Energie in Hülle und Fülle

Im Hafen des norwegischen Trondheims erzeugt ein elegantes Bürogebäude doppelt so viel Energie, als es jemals selbst verbrauchen wird. Und das ist kein Konstruktionsfehler. Sondern eine architektonische Lösung, die die Konstruktion, die Stromversorgung und auch den Rückbau von Gebäuden revolutioniert.

Das Powerhouse Brattørkaia ist ein Bürogebäude mit einer Fläche von 18.580 Quadratmetern, das wie jedes x-beliebige Bürogebäude funktioniert – mit dem bemerkenswerten Unterschied, dass es mehr Strom erzeugt, als es je selbst benötigen wird. Die überschüssige Energie wird über ein lokales Mikronetz an benachbarte Gebäude, an Elektrobusse und -autos sowie an die nahe gelegene Fähranlage des Hafens weitergegeben.

Dieses Powerhouse ist das neueste Gebäude des Kollektivs „Powerhouse Team“, das sich innovativen Konzepten zur Lösung von Klimaproblemen verschrieben hat. Eigentümer des Gebäudes, das vom internationalen Architekturbüro Snohetta entworfen wurde, ist das Unternehmen Entra, ein ökologischer Pionier in der Immobilienbranche. Bauträger war die internationale Baugesellschaft Skanska, die für ihre Nachhaltigkeit bekannt ist.

Gegenüber anderen ökologischen Gebäuden ist mit dem Powerhouse Brattørkaia ein Quantensprung bei umweltgerechten Baupraktiken gelungen. Der Begriff „energiepositiv“ bedeutet hier, dass die vom Gebäude erzeugte Energie für die Produktion der für den Bau genutzten Materialien, den Betrieb und sogar den Rückbau des Gebäudes ausreicht.

Die vom SunPower-Partner Solcellespesialisten entworfene und installierte Solaranlage auf dem Dach gleicht versteckte Energiekosten über einen Zeitraum von 60 Jahren – von der Errichtung und Nutzung des Gebäudes bis zu seinem Abriss – aus.

Der Strom für die Beleuchtung benachbarter Gebäude an den Ufern des Trondheimer Fjords wird vom Powerhouse Brattørkaia erzeugt.

Brattørkaia ist das fünfte Powerhouse einer Reihe von energiepositiven Gebäuden, die von Snøhetta entworfen wurden. Das Architekturbüro ist bekannt für seine Projekte wie den National September 11 Memorial Museum Pavilion in New York, das Opernhaus von Oslo und einen Anbau für das San Francisco Modern Museum of Art. Die Fassade dieses Powerhouse fügt sich harmonisch in das Bild der umliegenden Bürogebäude am Ufer ein, während zugleich seine Besonderheiten ins Auge fallen. Statt eines flachen, breiten Dachs weist das Gebäude eine steile Dachneigung auf, um den Sonnenstand in der nördlichen Hemisphäre optimal auszunutzen.

Auf dem Dach befinden sich 1.157 Maxeon-Solarmodule von SunPower, die pro Jahr durchschnittlich 358.000 kWh erzeugen. Zusätzliche Module anderer Solaranbieter an der Außenwand steuern weitere 100.000 kWh bei. Sonnenlicht fällt durch ein seitlich in die Solarwand eingelassenes ovales Fenster ein, um das darunter liegende Atrium zu erwärmen.

Mit 1.157 Maxeon-Modulen auf dem Dach und weiteren Solarmodulen an der Fassade erzeugt das Powerhouse doppelt so viel Strom wie es verbraucht.

Bedeutung von hocheffizienten Modulen auf begrenzter Fläche

Durch die Konstruktion eines Schrägdachs statt eines Flachdachs konnte das Team von Snohetta die nutzbare Fläche für Solarmodule erhöhen. Da das Gebäude als örtliches Solarkraftwerk dienen sollte, musste gewährleistet sein, dass es im Durchschnitt mehr als doppelt so viel Strom als sein Eigenbedarf erzeugt. Die Stromerzeugung pro Quadratmeter war deshalb von höchster Bedeutung. Es war kein Zufall, dass das Powerhouse-Team sich für SunPower Maxeon-Module entschied: Diese Module erzeugen auf einer gegebenen Fläche mehr Strom2 Basierend auf den Angaben in Datenblättern auf den Websites der 20 führenden Hersteller laut IHS (Stand: Mai 2019). und zeichnen sich durch eine langsamere Degradation3 Jordan et al.: „Robust PV Degradation Methodology Application“, PVSC 2018, und „Compendium of Photovoltaic Degradation Rates.“ PiP 2016. als alle anderen Module auf dem Markt aus. In anderen Worten: SunPower Maxeon-Module erzeugen über einen Zeitraum von 25 Jahren bei gleichem Platzbedarf bis zu 35 % mehr Energie als herkömmliche Module.4 SunPower 400 W, 22,6 % Wirkungsgrad, im Vergleich zu einem herkömmlichen Modul auf gleicher Fläche (310 W Mono PERC, 19 % Wirkungsgrad, ca. 1,64 m²)

Aufgrund der Form und des Standorts des Gebäudes ist auch starker Wind ein Faktor. „Die Windlast bei diesem Projekt war die höchste, mit der wir jemals zu tun hatten: 5 Kilo-Newton pro Quadratmeter bzw. 5000 Pa“, erinnert sich Helene Bøe Tømmerbakke, Projektleiterin bei Solcellespesialisten. „Wir dachten, es gäbe keine Solarmodule, die dieser Windlast standhalten würden. Doch dann fanden wir heraus, dass SunPower diesen Bedingungen nachweislich gewachsen ist.“

Die auf dem Powerhouse installierten SunPower-Module sind für eine Druckfestigkeit gegenüber Windlasten von über 6400 Pa zertifiziert.5 AS/NZS4040.2 und AS/NZS1170.2 nach HSEC-Bericht E160520 und ACE-Bericht 19-0381.02. Das entspricht Windgeschwindigkeiten von über 375 km/h –6 <a href="https://www.eurocodeapplied.com/" target="_blank">https://www.eurocodeapplied.com/</a>  mehr als bei einem Wirbelsturm der Kategorie 5.7 <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Tropical_cyclone_" target="_blank">https://de.wikipedia.org/wiki/Tropischer_Wirbelsturm</a>

HINWEIS: Kunden sollten wissen, dass Solaranlagen in Gegenden, in denen hohe Windgeschwindigkeiten herrschen, eine sorgfältige Planung von lokalen Fachkräften verlangen. Neben der Einhaltung örtlicher Vorschriften muss die Installation mit ausgewählten Komponenten erfolgen. Experten empfehlen trotzdem, die Planung einer Anlage auf einem Solarmodul aufzubauen, das eine Widerstandsfähigkeit gegen hohe Windlasten bietet.8 <a href="https://rmi.org/solar-under-storm-designing-hurricane-resilient-pv-systems/" target="_blank">https://rmi.org/solar-under-storm-designing-hurricane-resilient-pv-systems/</a>

Selbst im nördlichsten Teil Europas, wo im Winter nur vier Stunden Tageslicht herrscht, erzeugt das Powerhouse dank der hocheffizienten Solarzellentechnologie von SunPower wertvolle Sonnenenergie. Im Sommer, wenn die Tageslichtphase 20 Stunden dauert, wird die überschüssige Energie in das Stromnetz eingespeist.

Das Powerhouse Brattørkaia ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie klimafreundliche Bürogebäude in nicht allzu ferner Zukunft aussehen könnten: inspirierend, ausfallsicher und zu 100 % energiepositiv.

Projektübersicht

Produkt: 1.157 Maxeon 3-Solarmodule
Projekttyp: Energiepositives Dach auf einem Gewerbegebäude
Anlagenleistung: 415 kWp, 358.000 kWh jährlich

Schwierigkeit:		Lösung:
	Hoher Energiebedarf	Höchster Wirkungsgrad aller handelsüblichen Solarmodule (höchste Leistung/m2)9 Basierend auf den Angaben in Datenblättern auf den Websites der 20 führenden Hersteller laut IHS (Stand: Mai 2019). Niedrigere Degradationsrate als herkömmliche Solarmodule10 Jordan et al.: „Robust PV Degradation Methodology and Application“. PVSC 2018 35 % mehr Energie in den ersten 25 Jahren bei gleichem Platzbedarf11 SunPower 400 W, 22,6 % Wirkungsgrad, im Vergleich zu einem herkömmlichen Modul auf gleicher Fläche (310 W Mono PERC, 19 % Wirkungsgrad, ca. 1,64 m²)
	Starker Wind	Zertifiziert für Widerstandsfähigkeit bei einer Windlast von über 6400 Pa12 AS/NZS4040.2 und AS/NZS1170.2 nach HSEC-Bericht E160520 und ACE-Bericht 19-0381.02. 25 Jahre branchenführende Garantie13 Auf Grundlage eines im Januar 2019 durchgeführten Vergleichs der Garantiebestimmungen auf den Websites der 20 führenden Hersteller laut IHS (Stand: 2018).
	Nachhaltigkeitszertifizierung	Erster und einziger Hersteller von Solarmodulen mit Declare-Label für eine transparente Angabe der Inhaltsstoffe