TEIL C

Solarhäuser und solare Bauelemente (2014 B)

Als nächstes folgt eine Reihe von Umsetzungen, die in diesem Jahr erfolgt sind.

Im Januar 2014 stellt das Architekturbüro Studio Apxe aus Sofia ein neues Haus vor, das mehr Energie erzeugt als es verbraucht. Das Designteam Georgi Nikolov, Silvia Draganova und Boshko Takov nennt nachhaltige Entwicklung und Energieeffizienz als die wichtigsten Designschwerpunkte, um ein großes, einstöckiges Haus in einer grünen Landschaft zu bauen, ohne daß es zu auffällig wirkt: „Wir schaffen organische Architektur, aber wir sind keine Bio-Extremisten.“

Das als hocheffizientes und nachhaltiges Gebäude konzipierte Haus in Kladnica, Bulgarien, setzt auf einer Fläche von 970 m² auf lokale Materialien wie Stein und Holz sowie leichte Stahl- und Holzkonstruktionen, während Beton nur sparsam verwendet wurde. Die Hauptwohnbereiche sind über einer Garage auf Straßenniveau in den Fels gehauen und von den kälteren Wirtschaftsräumen getrennt, um Wärmeverluste zu minimieren. Zudem wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um das Haus so effizient wie möglich zu gestalten, darunter dreifach verglaste Fenster, Superisolierung und ein mechanisches Belüftungssystem mit Wärmerückgewinnung zur Kontrolle der Innenraumluftqualität.

Die Biomasseheizung trägt zur Senkung des Energiebedarfs bei, während 50 PV-Module auf dem Dach eine jährliche Energieerzeugung von 52 kWh pro Quadratmeter ermöglichen. Der erzeugte Strom wird in Batterien gespeichert, Überschüsse ins Netz eingespeist. Außerdem heizen zwölf Solarkollektoren im Sommer das Schwimmbad und speisen im Winter in die Heizungsanlage ein.

Das Haus erfüllt die Passivhaus-Standards und hat zudem den Plus-Energie-Standard erreicht. Die Kosten für die Erreichung des Passivhausstandards betrugen 5,93 % der gesamten Baukosten, während weitere 9,24 % der Gesamtkosten für den Plus-Energie-Standard investiert wurden. Die Investitionskosten werden mit 953 € pro Quadratmeter angegeben.

Aus Aix-in-Provence in Frankreich wird im März über den Prototyp eines ‚Pop-Up‘-Hauses berichtet, das von dem Marseiller Architektur- und Designstudio MultiPod Studio entwickelt wurde. Es handelt sich um ein modulares Passivhaus, das aus patentierten Baumaterialien hergestellt wird, darunter expandierter Polystyrolschaum und Laminat-Verkleidungsschichtholz. Diese Materialien werden in großen Blöcken geliefert und können wie Lego-Steine zusammengesetzt und mit langen, maßgefertigten Holzschrauben verbunden werden, um Wände, Decken und Böden zu bilden.

Das  1.615 m² große Haus benötigt keine Fundamente und kann innerhalb von vier Tagen mit einfachen Werkzeugen aufgebaut werden. Es ist nicht nur leicht, sondern auch kostengünstig und kann leicht recycelt oder an einem anderen Ort wiederaufgebaut werden. Es ist auch sehr energieeffizient, da es eine hervorragende Wärmedämmung bietet. Die Baukosten liegen bei etwa 200 € pro Quadratmeter. Darin enthalten sind die Arbeitskosten, nicht aber die Kosten für die Außen- und Innenausstattung, die Elektro- und Sanitärarbeiten, die Heizung usw. Es besteht die Möglichkeit, das Dach mit Vegetation oder Sonnenkollektoren auszustatten.

Ebenfalls im März erscheinen Meldungen darüber, daß der Pariser Eiffelturm zum 125. Jahrestag des Baus konstruktiv saniert wird. Durch einen Glasboden auf der ersten Plattform bekommt man aus 57 m Höhe einen tiefen Blick nach unten. Daß dieses Bauwerk hier erwähnt wird, hat aber einen anderen Grund, denn es wird mit Hilfe von Solarmodulen und Windturbinen auch umweltfreundlicher. Diese sollen die Hälfte des Warmwasserbedarfs decken und jährlich etwa 8.000 kWh Strom produzieren.

Die Renovierung durch das französische Architekturbüro Moatti-Rivière, die 2012 begonnen wurde, soll noch in diesem Jahr abgeschlossen werden. Die Kosten des Projekts belaufen sich auf 34,6 Mio. $ und umfassen den Abriß und Wiederaufbau der Eiffel- und Ferrié-Pavillons im ersten Stock, in denen sich das Empfangszentrum, Geschäfte und ein Restaurant befinden, die Erweiterung des Hauptempfangsbereichs sowie die Installation von Glasböden und Balustraden.

Darüber hinaus wird die erste Etage mit nachhaltigen Elementen wie einer LED-Beleuchtung und Solarzellen ausgestattet. Vier Windräder mit vertikalen Achsen werden eine Turbine für die Trinkwasserversorgung antreiben, und ein Abflußsystem wird für die Sammlung von Regenwasser genutzt. Das Ziel des Projekts ist es, die erste Etage des Wahrzeichens in ein unterhaltsames Sinnes- und Lernerlebnis zu verwandeln und gleichzeitig die Energieeffizienz des Turms zu verbessern.

Aus Rotterdam wird in diesem Monat über die Neueröffnung des Hauptbahnhofs der niederländischen Hafenstadt berichtet, dessen Umgestaltung durch Benthem Crouwel Architects, MVSA Architects und das Landschaftsplanungsbüro West 8 durchgeführt wurde. Der bereits 1957 erbaute Bahnhof Rotterdam Centraal Station, der täglich etwa 110.000 Menschen befördert, war dringend renovierungsbedürftig, zumal die Zahl der täglichen Reisenden bis 2025 auf 323.000 ansteigen soll.

Zukünftig verfügt der Bahnhof über ein auffälliges Stahlvordach und eine moderne Innenausstattung, die sich gut in die Stadtlandschaft einfügen. Der nördliche Eingang ist bescheidener gestaltet, um sich in die historische Umgebung einzufügen, während der dramatische Eingang im Süden mit den Hochhäusern der Stadt konkurriert. Der Bahnhof ist mit Glas und Holz verkleidet und verfügt über eine einladende Umgebung mit Holzbalken und roten Bodenplatten.

Ein Glasdach läßt natürliches Licht herein, während Treppenhäuser und Aufzugsschächte das Licht bis in die untersten Etagen eindringen lassen und hochtransparente Solarzellen auf dem Dach Schattenmuster erzeugen, die sich im Laufe des Tages verändern. Der Bahnhof bietet zudem Parkplätze für Autos und Fahrräder, und die PV-Anlage, die mehr als ein Drittel des gesamten Daches bedeckt, wird schätzungsweise 320 MWh Strom pro Jahr erzeugen.

Der japanische multinationale Konzern Honda hat weiht im März das Smart Home US ein, das sich auf dem West Village Campus der University of California, Davis befindet. Das Haus, mit dessen Bau im April 2013 begonnen wurde, wird zukünftig als Wohnhaus für ein Mitglied der UC Davis-Community dienen.

Das Honda Smart Home US demonstriert Technologien, die ein Wohnen und Transportieren ohne externe Energie ermöglichen. Das Haus kann mit seiner 9,5 kW Photovoltaikanlage auf dem Dach mehr Energie erzeugen, als es jährlich verbraucht, einschließlich genug Strom, um einen Honda Fit EV für den täglichen Arbeitsweg zu betreiben. Insgesamt benötigt es weniger als die Hälfte der Energie eines ähnlich großen neuen Hauses in der Region. Das Haus ist außerdem dreimal so wassersparend wie ein typisches US-Haus.

Ein 10 kWh Batteriespeichersystem in der Garage und das Honda Home Energy Management System (HEMS) optimieren die Stromerzeugung und den -verbrauch und verbessern die Zuverlässigkeit der Versorgung durch die automatische Reaktion auf Bedarfssignale und Bereitstellung von anderen Netzdiensten. Es wird erwartet, daß das Gebäude im Laufe eines Jahres einen Überschuß von 2,6 MWh an Strom erzeugt.

Im Boden unter dem Hinterhof befinden sich zudem acht 6 m tiefe Bohrungen, die es einer geothermischen Wärmepumpe ermöglichen, die relativ stabile Wärmesenke des Bodens zu nutzen, um die Böden und Decken des Hauses das ganze Jahr über zu heizen und zu kühlen.

Im Mai wird ein neues Gebäude in Tel Aviv eingeweiht, das als das „grünste im Nahen Osten“ bezeichnet wird. Die in Zusammenarbeit von Geotectura Studio und Axelrod Grobman Architects entworfene Porter School of Environmental Studies (PSES) der Universität Tel Aviv setzt in die Tat um, was sie in Bezug auf die dort durchgeführten Umweltstudien predigt. Das Gebäude bietet nicht nur Räume für Bildung und Lernen sondern ist selbst ein ‚lebendes Labor‘, in dem die Nutzer und Besucher die darin installierten Umwelttechnologien untersuchen können.

Die Temperatur im Gebäude wird durch eine mit Solarenergie betriebene Klimaanlage und eine für die örtlichen Gegebenheiten optimierte Bauweise geregelt. Neben einem begrünten Dach verfügt das Gebäude über eine ‚EcoWall‘, die ein ästhetischer wie auch funktioneller Teil der Umweltbemühungen ist. Die Schatten spendende Fassade bietet im Atrium Schutz vor der Sonne, nutzt aber auch die Südausrichtung des Gebäudes, indem sie eine Reihe von PV-Paneelen beherbergt, die die Klimaanlage des Bauwerks betreiben.

Als besonders auffälliges Teil seines Designs verfügt das PSES-Gebäude über ein elliptisches Kapsel-Element, das im Atrium des Gebäudes aufgehängt ist und aus der Fassade herausragt. In der Kapsel befinden sich ein Workshop und ein Besprechungsraum mit modernster Multimediatechnik. Dem entspricht auch die äußere Oberfläche der Kapsel, die mit LEDs bedeckt ist, welche Umweltinformationen anzeigen, z.B. die Energiestatistiken des PSES-Gebäudes selbst oder die aktuellen Schadstoffwerte in Tel Aviv.

Im Juni 2014 wird in Atlanta im US-Bundesstaat Georgia das Center for Civil and Human Rights (CCHR) für die Öffentlichkeit geöffnet, das von den Büros Antoine Predock Architect PC und Moody Nolan entworfen wurde und auf dem Design des Architekten Philip Freelon basiert. Es ist ein Museum, das den Errungenschaften der Bürgerrechtsbewegung in den USA und der breiteren weltweiten Menschenrechtsbewegung gewidmet ist.

Das Gebäude zielt auf die Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe, die Nutzung der Erdmasse für den Wärmeaustausch und die Zufuhr von Frischluft ab. Die nachhaltige Architektur umfaßt ein begrüntes Dach, das als Kühlsystem für das Gebäude dient, sowie eine Anordnung der Photovoltaik-Paneele (vermutlich in der Fassade), so daß sie eine günstige Sonnenausrichtung haben.

Daneben gibt es verschiedene andere umweltfreundliche Merkmale, wie z.B. die Speicherung und Filterung von Regenwasser.

Ebenso wird in diesem Monat in Nordrhein-Westfalen der erste klimaneutrale Bahnhof Europas eröffnet, der  4,3 Mio. € gekostet hat, von denen 1 Mio. € aus EU-Projektmitteln stammt. Der Bahnhof Kerpen-Horrem liegt auf der Strecke zwischen Köln und Aachen und wird von der Deutschen Bahn als ein ‚Modell für die Zukunft‘ bezeichnet.

Zu den Besonderheiten gehören Solarstrom-, Solarwärme- und Erdwärmeanlagen, die für Energie, Heizung und Kühlung sorgen. Auf dem begrünten Dach wird Regenwasser für die Toiletten gesammelt, und zur Beleuchtung wird viel Tageslicht genutzt. Außerdem kommt hier auch erstmals ein neues Informationssystem zum Einsatz, bei dem Kunden per Videoverbindung mit einem Bahn-Mitarbeiter sprechen und zum Beispiel Reiseverbindungen erfragen können.

Das Unternehmen plant im Rahmen des Programms ‚Grüner Bahnhof‘ bereits die nächste klimaneutrale Station in der Lutherstadt Wittenberg in Sachsen-Anhalt. Die Bauarbeiten dort sollen nächstes Jahr beginnen und 2017 abgeschlossen werden.

Ende Juni bis Mitte Juli findet in Versailles, Frankreich, der diesjährige Solar Decathlon Europe (SDE 2014 en France) statt, dessen Fokus diesmal auf den Themen Verdichtung, Mobilität und Mäßigkeit liegt. Aus den vielen Skizzen und technischen Entwürfen aus aller Welt waren Ende 2012 letztlich 20 Projekte ausgewählt worden, die vom SDE mit jeweils 100.000 € gefördert wurden und in die zweite Phase des Wettbewerbes eintreten durften.

Nach einer anderthalbjährigen Plan- und Bauphase folgte der dritte Wettbewerbsabschnitt, bei dem die Häuser in einem Pop-up Dorf, dem ‚Solar Village‘, errichtet werden. Neben zahlreichen europäischen Prototypen sind Häuser aus Indien, Taiwan, Japan, den USA, Mexiko, Thailand und Costa Rica am Start. Deutschland ist mit Teams der Fachhochschule Frankfurt am Main, der Fachhochschule Erfurt (gemeinsam mit der Rhode Island School of Design und der Brown University) und dem Team Rooftop, einer Kollaboration der TU Berlin und der Universität der Künste Berlin (UdK), überdurchschnittlich stark vertreten.

Mit dem 1. Preis ausgezeichnet wird das italienische Team RhOME for denCity, das aus Studenten, Professoren und Forschern der Fachbereiche Architektur, Ingenieurwesen und Wirtschaftswissenschaften der Università degli Studi Roma Tre und einer Abteilung des Politecnico di Milano besteht. Ausschlaggebend für den Gewinnerentwurf sind Zielgruppen, die derzeit vom Immobilienmarkt in Rom vernachlässigt werden: Singles, Zeitarbeiter, junge Paare und ältere Menschen.

Als Lösung hat das Team eine 60 m² große Wohnung entworfen, die das oberste Stockwerk eines vierstöckigen Wohnkomplexes darstellt, der im Stadtteil Tor Fiscale in Rom geplant ist. Um den Bewohnern ein kühles Klima zu verschaffen, verfügt die Wohnung über reichlich natürliche Belüftung in Form von sorgfältig plazierten Fenstern, die eine Querlüftung ermöglichen. Zwei Loggias oder Galerien öffnen sich nach außen und lassen Raum für zukünftige Erweiterungen. Die Struktur ist um einen inneren Kern zentriert, der von der Küche, dem Wohnzimmer und dem Schlafzimmer umgeben ist.

Die Wohnung ist zudem mit einer Photovoltaikanlage ausgestattet, die das gesamte Dach und einen Teil der Fassade bedeckt und sich automatisch um bis zu 15° verstellen läßt, um die bestmögliche Sonneneinstrahlung zu erhalten.

Der zweite Platz des internationalen Wettbewerbs geht an das Team Atlantic Challenge aus Nantes, Frankreich, zu dem ENSA Nantes, ESB, Audencia Group, Audencia Nantes, Ecole des Mines Nantes, ISSBA, IUT Nantes, Architectes Ingénieurs Associés, Atlansun, Institut des Matériaux Jean Rouxel, Medieco, Novabuild, SAMOA und SCE gehören. Dieses Team will der Zersiedelung der Landschaft entgegenwirken, indem es  bestehende Strukturen wiederverwendet, um neuen Wohnraum in der Vertikalen zu schaffen, anstatt sich weiter in die Nachbarschaft auszudehnen.

Im Zuge des Projekts Solar Philéas wird ein 120 Jahre altes Gebäude (Cap 44) saniert, das Teil des städtischen Erbes darstellt, da es eines der ersten Stahlbetongebäude der Welt ist. Um das Gebäude zu modernisieren, werden längs und quer verlaufende ‚Risse‘ in das Gebäude einfügt, um natürliches Licht hereinzulassen, während auf dem Dach ein Gewächshaus mit PV-Paneelen errichtet wird.

Die einzelnen solarbetriebenen Wohneinheiten werden so angeordnet, daß die thermischen und strukturellen Eigenschaften des Gebäudes genutzt werden können, und die veraltete thermische Hülle wird auf den neuesten Stand gebracht. Schließlich werden in den oberen Stockwerken vorgefertigte Module eingebaut, die später je nach Bedarf verschoben und umgestellt werden können.

Zur Demonstration des Konzepts wird am Decathlon-Standort in Versailles einen Wohnungsprototyp gebaut, der aus einer über 70 m² großen Wohnung im obersten Stockwerk mit einem Plug-in-Modul und einem Teil des Gewächshauses besteht.

Den dritten Platz belegt das Team Prêt-à-Loger der TU Delft in den Niederlanden. Das ‚Home With a Skin‘ ist ebenfalls als Renovierungsprojekt entworfen, inspiriert von den typischen Gewächshäusern der Stadt Honselersdijk. Das Reihenhaus der Nachkriegszeit, das massenhaft für die europäische Mittelschicht gebaut wurde, ist nach wie vor ein großer Energieverbraucher, der mit über 2 Mio. bewohnten Häusern den niederländischen Gebäudebestand dominiert.

Anstatt das Haus abzureißen, dem es an Platz und Komfort mangelt und das jeden Monat rund 175 € Energie verbraucht, entscheidet sich das Team, die klimatischen und räumlichen Eigenschaften des Hauses zu verbessern und gleichzeitig seine Gemütlichkeit zu bewahren.

Indem eine zusätzliche Schicht über die bestehende Struktur gelegt wird, wird das Gesamtdesign des traditionellen Drei-Generationen-Hauses beibehalten und eine anpassungsfähige Glasstruktur mit PV-Paneelen über das Haus gestülpt, die zusätzlichen Raum schafft und den Garten ganzjährig nutzbar macht. Im Winter bildet die Haut eine Pufferzone mit Temperaturen, die für einen Wintergarten geeignet sind, während der Wohnbereich weiterhin als ‚warmer Kern‘ fungiert. Und im Sommer paßt sich die Hülle dem an, indem sie sich vollständig öffnet, so daß die Bewohner ihren Garten voll nutzen können.

Das o.e. deutsche Team Rooftop erreicht immerhin den 4. Platz mit einem als Dachaufbau konzipierten modularen Solarhaus, das allein mit Sonnenenergie auskommt und über seine großen Photovoltaikmodule so viel Strom produziert, daß ein Teil des Energiebedarfs der darunter liegenden Wohnungen gleich mit gedeckt werden kann.

Im Oktober 2014 wird übrigens ein Video mit dem TEDx-Vortrag ‚Energy to live by‘ von Richard King veröffentlicht, der den Solar Decathlon des US-Energieministeriums im Jahr 2002 ins Leben gerufen hat (11:18).

Im August wird in Fukushima ein neues Gemeindezentrum für Kindern, das von dem japanischen Architekten Shigeru Ban und dem Voluntary Architect’s Network entworfen und gebaut wurde. Den Bau des einstöckigen, Donut-förmigen Solar-Gebäudes hat die Gruppe Louis Vuitton Moët Hennessy (LVMH) finanziert, als Teil der Initiative der Gruppe zur Unterstützung der Kinder in dem Gebiet, das 2011 vom Tohoku-Erdbeben und -Tsunami verwüstet worden ist.

Das Gebäude verfügt über einen Innenhof, eine Bibliothek, in der Geschichten erzählt werden, und einen Leseraum mit Platz für den Anbau von Gemüse entlang der Außenwand in einem vertikalen Topfsystem. Die lichtdurchlässigen Fenster lassen Tageslicht herein, verhindern aber Blendung und Überhitzung. Das Mobiliar im Inneren wurde ebenfalls von Ban entworfen und besteht aus einer Reihe von Tischen und Stühlen aus Papierröhren und Wellpappe.

Das Dach ist nach oben geneigt und in Richtung des zentralen Innenhofs ausgerichtet, während die Nordseite des Gebäudes mit Photovoltaik-Paneelen zur Stromerzeugung ausgestattet ist.

Ein gerade fertiggestelltes und im September in den Blogs präsentiertes Experimentalhaus in Ringdalskogen, nahe der norwegischen Stadt Larvik, demonstriert die neuesten nachhaltigen Technologien und kann doppelt so viel Energie erzeugen wie es verbraucht. Das von dem norwegisch/US-amerikanischen Büro für Architektur Snøhetta entworfene Bauwerk wurde für das norwegische Forschungszentrum für Null-Emissions-Gebäude errichtet.

Das 220 m² große Einfamilienhaus ist in der Lage, fast dreimal so viel Energie zu erzeugen, wie für seinen Betrieb erforderlich ist. Die zusätzliche Energie kann in das Stromnetz eingespeist oder zum Aufladen eines Elektroautos verwendet werden. Die Neigung des mit PV-Paneelen verkleideten Schrägdachs nach Südosten ist so gewählt, daß es eine optimale Position einnimmt, das ganze Jahr über Sonne absorbiert und zur natürlichen Belüftung des Hauses beiträgt. Durch die Schaffung eines großen Atriums dringt viel natürliches Licht in das Haus.

Während des Betriebs des Hauses werden mehrere Systeme für Solarstrom, Heizung und Warmwasser getestet, damit das Team messen und analysieren kann, welche am effizientesten sind. Dank der Wärme, die durch geothermische Brunnen auf dem Grundstück ergänzt vom Haus ausgeht, kann der Außenpool warm gehalten werden, und es gibt sogar genug Energie, um ein Elektroauto zu betreiben.

Das Haus, das vom Aufbau her den in Norwegen wie Pilze aus dem Boden schießenden Plus-Energie-Häusern ähnelt, führt die bestehenden Technologien weiter und trägt zur Debatte über den Umgang mit der zusätzlichen Energie bei, die sie erzeugen. Weitere 700 – 800 ähnlich konzipierte Häuser sind in Bergen in Planung.

Im Oktober 2014 werden im Norden von Mailand die beiden Bosco Verticale (vertikaler Wald) genannten Türme fertiggestellt, die von dem italienischen Architekturbüro Boeri Studio von Stefano Boeri sowie dem Bauherrn Manfredi Catella entworfen worden sind. Baubeginn der 76 und 111 m hohen Wohngebäude mit rechteckigem Grundriß war im Jahr 2009.

Das Besondere ist, daß die Außenfassaden der Hochhäuser mit 730 Bäumen bepflanzt sind, hinzu kommen 5.000 Sträucher und 11.000 Bodendeckerpflanzen – denen das Projekt seinen Namen zu verdanken hat. Eins der Hochhäuser ist 19 Stockwerke hoch, das andere 27. Es gibt in den Gebäuden insgesamt 113 Wohnungen, von denen jede Zugang zu mindestens einer Terrasse hat, die einem kleinen Garten oder Waldstück gleicht.

Die bewaldeten Hochhäuser werden im November mit dem Internationalen Hochhaus Preis ausgezeichnet, der mit 50.000 € dotiert ist und seit 2004 alle zwei Jahre von der Stadt Frankfurt am Main zusammen mit dem Deutschen Architektur-Museum und der Deka-Bank vergeben wird. Das Projekt dient der Jury zufolge als Vorbild für die Bebauung dichter Gebiete in anderen europäischen Staaten, da es das anschauliche Beispiel einer Symbiose von Architektur und Natur darstellt.

Im letzten Quartal diesen Jahres wird auch das The Edge genannte Gebäude im Amsterdamer Finanzdistrikt Zuid fertiggestellt, ein Bürogebäude mit einer Geschoßfläche von 40.000 m², das zu diesem Zeitpunkt als „das nachhaltigste Bürogebäude der Welt“ gilt. Es selbst und sein 15-stöckiges Atrium sind so ausgerichtet und geformt, daß das Sonnenlicht optimal genutzt wird. Die Glasfassade sorgt dafür, daß das Tageslicht so lange wie möglich die Räume erhellt, ohne die Innentemperatur zu beeinflussen.

Die Südseite des Gebäudes ist mit Sonnenpaneelen ausgestattet, die die Wärme fernhalten und die Strahlung absorbieren, wenn sie am stärksten ist. Damit erzeugt das von Ron Bakker und Lee Polisano des Londoner Büros PLP Architecture entworfene The Edge mehr als genug Strom für die Pumpen der Heizungs-/Kühlanlage, für alle Laptops und Smartphones im Gebäude sowie für alle Elektrofahrzeuge, die von den Mitarbeitern genutzt werden.

Für die Heizung und Kühlung sind zwei Grundwasserquellen 130 m unter der Erde positioniert, eine für Kaltwasser und eine für Warmwasser. Diese Aquifer-Wärmespeicher pumpen, je nach Innen- und Außenklima, Warm- oder Kaltwasser in das Gebäude oder aus dem Gebäude. Daneben gibt es eine intelligente Lüftungsanlage, die Wärme zurückgewinnt – sowie fast 6.500 vernetzte, energiesparende LEDs, die nur bei Bedarf aktiv sind.

Eine Besonderheit ist, daß jeder Nutzer des Gebäudes das Licht und das ‚Klima‘ seines Arbeitsplatzes mit einer speziellen App selbst regulieren kann. Nach zwei Betriebsjahren wird konstatiert, daß The Edge 102 % seines eigenen Energiebedarfs produziert.

Als beängstigend wird jedoch betrachtet, daß der Glasbau dank eines IT-Netzwerks aus ca. 40.000 Sensoren genau weiß, welcher der rund 1.000 Angestellten gerade wo arbeitet, wie oft er auf Toilette geht und wie oft er im hauseigenen Fitneßraum Sport treibt. Einige der Geräte dort sammeln sogar die sportlich produzierte Energie und schicken sie ins Netz. Über solche Systeme findet sich mehr im Kapitelteil Muskelenergie unter Sport und Spiel.

Zum Abschluß dieser Jahresübersicht soll noch auf zwei peripher interessante Informationen hingewiesen werden. So werden im Januar beispielsweise die intelligenten Vorhänge vorgestellt, an denen Forscher der University of California, Berkeley um Prof. Ali Javey arbeiten – und die den Energieverbrauch um die Hälfte senken könnten. Die Vorhänge reagieren auf Licht und schließen sich automatisch, wenn die Sonnenstrahlen am stärksten sind. Sie funktionieren ohne Batterien, Strom oder ein Betriebssystem und sollen es großen Bürogebäuden ermöglichen, ihre Klimatisierungskosten um die Hälfte zu senken.

Die Vorhänge selbst bestehen aus mehreren Schichten von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die auf eine Kunststoffmembran aus Polycarbonat geklebt sind. Wenn Licht von den Nanoröhren absorbiert und in Wärme umgewandelt wird, dehnt sich die Kunststoffunterlage aus, wodurch sich die Vorhänge bewegen und den Wärmeeintritt durch das Fenster blockieren.

Im Februar folgt eine Meldung über Versuche von Forschern der Universität Namur in Belgien und der Universität Hassan I in Marokko, den Geheimnissen der beeindruckenden Isolationseigenschaften des Eisbärenfells auf die Spur zu kommen.

Die Frage ist, warum die gegenwärtigen Isoliermaterialien für Gebäude so ineffizient sind, daß mindestens 60 cm Stein- oder Glaswolle erforderlich sind, um eine Innentemperatur von 20°C bei einer Außentemperatur von etwa -5°C zu erreichen, während ein Eisbär mit nur ein paar Zentimetern Fell in der Lage ist, seinen Körper bis zu einer Temperatur von 37°C zu isolieren, selbst wenn die Außentemperaturen bis auf -40°C fällt.

Bisher war man davon ausgegangen, daß Federn und Fell Polartiere wie Eisbären und Pinguine warm halten, indem sie eine Luftschicht einschließen, die die Wärmeleitung und den Verlust von Körperwärme verlangsamt. Die Biophotonik-Wissenschaftlerin Priscilla Simonis und ihr Team finden stattdessen heraus, daß der Wärmeverlust zwischen zwei durch Luft getrennten Körpern eher durch Strahlung als durch Wärmeleitung beeinflußt wird.

Außerdem konnten die Forscher mit Hilfe von Computermodellen zeigen, wie Strahlungsschilde, die einzelne Haare im Fell eines Eisbären nachahmen, die Wärme effektiv zurückstreuen. Unter Rückstreuung versteht man die Ablenkung von Energie in einem Winkel von bis zu 90° von der Quelle. Diese Ablenkung beschränkt sich aber nicht nur auf das Infrarotspektrum bzw. die Wärme, sondern betrifft auch sichtbares Licht, was den Tieren hilft, sich im Schnee zu tarnen, indem sie ihr Fell weiß aussehen lassen (entgegen dem Anschein ist das Fell von Eisbären tatsächlich pigmentfrei und transparent).

Simonis erwartet, daß ihre Studie zur Entwicklung neuer Arten von ultradünner Isolierung führen könnte, die nicht nur bei der Isolierung von Gebäuden zum Einsatz kommen kann, sondern auch eine neue Generation von Schneebekleidung, Schlafsäcken und Überlebensausrüstung hervorbringt.

Über ein weiteres neues Isoliermaterial wird im März 2014 berichtet. Diesmal handelt es sich um ein Verfahren, das von Wissenschaftlern des Braunschweiger Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) um Prof. Volker Thole entwickelt wurde, um aus Holzpartikeln einen Schaumstoff herzustellen. Dieser Holzschaum läßt sich genauso einsetzen wie klassische Kunststoffschäume, ist dabei aber ein hundertprozentiges Naturprodukt aus nachwachsenden Rohstoffen.

Um den Schaum herzustellen, wird das Holz zunächst in feine Partikel zermahlen, bis eine schleimige Masse entsteht. In diese Suspension wird dann Gas geleitet, um sie aufzuschäumen. Danach wird der Schaum ausgehärtet, wobei die holzeigenen Stoffe den Härtungsprozeß unterstüzen. Das Ergebnis ist ein leichter Grundwerkstoff, der sich entweder zu Hartschaumplatten oder zu elastischen Schaumstoffmatten weiterverarbeiten läßt.

Zwar gibt es heute bereits Dämmstoffe auf Holzbasis, wie etwa Vliese aus Holzfasern oder Holzwolle. Diese haben aber den Nachteil, daß sie fasern und weniger formstabil sind als das neue Dämmaterial. Die Wissenschaftler experimentieren nun mit verschiedenen Holzarten, um herauszufinden, welche Baumarten sich besonders gut als Grundstoff eignen. Darüber hinaus gilt es, geeignete Prozesse zu identifizieren, mit denen sich solche Holzschäume auch im großen Maßstab industriell fertigen lassen.

Die Entwicklung gewinnt 2015 sowohl den Interzum-Award ‚Best of the Best‘ als auch den GreenTec-Award in der Kategorie ‚Bauen und Wohnen‘. Und im Juli 2019 folgt die Meldung, daß das WKI in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig zwischenzeitlich ein innovatives Sandwichelement mit einem Holzschaumkern und einer dünnen Deckschicht aus Textilbeton entwickelt habe, das sich beispielsweise als leichtes Vorhangfassadenelement oder im Innenausbau einsetzen läßt.

In diesem Jahr, und mit einer Laufzeit bis 2020, startet auch das Projekt C3 (Carbon Concrete Composite, Carbon-Beton-Verbundwerkstoff) zur nichtmetallischen Bewehrung, an dem über 150 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft, Verbänden und Vereinen beteiligt sind. Dessen Idee ist: Statt, wie bei der bisher üblichen Bauweise, Stahl mit Beton zu umhüllen, sollen künftig Carbonfaser-Strukturen den Beton armieren. Damit fallen die beim Stahl auftretenden Korrosionsprobleme weg, die Lebensdauer steigt, und die Instandhaltungskosten sinken.

Im dem aktuell größten Bauforschungsprojekt Deutschlands, das mit 45 Mio. € vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, arbeitet z.B. das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP (Fraunhofer CSP) in Halle daran, den neuartigen Karbonbeton optimal mit der Gewinnung von Sonnenstrom zu kombinieren. Hier werden drei Varianten untersucht: Die Solarmodule direkt in Betonbauteile mit entsprechenden Aussparungen zu montieren, sie auf Betonplatten zu laminieren oder zu kleben, oder sie mit Druckknöpfen, Schrauben oder anderen Befestigungsmethoden anzubringen – wodurch sie auch wieder abnehmbar wären.

Ende 2016 wird das C3-Konsortium mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet, dem Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation.

Weil Carbonfasern deutlich leistungsfähiger sind, können Wände zudem dünner gebaut werden als mit Stahlbeton, was Material spart und auch völlig neue architektonische Formen ermöglicht. Die belegt die Firma HENN mit dem CUBE (o. Carbon Concrete CUBE), dem weltweit ersten Gebäude aus Carbonbeton, das im Februar 2022 am Campus der TU Dresden sein Richtfest feiert und Ende des Jahres fertiggestellt wird. Der 243 m² große experimentelle Bau umfaßt ein Labor, Büros und Veranstaltungsräume für die Universität.

Erwähnenswert ist zudem die Brücke entlang der S111 in Wurschen im Landkreis Bautzen, deren Überbau ausschließlich aus Carbonbeton besteht und die für den Schwerlastverkehr mit einem Fahrzeuggewicht von über 40 Tonnen zugelassen ist.

 

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