzellen) wirken sich nicht negativ auf die
produzierten Jahreserträge aus - im Vergleich zum Beispiel des Umwelttechnologiezentrums mit hellgrauen Solarzellen, die den Spezifischen Jahresertrag
deutlich mindern (vgl. hierzu auch Balkendiagramme der `Toughness´-Kriterien in
Kapitel 4).
Dachintergration (Vordach) der Photovoltaikanlage
Bei dem erzielten Wert des Spezifischen Jahresertrages [682 kWh/(kWp
x a)] handelt es sich um den zweitschlechtesten Wert der gesamten
Dachintegrationsstudie, trotz der drei starren Winkelstellungen von 20°, 30°
und 35° der Photovoltaik-Anlage (vgl. hierzu Graphik A, Kapitel 4 und die
Vergleichsanalysen der Konklusion in Kapitel 5). Dieser geringe, unter dem
Durchschnitt der verglichenen Dachanlagen [797 kWh/(kWp x a)] liegende
Wert, wird trotz geringer Abweichung von der optimalen Orientierung der
PV-Anlage (Süd +5°) erzielt und trotz des Einsatzes von Glas/Glas-Modulen,
welche die Verluste durch Erwärmung der Solarzellen bzw. -Module deutlich
verringern, verzeichnet. Das Hauptkriterium für die starke Minderung des
Spezifischen Jahresertrages ist die auftretende Teilverschattung durch die
sich südlich befindlichen Bäume, jedoch im Winter geringere Verluste, da es
sich um Laubbäume handelt (vgl. Internetpräsentation zu den auftretenden
Verlusten). Ein weiterer Aspekt für den minderen Spezifischen Jahresertrag ist
10 / B.10
KMF-ZENTRUM / ERLANGEN
B.10
die Tatsache, daß - besonders im Vergleich der restlichen Dachanlagenbeispiele -,
der diffuse Anteil der Solarstrahlung zum Großteil fehlt, da das Vordach im oberen
Drittel der Rückseitenfassade (siehe Gebäudebeschreibung und Abbildungen)
angebracht ist und durch die darüberbefindliche Konstruktion und der restlichen
Dachkonstruktion ein Großteil des sonst mit einzubeziehenden Himmelsgewölbes
mit dem gesamten Anteil der diffusen Strahlung nicht für die
Photovoltaikgeneration zur Verfügung steht.
Südlich gelegener Standort [49° 36´N] im Vergleich der Beispiele der Studie.
Zu den Erläuterungen, Berechnungen und graphischen Darstellungen der Werte
für die Performance Ratio [PR] und [PRhoriz], siehe Kapitel 4 und 5.
BIBLIOGRAPHIE / KAPITEL 3
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
Detail, 04/2001, S. 750
Präsentationsposter - Unibauamt Erlangen, S. 1
Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen, PV-Anlage
Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen,
Gestaltung und Kunst
Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler, Blatt-Vordach
Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler erhalten, Blatt-Fassade
Präsentationsposter - Unibauamt Erlangen, S. 2
Quelle: Herr Hagenmaier; Universitätsbauamt Erlangen
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
- Prospekt der Solon AG, S. 24f,
- Photon: 1/2001, 2/2001,
- Detail 4/2001/ - Bau-Intern, Aug./2000,
- Bundesbaublatt 03/2001
ADRESSEN
Internetadresse:
http:// www.solar.e-technik.uni-erlangen.de/html/ Graphik2002-02-19.html
[Beipiel: Strahlungs- und Leistungskurve (Dach) vom 19.02.2002]
http:// www.solar.e-technik.uni-erlangen.de/Navigation/
(Messwerte / Bilder / Leistungskurven / etc.)
Ansprechpartner:
Universitätsbauamt Erlangen - Herr Hagenmaier:
Tel: 09131 - 85.24.959
Fax: 09131-85.24.977
E-mail: [email protected]
B.10 / 11
B.10
GIPV-BEISPIELE in Europa
Deutschland
Universität Erlangen / Regelungstechnik / Dr. Wurmthaler
Tel: 09131 - 852.71.32
E-mail: [email protected]
B.10 Nikolaus-Fiebiger-Zentrum / Klinisch-Molekularbiologisches ForschungsZentrum, Universität Erlangen:
Universitätsbauamt Erlangen
Herr Hagenmaier, Postfach 35 29, 91023 Erlangen /(Bohlenplatz 18)
Dr. Wurmthaler - Inst. f. Regelungstechnik/ Uni Erlangen
SOLON AG - Herr Triebel
Tel-direkt: 030 / 81 87 9-135 oder Zentral: 030 / 81.87.9-0
E-mail: [email protected]
oder: [email protected]
http://www.solonag.com
12 / B.10