Solar Spline - Resiliente Ultraleichtbaukonstruktion für urbanen Sonnenschutz und Energiegewinnung

  • Fotografie des Solar Spline. Eine geschwungene Konstruktion aus eckigen Photovoltaik-Modulen, die durch Draht miteinander verbunden sind.
    Solar Spline; Quelle: Universität Kassel, FG eek / DDD
  • Fotomontage zweier Bilder. Mehrere Personen bauen die Solar Spline-Konstruktion auf.
    Aufbau von Solar Spline; Quelle: Universität Kassel, FG eek / DDD
  • Nahaufnahme der durch Draht verbundenen Photovoltaik-Module.
    Photovoltaik-Module von Solar Spline; Quelle: Universität Kassel, FG eek / DDD
  • Drohnenaufnahme der aufgebauten Solar Spline-Konstruktion. Auf dem Boden wirft die Konstruktion Schatten. Die Photovoltaik-Module reflektieren Sonnenlicht.
    Solar Spline; Quelle: Universität Kassel, FG eek / DDD
  • Luftaufnahme der Solar Spline Konstruktion
    Solar Spline; Quelle: Universität Kassel, FG eek / DDD
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- Gewinner Blauer Kompass 2018 -

Der Klimawandel hat auf unsere Städte spürbare negative Auswirkungen, dort wird es heißer. Ebenfalls nimmt die Intensität und Häufigkeit von Stürmen zu. Tradierte Sonnensegel, wie das römische Velum oder die spanischen Toldos, können öffentliche Bereiche vor exzessiver Besonnung schützen. In Kombination mit anderen Maßnahmen erhöhen diese Typologien wirksam die Aufenthaltsqualität und Lebensqualität öffentlicher, urbaner Bereiche. Das Solar Spline Projekt erweitert diesen passiven Ansatz mit der Möglichkeit gleichzeitig photovoltaische Energie zu produzieren. Der Leichtbaugedanke von Sonnensegeln, als ressourcenschonendes Konstruktionsprinzip, wird dabei durch eine zeitgemäße und robuste Solarstruktur aufgegriffen, die passive Gebäudekühlung, die Bereitstellung von beschatteten Sitzgelegenheiten oder die Beschattung von gebäudefernen Freiflächen ermöglicht.

Das System besteht aus 300 gedruckten organischen Photovoltaik (OPV) Modulen, die in eine scheinbar freischwebende Ultraleichtkonstruktion integriert sind. Die so entstandene Solarwolke wird durch eine räumliche Seilstruktur getragen und über Ankerpunkten im Raum befestigt. Das geringe Gewicht und die einfache Integration der OPV Module spielt dabei eine wichtige Rolle. Bei einer räumlichen Überdeckung von 30 m² und einer Gesamtinstallationsfläche von rund 100 m² beträgt das Gesamtgewicht weniger als 120 kg. Der Solar Spline verbindet somit auf eine ästhetische Weise die aktive, solare Energiegewinnung mit passiver Beschattung. Die Freiheit in Form, Farbe und Transparenzgrad ermöglicht es die Module auf die jeweilige Einsatzsituation abzustimmen. Es geht uns dabei auch darum nachhaltige Architektur nicht als konventionelle Meterware zu begreifen, sondern als dreidimensionale Erfahrungsräume zu entwickeln. Durch das Solar Spline Projekt kann so die Klimaresilienz - die Wiederstandsähigkeit im Hinblick auf Klimaveränderungen - erhöht werden.

Eckdaten zur Maßnahme

Maßnahmenträger

Kooperationspartner

- Dr. Markus Schein, Studienwerkstatt digitale 3D Technik der Kunshochschule Kassel
- Prof. Frank Stepper, FG experimentelles entwerfen und konstruieren (eek), Uni Kassel
- Studierende der FB Architektur, Produktdesign, Informatik und Umwelttechnik
Sponsoring:
- Opvius Gmbh & Carl Stahl GmbH

Dauer und Finanzierung

Dauer

Wie hoch waren die (geschätzten) Kosten für die Umsetzung?

12.000€ Materialkosten, 400€/m² für die überdachte Fläche.

- Eigenmittelln des FG eek und der Studienwerkstatt Digitale 3D Technik.
- Fördermittel aus dem Programm "Nachhaltiger Campus" der Universität Kassel.
- Materialsponsoring Opvius GmbH und Carl Stahl Gmbh.

Beteiligung

Welche Formen der Beteiligung fanden statt?

ErläuterungDer Solar Spline Prototyp wurde im Rahmen eines Design Research Projektes mit einem interdisziplinären studentischen Team, bestehend aus Produktdesignern, Architekten, Elektro- und Umweltingenieuren umgesetzt. Im nächsten Schritt ist geplant eine verbesserte Variante zusammen mit einer interessierten Kommune oder Institution umzusetzten.

Erfolge

Welche Erfolge wurden bis jetzt mit der Maßnahme erreicht?

Der erste gebaute Prototyp war während der documenta 14 in Kassel zu sehen und erfreute sich regen Besucherinteresses. Desweiteren überstand die Solar Spline Installation das Sturmtief Alfred und mehrere Tage mit Sturmböen und Hagelschlag.

ErläuterungEin möglichst geringer Materialeinsatz, in Kombination mit einer maximierten Energieausbeute wurden als Kriterien für den Entwurf resillienter "Solar Spline" Ultraleichtbaukonstruktion festgelegt und evaluiert.

Hindernisse

Welche Hindernisse gab es während der Umsetzung?

Die negative Wirtschaftlichkeit wird durch die positive Ökobilanz eines integrierten Designansatzes, welcher Verschattung und Stromproduktion in einer robusten Konstruktion mit einer Vielzahl architektonischer Potentiale kombiniert, ausgeglichen.

Hat die Maßnahme negative Nebeneffekte?

Die Komplexität der Konstruktion bedingt einen höheren Planungsaufwand, welcher zusammen mit der erst kürzlich am Markt verfügbaren OPV Technologie erst einmal höhere Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Bedachungskonstruktionen verursacht.

Ansprechperson

Timo Carl; Dr. Markus Schein
Universität Kassel
Henschelstrasse 2, K10, R. 1122
34127 Kassel
Germany
Department Universität Kassel, FG eek / DDD
Telephone number+49 176 8488 3914

Ort der Umsetzung

Henschelstrasse 2
34127 Kassel
Germany

Kassel

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