FORTBILDUNDGSAKADEMIE MONT-CENIS / HERNE
Transcrição
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 �������� 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������������� �������������������������� ��������������������������� ���������������������������� ��������������������� ��������������������������� voltaikmodulen zu bilden und so eine »Solarmarkise« entstehen zu lassen,“ und ����������������������������� ��������������������������� ������������������� ������������������������������ diese stellt eine der beiden installierten PV-Anlagen dar. [1] ��������������������������� ������� ���������������������� (Detail 04/2001, S. 750ff) ���������������������������� ������������������������� ������������������������������ ��������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ���������������������������� ����������������������������� ������������������������ �������������������������� ���������������������������� ��������������������� ��������������������� ����������������������� �������� ��������������������� ������������������������������� ��������������������������� ���������������������������� ����������������������������� ��������������������������� ������������������������� ������������������������ ��������������������������� ���������������������������� ����������������������������� (Präsentationsbroschüre zur Einweihung- Unibauamt Erlangen, PV-Anlage) ������������������������ ������������������������ �������� ��������������������������� ���������������������������� ����������������������� ������������������������������ ������������������������ ������������������������������ ��������������������������� ������������������������� �������������������������� �������������������������� ���������������������� ��������������������������� ��������������������������� (Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen, Gestaltung und ��������������������������� ������������������������� ��������������������������� ���������������������������� ����������������������������� ��������������������������� ��������������������������� ¬ 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 �������������������� Büdel aus Nürnberg).“ [4] (Präsentationsbroschüre zur Einweihung- Unibauamt Erlangen, Gestaltung und Kunst ) 4 / B.10 �� 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