Solar Spline - Resiliente Ultraleichtbaukonstruktion für urbanen Sonnenschutz und Energiegewinnung

- 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.

Wie wurde die Maßnahme umgesetzt?

Hauptverantwortliche Institution (Maßnahmenträger)Universität Kassel, FG eek / DDD
https://www.uni-kassel.de/fb06/fachgebiete/architektur/experimentelles-entwerfen...
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

Steuerungsinstrumente

Welches Steuerungsinstrument ist Bestandteil der Maßnahme?Freiwillige Vereinbarung, Kooperation, Informationsbereitstellung und Sensibilisierung
Bitte erläutern Sie die von Ihnen genannten Instrumente und deren Anwendung näher.

- Kooperation / Marketing mit dem OPV Hersteller Opvius GmbH - Präsentation der Ergebnisse auf Fachkonferenzen - Fertigstellung des Prototypen zur documenta 14 und öffentliche Ausstellung - Dreiteilige Reportage auf hessen-schafft-wissen.de, um Studierende für das Thema des ressourcenschonenden Bauens zu begeistern

Beteiligung und Finanzierung

Welche Formen der Beteiligung fanden statt?

Der 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.

Kosten

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

Erfolg und Nutzen

Erfolgt eine systematische Evaluation der Maßnahme?Ja
Bitte beschreiben Sie die Evaluationsmethode

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

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.

Bringt die Maßnahme Nutzen für weitere Zielsetzungen außer dem Ziel der Anpassung an den Klimawandel?Klimaschutz: Einsparung von Treibhausgasemissionen oder Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre
Erläuterung

- Einsparung von CO2 durch nachhaltige Stromproduktion.

Bringt die Maßnahme Nutzen für weitere Zielsetzungen außer dem Ziel der Anpassung an den Klimawandel?Lebensqualität / soziale Ziele: z.B. Erhöhung der Wohnqualität in Städten, Beitrag zu sozialem Ausgleich und sozialer Integration, besondere Berücksichtigung der Interessen benachteiligter Bevölkerungsgruppen
Erläuterung

Zeigt Möglichkeiten auf OPV Flächen architektonisch ansprechend im urbanen Raum zu integrieren.

Welche Hindernisse wurden überwunden?

Welcher Faktor stellt/stellte ein besonderes Hindernis bei der Umsetzung der Maßnahme dar?

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.

Welche zusätzlichen Konflikte gab es?

Ökonomische Ziele: z.B. Innovation, Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen oder Regionen
Erläuterung

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.

Lösung

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.

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