FORTBILDUNDGSAKADEMIE MONT-CENIS / HERNEtuprints.ulb.tu-darmstadt.de/290/11/Anhang_B9_B10.pdf · 4 / B.9 B.9 GIPV-BEISPIELE in Europa B.9 / 5 Deutschland MONT-CENIS / HERNE B.9 1)

FORTBILDUNDGSAKADEMIE MONT-CENIS / HERNE

51° 32´ N / B.9

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GIPV-BEISPIELE in Europa B.9

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Deutschland MONT-CENIS / HERNE

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MONT-CENIS FORTBILDUNGSAKADEMIE / HERNE B.9 HERNE 51° 32` N Dach- und Fassadenintegration

Projekt Fortbildungsakademie Mont-Cenis

Büro- und Forschungsgebäude,

Standort Herne-Sodingen, Deutschland

Architekten Wettbewerb Jourda & Perraudin (Lyon)

Architekten Planung Jourda & Perraudin (Paris) mit HHS Planer +

Architekten BDA,

Hegger Hegger Schleiff Architekten (Kassel)

Bauherr Entwicklungsgesellschaft Mont-Cenis mbH

für das Innenministerium des Landes NRW

Fortbildungsakademie Herne, Stadt Herne,

Stadtwerke Herne AG

Gebäudetechnik: HL-Technik AG (Frankfurt/Main)

Tragwerksplanung: Schlaich Bergermann und Partner (Stuttgart)

Photovoltaikanlage Pilkington Solar International GmbH, Köln

Installierte Kapazität 1 MWp

Erzeugte Energie / Jahr 600.000 - 630.000 kWh/a

Ausführungsjahr 1999

Gebäudedaten

Fläche BGF keine Angaben

Gesamtkosten 15 Mio DM

Gebäudenutzung Fortbildungszentrum

Neu/Altbau Neubau

Photovoltaik

PV-Typologie Netz-Anschluß

Anwendungstyp Fassaden- und Dachintegration

Fläche 10.100 m2 (Gesamt)

Zellentechnologie-Typ Mono- und Multikristalline Siliziumzellen

Semitransparenz

Hersteller Zellen: Solarex, ASE-Zellen; Module:

FLABEG Solar GmbH

Veröffentlichungen

Zeitschriften Architectural Review, Okt. 1999, S. 52-54

Detail 1999/ 03/ S. 386-389

Sonderveröffentlichung Photon-Magazin 1999

Bücher Solar Energy in Architecture, (Thomas Herzog)

Photovoltaik und Architektur,

(Humm/Toggweiler)

Abbildungen Lageplan, Ansichten / Innenraumansichten

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1) Beschreibung

¬ Allgemein

Grüne Akademie: „A new government training centre in the Ruhr is a para-

digm 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 Zukunfts-

fähigkeit / 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 landschaft-

lich 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 unter-

schiedlicher Weise in seine Spektralfarben auflösen.[siehe Detail 1999/ 03/ S. 386- 389]

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Holzterrassen, Pflanzen und Wasserflächen sorgen für ein mediterranes Flair und

bieten Tagungsteilnehmern der Akademie sowie den Anwohnern einen inspirie-

renden Aufenthaltsbereich. [3][siehe Detail 1999/ 03/ S. 386- 389]

3) Fakten / Projektdaten

HERNE

¬ Breitengrad 51° 32` N

Meereshöhe ca. 155 m ü. NN [Essen]

¬ Globalstrahlung / a 969 kWh/m2 a* [Essen]

¬ Sonnenstunden 1.494 h/a [Essen]

¬ Topographie: Ebenes Gelände

¬ Verschattung: Lediglich Teilverschattungen am Vormittag

(10.00 h -10.30 h) laut Aussage des PV-Herstellers

¬ Ausrichtung Gebäude: in SW-Richtung orientiert

Die Photovoltaik-Module sind in der

Südwest-Fassade, sowie im Dach integriert.

¬ Energiekonzept 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 beein-

trächtigen 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 Was-

serbereichen erzielt. Beide Faktoren vermitteln ein „mediterranes Mikroklima“ in

dem großflächigen Glaskomplex.

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ORIENTIERUNG / GEBÄUDE

Das Gebäude ist in Südwest-Richtung orientiert (Süd -45°). Die Photovoltaik-

Module 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 regen-

dicht sein und können in einfacher Bauweise erstellt werden.“ Große Teile ihrer

Erschließung wurden in die Halle verlegt und somit werden beheizte Flächen ein-

gespart. 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 so-

zialen 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: • monokristalline Zellen (schwarz)


über den Dächern der Innengebäude

• multikristalline Zellen (blau)


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über den Dächern der Innengebäude

Fassade: - ASE monokristalline Zellen (blau, nicht

strukturiert), 56% Belegungsdichte /

Einsatzgebiet: Süd/West Fassade [5], [6] [ Arch. Review, oct. 1999/ S. 52] , [ Information Fr. Bolling, Flabeg, PV-Kenn-

daten

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 Gesamtmo-

dulfläche 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 Energie-

gewinnung 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 Photo-

voltaikmodule mit einer Dichte von 86% verlegt und sorgen somit für den nötigen

Sonnenschutz. Am Übergangsbereich „zu den klaren Glasflächen wurden die Ab-

stände 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 aus-

reichend 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 semitrans-

parenten 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°

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¬ 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 / multi- und monokristallin /

semitransparente Module /

[insges. fünf verschiedene Typen]

¬ Hersteller / Zellen/Dach - SOLAREX: monokristalline Z. (blau)

- ASE: monokristalline Z. (schwarz)

multikristalline Z. (blau)

¬ Hersteller / Module Flabeg Solar [ehem. Pilkington Solar]

¬ Neigung der Module 5 °

¬ Ausrichtung / PV Süd -45° [SW]

¬ Abschattung nein

¬ Wirkungsgrad/Module (optimal) 12,8 %

¬ Wirkungsgrad/Module (praktisch) keine Angaben

¬ PV-Fläche (F) / Dach 9.300 m2

¬ PV-Dach-Standardmodul: 1,16 m x 2,78 m

¬ Anzahl PV-Dachmodule 2905

¬ Belegungsdichte 86% - 63% (Randbereich)

¬ Lichtdurchlässigkeit / Module 12% - 43%

[100 - 86 = 14% - 2%= 12%]

¬ Farbe der Solarzellen blau / schwarz

¬ Leistung / Modul 250 Wpeak

¬ Gesamtleistung 930 kWpeak

¬ Energie-Ertrag / Jahr 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 / Multikristallin/ semitransparent

¬ Hersteller/ Zellen/Fassade ASE: monokristalline Zellen

¬ Hersteller / Module Flabeg Solar [ehem. Pilkington

Solar]

¬ Neigung der Module 90 °

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¬ Ausrichtung Fassadenmodule SW

¬ Wirkungsgrad Zellen (optimal) 16,0 %

¬ Wirkungsgrad Zellen (praktisch) keine Angaben

¬ PV-Fläche (F) / Fassade-SW 780 m 2

¬ PV-Fassaden-Standardmodul: 1,16 m x 2,40 m

¬ Anzahl PV-Fassadenmodule 280

¬ Belegungsdichte 56%

¬ Farbe der Solarzellen blau [nicht strukturiert]

¬ Leistung / Modul 250 Wp /Modul

¬ Gesamtleistung 70 kWpeak

¬ Energie-Ertrag / Jahr 30.000 - 31.500 kWh/a

[entspr.: ca. 5% des Gesamtertrages]

¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp 11,14 % [bez. auf Modulfläche]

¬ Spezifischer Jahresertrag [kWh/a] / [kWp] 439 kWh/ (kWp x a)

[Fassade / Süd-West-Orientierung]

GESAMT / FASSADE UND DACH

¬ Hersteller / Zellen Dach - SOLAREX: monokristalline Z. (blau)

- ASE: monokristalline Z. (schwarz)

multikristalline Z. (blau)

Fassade ASE: monokristalline Zellen

(blau/ nicht strukturiert)

¬ Hersteller / Module Flabeg Solar [ehem. Pilkington Solar]

¬ Dachfläche gesamt: 12.600 m2

¬ Modulfläche Dach: 9.300 m2

¬ Modulfläche Fassade: 780 m2

¬ Modulfläche Gesamt (Dach+Fass) 10.080 m2

¬ PV-Dach Standardmodul: 1,16 m x 2,78 m

¬ PV-Fassade Standardmodul: 1,16 m x 2,40 m

¬ Anzahl PV-Dachmodule: 2905

¬ Anzahl PV-Fassadenmodule: 90

¬ Anzahl modulare Wechseltrichter ca. 600

¬ Wirkungsgrad monokristalline Solarzellen 12,8%

¬ Wirkungsgrad polykristalline Solarzellen 16,0%

¬ Neigung Dachmodule: 5°

¬ Neigung Fassadenmodule: 90°

¬ Ausrichtung / PV- Dach/Fassade SW / Süd -45°

¬ Leistung je Modul: 250-416 Wpeak

¬ Gesamtleistung: 1 MWpeak

¬ Energie-Ertrag / Jahr 600.000-630.000 kWh/a

Prognostizierter Ertrag (Planung) 700.000 kWh/a

¬ Effizienz F / kWp 12,6 % [bez. auf Modulfläche] ¬ Spezifischer Jahresertrag [kWh/a] / [kWp] 615 kWh/ (kWp x a)

[Dach + Fassade] [Detail 1999/ 03/ S. 387]

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Alternativ:

¬ Ausrichtung Fassaden-/ Dachmodule SW-Ausrichtung / Süd -45°

¬ Mittlere Einstrahlung: 969 kWh/ m2a *

¬ Energieangebot: 750.000 kWh/a **

¬ Jährlicher Gesamtenergie-Ertrag 600.000-630.000 kWh/a

Prognostizierter Ertrag (Planung) 700.000 kWh/a

¬ Kohlendioxid (CO2) Ersparnis: 390 t/a - 409 t/a

Ehem. prognostiziert 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 (multi-

kristalline 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 CO2-

Emission 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 ge-

zeigt 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]

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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 verschie-

denen 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 Fassaden-

integration 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 Wech-

selrichter, 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 wich-

tiges 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 Zu-

kunft neue Wege und Bereiche in der Architektur und deren Gestaltung eröffnen

und die dementsprechenden Weiterentwicklungen im Bereich der Photovoltaik-

technologie, 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.

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GIPV-BEISPIELE in Europa B.9 Deutschland

LITERATUR / HERNE

Zeitschriften - Architectural Review, Okt. 1999, S. 52-54

- Detail 1999/ 03/ S. 386-389

- Sonderveröffentlichung

Photon-Magazin 1999

Bücher - Solar Energy in Architecture,

Thomas Herzog, Prestel Verlag, 1996

BIBLIOGRAPHIE

[1] Architectural Review, 10/1999/ S. 51

[2] Architectural Review, Okt. 1999/ S. 52-54

[3] Detail 1999/ 03/ S. 386- 389

[4] Detail 1999/ 03/ S. 387

[5] Architectural Review, Okt. 1999/ S. 52

[6] Information: Fr. Bolling, Flabeg, Photovoltaik-Kenndaten

[7] Detail 1999/ 03/ S. 386

[8] Detail 1999/ 03/ S. 387

[9] Detail 1999/ 03/ S. 387

[10] 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

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

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Deutschland KMF-ZENTRUM / ERLANGEN

B.10

2 / B.10


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B.10

KMF (NIKOLAUS-FIEBIGER-) ZENTRUM B.10 ERLANGEN 49° 36` N Dach- / Fassadenintegration, 1998/2000

Projekt Nikolaus-Fiebiger-Zentrum, Klinisch-Molekular-

biologisches Forschungszentrum (KMFZ) /

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Standort Erlangen, Glücksstraße 6

Architekten Universitätsbauamt Erlangen, Herr Präg

Bauherr Freistaat Bayern/Universitätsbauamt Erlangen,

Bohlenplatz 18, D-91054 Erlangen

Gebäudetechnik IB Stauber & Heimbach, Würzburg

Fachplanung Institut für Regelungstechnik zusammen mit

Universitätsbauamt und Lehrstuhl für Angewandte

Physik

Ausführung SOLON AG für Solartechnik, Berlin (PV-Anlage)

Tragwerksplanung IB Rieger & Brandt, Nürnberg

Installierte PV-Kapazität 22,5 kWp (PV-Vordach)

(Nennleistung) 7,27 KWp (Fassade - Solarjalousie)

Erzeugte Energie / Jahr ca. 15.000 kWh/a (Photovoltaik-Dach)

ca. 3100 kWh/a (Solarmarkise)

Planung 1996

Inbetriebnahme 1998 (PV-Vordach); 2000 (PV-Fassade)

Gebäudedaten

Bruttogrundrißfläche 6.897 m2

Bruttorauminhalt 28.356 m3

Gesamtbaukosten 39,9 Mio. DM

Gebäudenutzung Forschungsinstitut / Universität, Neubau

Photovoltaik

PV-Typologie Netz-Anschluß

Anwendungstyp Fassadenintegration / Solarmarkise, nachgeführt

Fläche (PV-Vordach) 214 m2 / Solarmarkise - feststehend (20°/30°/35°)

Fläche (PV-Fassade) 115 m2 / Solarjalousie - nachgeführtes System

Fläche (Gesamt/PV) rd. 329 m2

Zellentechnologie-Typ Polykristalline ASE-Solarzellen/ Glas-Glas-Laminat

Hersteller Solon AG, Berlin

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

Photovoltaikintegration, Nikolaus-Fiebiger-Zentrum, Erlangen

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B.10

1) Beschreibung

• 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 Solar-

stromanlagen - eine Solarmarkise, als Vordach, und eine Solarjalousie, als ein-

achsig 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 vierge-

schossigen 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 orien-

tierte, 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

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)

¬ Photovoltaikanlage

„Die Anlage besteht aus zwei verschiedenartig in die Architektur integrierten und

auch von der Funktionsweise sich unterscheidenden Komponenten“: dem abge-

setzten 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](Präsentationsbroschüre zur Einweihung- Unibauamt Erlangen, PV-Anlage)

¬ Gestaltung

„Für den Ausbau des Forschungszentrums wurde ein Farb- und Gestaltung-

konzept 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](Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen, Gestaltung und 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 )

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Einachsig nachgeführte PV-Lamellenkonstruktion (schwarz gekennzeichnete Flächen)

Vordach- und Fassadenintegration der Photovoltaik

PV-Lamellen / Fassade, Nahansicht (unten)

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3) Fakten / Projektdaten

ERLANGEN

¬ Breitengrad 51° 28´ N / Sonnenhöchststand: 63, 85°

Meereshöhe 280 m ü. NN

¬ Globalstrahlung / a 1072 kWh/ m2 a [Photon Spezial 2002]

(Mittelwert 1981-2000)*

¬ Topographie Flachland (am Rande eines Mittelgebirges) ¬ Verschattung Verschattung der Photovoltaik durch Bäume und

Dachkonstruktion

¬ Ausrichtung O-W-Ausrichtung des Gebäudes

Photovoltaik ist südorientiert (Süd +5°)

¬ Energiekonzept 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 schattenspenden-

den und lichtdurchlässigen Schirm vor der Glasfassade des Gebäudes. Beson-

derheit sind dabei die Punkthalterungen aus Edelstahl, die eigens in (der Solon-)

Engineering-Abteilung entwickelt wurden. Die Glas/Glas-Module in laminatbau-

weise 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 For-

schungszentrums Erlangen wurde um eine Schadowvoltaikanlage in der Südfas-

sade 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 unterschied-

lichen Integrationsformen.

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¬ 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 Gebäu-

de 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 Wir-

kung. 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)

¬ Photovoltaikanlage - Fassade (Solarjalousie) / Details

„Zusätzlich zu dieser »Solarmarkise« kommt noch eine weitere Photovoltaikan-

lage 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 poly-

kristallinen Zellen, wurde auf das Gebäuderaster abgestimmt und ist an die ohne-

hin 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 Licht-

absorption 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 kon-

tinuierlich dem Sonnenstand einachsig nachgeführt. So wird ein Optimum an Ta-

geslichteinfall, 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%

PV-Lamellen / Fassade

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höheren elektrischen Solarwirkungsgrad gegenüber der feststehenden Photo-

voltaikanlage. Nachts und bei Sturm werden die Glaslamellen waagerecht ge-

fahren, um den Winddruck auf die »Solarjalousie« zu reduzieren. Der Jahesener-

gieertrag 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)

¬ 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 Umgebungs-

bedingungen - 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 Zukunftstechnolo-

gie 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 Vordach-SOLARMARKISE (Süd-Orientierung)

¬ PV-Typ / Polykristalline ASE-Solarzellen

¬ Hersteller SOLON AG Berlin

Detail der Fassaden-PV-Lamellen, bewegliches System, einachsig nachgeführte Anlage

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¬ Neigung der Module 20° / 30°/ 35° in 3 Zeilen, starr

¬ Ausrichtung 5°

¬ Abschattung Teilverschattung

¬ Reflektivität 0,2

¬ Wirkungsgrad-Zellen Keine Angaben

¬ PV-Fläche (F) /Solarmarkise(gesamt) ca. 214,2 m2

¬ PV-wirksame Fläche 184,8 m2

¬ Farbe der Solarzellen dunkelblau (polykristalline Struktur)

¬ Modulfläche 1,19m x 1,50m = 1,79 m2

¬ Solarzellen 11x14 Zellen (100 x 100mm)

¬ Zellen pro Modul 154

¬ Anzahl der Module 120 Stück

¬ Gesamtzellenanzahl 18.480

¬ Wechselrichter 12

¬ Leistung / Modul 7.200 Wpeak

¬ Nennleistung (Vordach) 22 kWpeak

¬ Jahresenergieertrag 15.000 kWh/a

¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp 9,73 bzw. 8,4% [Bez.: Modul- / Zellenflä.]

¬ Spezifischer Ertrag/a [KWh/a] / [kWp] 681,82 kWh / (kWp x a)

[Dach / Süd-Orientierung]

Photovoltaikanlage Fassade-SOLARJALOUSIE (Süd-Orientierung)



¬ Anordnung der Module 4+6+4 Zeilen; einachsig drehbar,

dem Sonnenstand nachgeführt

¬ Neigung der Module 0-90°

¬ Ausrichtung 5°

¬ Abschattung Teilverschattung


¬ Wirkungsgrad-Zellen (optimal) Keine Angaben

¬ PV-Fläche (F) /Solarjalousie(gesamt) 115,43 m2

¬ PV-wirksame Fläche ca. 58,8 m2


¬ 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


¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp 15,82% bzw. 8,09 %

[Bez.: Modul- bzw. Zellenfläche]

¬ Spezifischer Ertrag/a [KWh/a]/ [kWp] 426,41 kWh / (kWp x a)

[Fassade / Süd-Orientierung]

Schnitt, mit Vordachdetail

Detail der Vordachkonstruktion mit den PV-Modulen in den Winkelstellungen: 20°/30°/35°

Photovoltaikmodule - Vordachkonstruktion (schwarze Fläche)

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Basisdaten Gesamt (Dach+ Fassade) (Süd-Orientierung)



¬ Neigung der Module 20° / 30°/ 35° (starr) und (0°-90°):

einachsig nachgeführtes System

¬ Ausrichtung 5°

¬ Abschattung Teilverschattungen


¬ Wirkungsgrad (optimal) Keine Angaben

¬ Wirkungsgrad (praktisch) Keine Angaben

¬ PV-Fläche (F) / Photovoltaik-Dach) 214,2 m2

Fläche (Solarjalousie/nachgeführt) 115,43 m2

Fläche (Gesamt/PV) 329,63 m2


¬ Gesamtnennleistung 29,27 Wpeak (22 +7,27)


¬ Effizienz F (Fläche) / Leistung kWp 11,24% bzw. 8,32%

[Bez.: Modul- / aktive Zellenfläche]

¬ Spezifischer Ertrag/a [KWh/a] / [kWp] 618,4 kWh / (kWp x a)

[Fassade +Dach/ Süd-Orientierung]

Alternativ

¬ Ausrichtung der

Fassaden- und Dachmodule 5 ° (Abweichung von Süd)

¬ Globalstrahlung / a 1072 kWh/ m2 a *

¬ PR (Dach): 64% PR (Fassade): 36%

¬ PRhoriz (Dach): 64% PRhoriz (Fassade): 40%

PRhoriz (GesamtD+F): 56%

¬ Erzeugte Energie / Jahr 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 388.000 DM / ca. 16.500 DM/kWp

(brutto)

¬ Gesamtbaukosten/SOLARJALOUSIE 378.000 DM / ca. 49.000 DM/kWp

(brutto)

Photovoltaik-Kosten (gesamt) rd. 780.000,-- DM [8]

(beide Anlagen, keine Differenzierung möglich) Quelle: Herr Hagenmaier (Universitätsbauamt Erlangen

Installationen (Material + Arbeitslohn) keine Angaben

Arbeitslohn keine Angaben

Photovoltaiklamellen an der Fassade, einachsig dem Sonnenstand nachgeführt

Semitransparente PV-Module von innen

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Zu den genannten Bereichen waren stehen leider keine Angaben zur Veröffent-

lichung 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 Disserta-

tionsstudie, 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 Sonnen-

verlauf nachgeführten Photovoltaik-Anlage sind mehrere Faktoren verantwort-

lich - wie auch in der Konklusion erläutert wird in der Gegenüberstellung der

verschiedenen Projekte im Rahmen der unterschiedlichen Kriterien. Das Haupt-

kriterium für die auftretenden Verluste der Anlage sind die jahreszeitlich beding-

ten Teilverschattungen der PV-Fassadenanlage durch die sich südlich befindliche

Laubbaumgruppe. Die weiteren Kriterien für die PV-Integration, wie z.B. die Ori-

entierung 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 Umwelttech-

nologiezentrums 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

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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] Detail, 04/2001, S. 750

[2] Präsentationsposter - Unibauamt Erlangen, S. 1

[3] Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen, PV-Anlage

[4] Präsentationsbroschüre zur Einweihung; Unibauamt Erlangen,

Gestaltung und Kunst

[5] Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler, Blatt-Vordach

[6] Info-Blatt-Solon, von H. Wurmthaler erhalten, Blatt-Fassade

[7] Präsentationsposter - Unibauamt Erlangen, S. 2

[8] 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

ADRESSENInternetadresse:

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]

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GIPV-BEISPIELE in Europa B.10 Deutschland

Universität Erlangen / Regelungstechnik / Dr. Wurmthaler

Tel: 09131 - 852.71.32


B.10 Nikolaus-Fiebiger-Zentrum / Klinisch-Molekularbiologisches Forschungs-

Zentrum, 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


oder: [email protected]

http://www.solonag.com

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