Solarhäuser und solare Bauelemente II

Solarhäuser und solare Bauelemente Teil I  

Ultra-Haus

Im März 1997 weiht die Gemeinnützige Siedlungs- und Wohnungsbaugesellschaft Berlin (GSW) ein Einfamilienhaus in Berlin-Spandau ein, das seine Heizenergie vollständig von der Sonne bezieht. Das vom Berliner Institut für Bau-, Umwelt- und Solarforschung (IBUS), dem Berliner Architekturbüro Ibus und dem Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Bauphysik gemeinsam konzipierte Ultra-Haus ist einer der beiden deutschen Projektbeiträgen des ‚Solar Heating and Cooling Program’ der Internationalen Energie Agentur (IAE). Das stark gedämmte zweieinhalb geschossige Reihenmittelhaus hat eine Wohnfläche von 150 m² und besitzt eine großflächige Südfassade mit Xennon-gefüllter Drei-Scheiben-Verglasung, in die ein 54 m² großes Solarkollektorfeld integriert ist. Das Haus besitzt ein Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung, außerdem gibt es einen Langzeit-Warmwasserspeicher mit 20.000 l Inhalt, dessen Wassertemperatur zu Beginn der Heizperiode 90°C – 95°C beträgt und auch im Laufe des Winters nie auf Werte unterhalb von 45°C absinkt.

Dieser zylindrische Langzeitspeicher bildet den Kern des Wendeltreppenhauses, womit die trotz einer 30 cm Dämmung auftretenden Verluste den zu beheizenden Räumen zugute kommen. In diesem Haus sind 100 Meßsonden installiert, auch die Öffnungszeiten aller Fenster und Türen werden registriert und zur Auswertung an das Fraunhofer-Institut für Bauphysik weitergeleitet, dem die wissenschaftliche Begleitung des Projektes obliegt.  Die Mehraufwendungen im Vergleich zu einem ‚normalen’ Haus betragen bis zu 200.000 DM, was zum Großteil dem Heizwasserpufferspeicher und dem aufwendigen Regel- und Leitungssystem zu verdanken ist.

1997 kommen auch die ersten Solar-Dachziegel auf den Markt – eine Idee, die Bernd Melchior in seinem Unternehmen bmc Solar Industrie GmbH bereits in den 1980er Jahren hatte. Die die inzwischen serienreif entwickelten PV-Ziegel werden nun von den Ziegelwerken Gebr. Laumanns in nordhessischen Brüggen hergestellt, wobei jede Dachziegel Träger von Modulen mit je drei Solarzellen ist. Da diese nur mit einem speziellen Klemm-Mechanismus eingeklinkt werden, können die Dachziegel auch problemlos erst nach der Verlegung damit ausgerüstet werden. Ein Jahr später steigen auch Österreichischen Ziegelwerke J. G. Wolf KG in die Produktion ein.

Die Berliner Atlantis-Energie-Systeme AG stellt ihrerseits eine Solarschindel vor, die aus einer herkömmlichen Faserzementplatte mit aufmontiertem Solarmodul besteht. Die Schindel ist so standardisiert, daß sich die Stromerzeugungsfläche bei Bedarf jederzeit vergrößern läßt. Die Solarzellen sind in einen hochstabilen, elastischen Kunststoff zwischen einem gehärteten Spezialglas und einer rückwärtigen, mehrfach beschichteten Aluminiumfolie eingebettet. Eine Modellanlage aus zwei Plattenreichen entsteht auf dem Dach des Gemeindehauses im später verschobenen Horno, östlich von Berlin.

Eine große Konkurrenz für die zwei genannten deutschen Entwicklungen bilden die Glasdachziegel der japanischen Firma Sanyo, die von dem Unternehmen Kyocera hergestellt werden. Die Zellen bestehen aus amorphem Silizium und sehen wesentlich besser aus als die deutschen Schindeln.

Mitte August 1997 startet der Bundesverband Deutscher Fertigbau (BDF) eine zweijährige, große bundesweite Sonnenenergie-Initiative mit dem Namen 10.000 Solardächer Initiative. Damit wollen die 33 Mitglieder, die Erfahrungen mit zusammen über 500.000 Häusern haben, erreichen, daß Brauchwasser-Solaranlagen auf deutschen Hausdächern zum Standard werden. Man errechnet, daß zu diesem Zeitpunkt erst 7 % aller Fertighäuser eine Solaranlage besitzen.

1998 entsteht das erste Bio-Solarhaus des Konstrukteurs Klaus Becher in Brandenburg. Bundesweit gibt es bereits 20 dieser Häuser aus Holz, Glas und einem Stahlskelett, die einem kielobenliegenden gläsernen Wikingerschiff ähneln. Der Quadratmeterpreis für ein schlüsselfertiges Haus beträgt 2.400 DM.

In Leipzig baut das Ingenieurbüro Naumann und Stahr für 400.000 DM eine völlig wärmebrückenfreies 190 m² Haus aus Holz-Bauelementen – ausgerüstet mit Solaranlage, Lüftungssystem und Regenwassersammelanlage. Und im Juni findet in Bonn die 5. Europäische Konferenz für Solares Bauen – Solarenergie in Architektur und Stadtplanung statt, mit 160 Vorträgen und Präsentationen.

Im Oktober 1998 untersucht das ISE zusammen mit der EnBW Badenwerk AG Kompaktheizgeräte, die in der Größe von Kühlschrankkombinationen mittels Wärmepumpen (s.d.) Neuenburger Passivhäuser bei Freiburg beheizen werden, wobei sie die Wärme ausschließlich aus der verbrauchten Abluft beziehen. Zusammen mit einer Solaranlage decken die Geräte fast die Hälfte des im Jahreslauf anfallenden Wärmebedarfs.

In diesem Jahr wird vom Kölner Institut für Licht- und Bautechnik (ILB) ein neuartiges, transparentes Sonnenschutz- und Verschattungssystem für Gebäude vorgestellt, das aus Hologrammzellen besteht und bereits sechs Jahre Forschungsarbeit hinter sich hat. Ein zwischen zwei Glasscheiben eingebetteter holographischer Film blendet, ähnlich wie Spiegel oder Prismen, das direkte Sonnenlicht aus, bleibt aber für Licht aus anderen Richtungen durchlässig. Die dem Sonnenlauf nachgeführten Elemente sorgen im Gebäudeinneren für gleichmäßigen Lichteinfall und sparen Energie. Das erste damit ausgestattete Haus ist das Verwaltungsgebäude der Rewe-Kette in Köln, wo ein holographisches Glasdach von 250 m² einen öden Innenhofparkplatz in einen wohlklimatisierten, vom Tageslicht durchfluteten Konferenzraum verwandelte. Messungen in einem weiteren Bürohaus in Köln, bei dem die lichtumlenkende Eigenschaft von Hologrammen genutzt wurde belegen, daß dort etwa 70 % des für die Raumbeleuchtung sonst notwendigen Stroms eingespart werden konnten. Das ILB setzt diese Technologie aber auch zur Herstellung von holographischen Projektionswänden ein (HoloPro), wobei – bedingt durch die Einzelanfertigung – der Preis allerdings noch recht hoch ist, für 1,5 m² beträgt er rund 8.000 DM.

Eine Weiterentwicklung der holographischen Verschattung bildet die Kombination von Solar- und Hologrammzellen: Schwenkbare Hologramme lenken das direkte Sonnenlicht auf in der Mitte der Konstruktion sitzende PV-Zellen. Durch die Lichtbündelung läßt sich der Wirkungsgrad der Zellen nahezu verdoppeln.

Ein weiteres Tageslicht-Lenksystem besteht aus gestapelten Acrylstäben oder -profilen, die zwischen zwei Glasscheiben eingebettet sowohl Sonnen- als auch Diffuslicht durch Totalreflektion gegen die Decke lenken, von wo aus es in die Tiefe des Raumes fällt. Hersteller des Lumitop-Systems ist seit Mitte 1997 die Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH in Aachen, entwickelt wurde auch dieses System am Institut für Licht- und Bautechnik der Fachhochschule Köln.

Das Institut für Elektronik und Lichttechnik der TU-Berlin entwickelt 1998 unter dem Namen Arthelio ein Tageslicht-Lenksystem, das aus einer Art verspiegeltem Trichter besteht, der das Sonnenlicht einfängt und in eine spezielle Röhre leitet, die mit einem neuartigen Film aus eingeprägten Mikroprismen beschichtet ist, wodurch die Röhre wie ein Glasfaserkabel funktioniert. Die Strahlen werden an den Wänden nahezu ohne Helligkeitsverlust reflektiert und weitergeleitet.

Inzwischen hat das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) auf dem Gebiet der schaltbaren Schichten weitergeforscht, und neben den thermotropen Schichten (s.o.) auch gasochrome Verglasungen entwickelt. Hier besteht die wirksame Schicht aus Wolframtrioxid (WO3). Die sich reversibel von transparent bis blau einfärben läßt. Technisch umsetzen läßt sich dieser Effekt, indem über einen Katalysator atomarer Wasserstoff aus einer geringfügig H2-haltigen Gasatmosphäre innerhalb eines im Sandwichverfahren aufgebautem Fenster gebildet wird. Der Wasserstoff durchdringt dann die auf das Glas aufgedampfte Wolframtrioxidschicht und färbt sie dabei, wodurch das Fenster seine Transparenz verliert. Die Entfärbung wird durch eine geringe Sauerstoffkonzentration in dem zugeführten Gas über der Schicht erreicht. Über eine elektronische Steuerung werden die jeweiligen Gase in der Reaktionskammer des Fensters freigesetzt, wodurch eine gezielte und bedarfsgerechte Einfärbung des Glases ermöglicht wird. Da die Materialalterung bei diesen Schichttechnologien noch Probleme aufwirft, ist man mit einer Prognose über den Zeitpunkt der Markteinführung allerdings noch zurückhaltend.

Da noch immer nicht wenige Architekten und Bauherren Solarkollektoren alleine aus ästhetischen Gründen ablehnen, wird 1999 vermehrt an der Entwicklung von bündig in die Dachhaut integrierbaren Kollektoren und Modulen gearbeitet.

Die Universität Konstanz stellt 1999 ihre transparente Solarzellen vor, die auch schnell bei dem örtlichen Unternehmen sunways in die Fertigung gehen. Als Markt wird die Fassaden- und Dachgestaltung angepeilt, z.B. Vordächer, die eine Fläche nicht gänzlich verschatten sondern einen Teil des Sonnenlichts passieren lassen, während sie gleichzeitig Strom produzieren.

In Dresden wird die Fassade der neuen Stadtsparkasse mit rund 120 m² elektrochromen Fenstern der Pilkington-Tochter Flabeg GmbH, Fürth, ausgestattet. Bei den E-Control-Fenstern wird die (blaue) Einfärbung umkehrbar durch das Anlegen einer elektrischen Spannung unterhalb von 5 V erreicht, ohne jedoch dabei den Ausblick vollständig zu versperren. Bei dieser Spannung wandern Lithium-Ionen in eine Wolframtrioxid-Schicht, während sie bei einem Umdrehen der Polarität diese Schicht verlassen – und das Glas sich wieder aufhellt. Da diese Fenster derzeit ausschließlich in einer Pilotanlagen gefertigt werden ist ihr Preis fünf- bis zehnmal zu teuer wie herkömmliches Sonnenschutzglas, das 100 DM/m² bis 250 DM/m² kostet. Und weil blaue Fenster nicht jedermanns Sache sind untersucht das ISE Mischungen verschiedener Oxide. Dabei lassen sich, je nach Zusammensetzung, unterschiedliche Grautöne einstellen.

Seit dem 1. Juli 1999 fördert die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) den Bau von Passivhäusern bis zu max. 50.000 € als langfristiges zinsgünstiges Darlehen mit drei Tilgungsfreien Anlaufjahren. Das Programm ‚Passivhaus Vorprojektierung’ kann von der Homepage der KfW kostenlos heruntergeladen werden.

Eine weitere Form, den Heizbedarf zu senken, entwickelt im Jahr 2000 der Brite Frederick McKee. Seine Spezialfenster sind mit Wasser gefüllt, das mit einer Spezialchemikalie versetzt die Infrarotstrahlen der Sonne absorbiert und sie als Wärme wieder abgibt.

Ebenfalls 2000 wird die Flabeg zu einem konzernunabhängigen Unernehmen, das mit unterschiedlichen internationalen Projektierern zusammenarbeitet – mit zwischenzeitlichem Stammsitz in Nürnberg.

Eines der weltweiten Demonstrationsprojekte der EXPO 2000 bildet das Solarzentrum Frankfurt (Oder), in dem an neuen Produkten der Photovoltaik geforscht und entwickelt wird. Es besitzt eine Synergiefassade, die Lüftung, Wärmerückgewinnung, Photovoltaik, Tageslichtlenkung, Luftkollektoren und Einzelraumregelung integriert.

Im September 2000 findet in Bonn die 6. Europäische Konferenz Solarenergie in Architektur und Stadtplanung statt.

Im Jahr 2000 gibt das japanische Unternehmen Sanyo den Plan bekannt, zu seinem 50. Jahrestag das weltweit größte PV System mit einer Leistung von 3,4 MW als „Botschaft an das 21. Jahrhundert“ zu errichten. Eigentlich sollten die besten Hybrid-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 14 – 15 % eingesetzt werden, doch infolge der großen Rückrufaktion von Sanyos Monokristallin-Zellen im November des Jahres und dem damit verbundenen Skandal wurde dieser Plan geändert.

Als dann am 3. April 2002 die Eröffnung erfolgt, steht in der Stadt Gifu, in der Nähe einer Halbleiterfabrik des Unternehmens und in guter Sichtweite der Tokaido-Schnellbahnlinie, eine riesige Werbefläche, bei deren Bau ausschließlich zurückgegebene, mangelhafte Panele verwendet wurden – ein Symbol des Pragmatismus. Für das Unternehmen selbst bildet der Bau eine Erinnerung an die Wichtigkeit hoher Qualitätsstandards (laut eigener Aussage auf der Homepage von Sanyo).

Die 315 m lange Solar Ark ist eine Stahlkonstruktion von 3.000 t, in deren Inneren sich ein Solarmuseum und Vortragsräume befinden. Die 5.046 Solarpanele der Hülle produzieren etwa 630 kW. Zwischen diesen befinden sich außerdem 412 Leuchtpunkte mit insgesamt 77,200 roten, grünen and blauen LEDs, die computergesteuert allerlei Lichteffekte bewirken (Es dauert allerdings bis Anfang 2008, bis die Arche auch im Westen der Welt bekannt wird).

Anfang 2001 geben chinesische Forscher der Tongji University in Schanghai bekannt, daß sie eine Farbe entwickelt haben, die sich je nach Außentemperatur verändert und dadurch unterschiedlich viel Sonnenenergie aufnimmt bzw. reflektiert. Die ‚Sprungtemperatur’ zwischen dem hellen und dunklen Zustand der Farbe liegt bei 20°C. Im Sommer wird das entsprechend angestrichene Haus bis zu 8°C kühler, während es im Winter bis zu 4°C wärmer wird. Die bislang bekannten thermochromen Pigmente wechseln ihre Farbe erst bei wesentlich höheren Temperaturen. Die Farben in China sind blau im Sommer und rot im Winter, es wird weiter an der Langzeitstabilität gearbeitet, da zur Zeit nach nur 4 Jahren schon wieder nachgestrichen werden muß.

Im September 2001 wird bekannt, daß die britische Firma Intersolar Group aus Oxford die Einführung eines Solardachschiefers plant. Großbritanniens einziger Hersteller von Solarzellen wird dazu amorphe Solarmodule aus eigener Produktion verwenden. Der ‚Electra-Slate’ soll zum Produktionsstart Mitte 2002 eine elektrische Leistung von 2 W aufweisen; bisher produzierte Prototypen kommen erst auf 1,4 W. Die Spannung je Solarschiefer wird 48 V betragen. Die Solarzellen bedecken die unteren 20 cm der 50 cm langen Platte. Die Breite beträgt 30 cm. Damit ist der Solarschiefer knapp doppelt so groß wie ein DIN A 4-Blatt. Auf dem Dach wird trotz der nur teilweisen Belegung mit Solarzellen eine einheitlich schwarze Solarfläche zu sehen sein, da der elektrisch inaktive Teil der Schiefer von der jeweils oberhalb liegenden Reihe bedeckt wird. Die Entwicklung fand in Zusammenarbeit mit der Alfred McAlpine PLC statt, einem der größten Fertighaushersteller und Dachschieferproduzenten des Landes mit einem Jahresumsatz von 1,5 Milliarden €. Die Kosten betrugen rund 2,5 Millionen € und wurden teilweise vom britischen Wirtschaftsministerium übernommen. Der Solarschiefer soll ab Mitte 2002 in die Produktion gehen und auch in Deutschland erhältlich sein.

Im Oktober 2002 wird die bayernweit einzige und in Deutschland größte dachintegrierte Photovoltaik-Anlage auf dem Dach der Abstellhalle des Straßenbahn-Betriebsbahnhofs in Nürnberg in Betrieb genommen. Weltweit erstmals zum Einsatz kommen dabei von der Firma alwitra Flachdach-Systeme GmbH & Co. in Trier entwickelte PV-Kunststoff-Dachbahnen, die nicht nur das Dach sicher abdichten, sondern zugleich elektrischen Strom erzeugen. Bei diesen Dachbahnen werden flexible Photovoltaik-Module auf eine seit Jahrzehnten praxisbewährte Kunststoff-Dachbahn laminiert.

Seit 2003 bietet die thüringische Sesol Gesellschaft für solare Systeme mbH unter dem Namen Sesol Quick ein neues Solardachziegel-Modulsystem an, das an die verschiedenen Dachziegeltypen angepasst ist. Die Ziegel selbst bestehen aus Mineralguß und eignen sich für alle Dächer mit einer Mindestneigung von 22°. Sie sind wie bisher in Schwarz, und neuerdings auch in Ziegelrot erhältlich.

Die Dachelemente enthalten jeweils ein Laminat mit polykristallinen Zellen, das von der Dresdener Solarwatt Solar-Systeme GmbH hergestellt wird. Neben Solardachziegeln mit einer Nennleistung von 45,5 Watt bietet Sesol alle Dachsteintypen nun auch als 48 W Version mit sechs-Zoll-Zellen an.  Ein 1 kW System mit 22 Sesol Quick Solardachsteinen von jeweils 48 W Nennleistung kostet Ende 2005 inklusive Wechselrichter, Installationsmaterial und Lieferung 7.499 €. Der Einzelpreis für einen einzelnen Solardachstein des Typs D4-FrPf/45,5 beträgt 276 €. 

Bereits 2003 beginnt ein Team am Rensselaer Polytechnic Institute unter der Leitung von Steven Van Dessel mit der Entwicklung des inzwischen patentierten Active Building Envelope (ABE) – einem ,intelligenten’ System, das mittels Sonnenenergie Hauswände sowohl beheizen als auch zum Kühlen nutzen kann. Die integrierten Solarzellen versorgen dabei eine Reihe von integrierter thermoelektrischen Wärmepumpen, die in Wänden, Fenstern oder auf dem Dach installiert warden können. Eine Energiezwischenspeicherung ist ebenfalls vorgesehen. Durch eine dreijährige Förderung der National Science Foundation ab 2005 soll das System durch den Einsatz neuer Dünnschichtfilme wesentlich optimiert werden.

Im August 2004 stellt die japanische MSK Corporation ein ‚Baumaterial’ mit dreifacher Nutzung vor. Die PV TV-Solarpanele erzeugen Strom (3,8 W pro Quadratfuß d.h. ~ 930 cm2), können als Glasfenster genutzt werden und dienen gleichzeitig als Video-Displays. Besonders interessant ist die Fenster-Funktion, da hierbei bis zu 90 % des einfallenden Lichtes absorbiert werden können – wodurch die Fenster auch als Jalousien und sogar als teiltransparente Wände genutzt werden können. Als Preis werden 45 $ pro Quadratfuß genannt.

Bereits 2004 beginnt sich der US-Architekt Terry Oaten mit der Optimierung von Wärme- und Kühlkreisläufe in Wohngebäuden zu beschäftigen. Im Juni 2007 präsentiert er dann einen Mikroprozessor, der Thermostat-gesteuert die entsprechenden Prozesse optimiert. Gemeinsam mit seinem Partner Geoff Stanistreet beantragt er ein entsprechendes Patent für das Smart Breeze-System, das neben dem Chip aus einem PV-Panel, einer Batterie und einem kleinem Ventilator besteht, der immer dann anspringt, wenn irgendwo Wärme zu- oder abgeführt werden muß. Bei Versuchen stellt sich heraus, daß mit dieser simplen Technologie bis zu 40 % Energie (und damit Schadstoffausstoß) eingespart warden kann.

Am 15. September 2005 haben 27 Familien und die beteiligten Baufirmen mit einem Richtfest den Abschluss der Rohbauarbeiten am Passivhaus EUREKA im Freiburger Stadtteil Vauban gefeiert. Das 6,5 Millionen € teure Gebäude ist mit knapp 3.000 Quadratmetern Wohnfläche das größte Passiv-Mehrfamilienhaus in Baden. Das fünfgeschossige Riegelgebäude unterschreitet EUREKA den Wärmebedarf eines Niedrigenergiehauses um fast 70 %. Sonnenkollektoren und Fernwärme versorgen es mit günstiger Energie für Heizung und Warmwasser. Ganze 30 € muss eine Familie im Monat für seine 120 Quadratmeter große Wohnung an Heizkosten zahlen. Eine Solarstromanlage auf dem Dach sorgt durch die Einspeisevergütung für einen zusätzlichen Erlös.

Im Oktober 2005 wird der 9 m hohe Solarspeicher in das erste zu 100 % solar beheizte Massivhaus des Sonnenhaus-Architekten Georg Dasch eingesetzt. Mit einem Volumen von 39.500 l wird der Stahltank mit integriertem Trinkwasserboiler die Heizenergie für 186 m2 beheizte Wohnfläche speichern. 84 m² Sonnenkollektoren auf dem Süddach des Hauses liefern die Wärme, die bei Bedarf über Wandflächenheizungen im Haus verteilt wird.

Das Einfamilienhaus von Dr. Jakob Lehner im Regensburger Stadtteil Burgweinting ist mit den neuen Wärmedämmziegeln Poroton T8 der Firma Schlagmann erbaut, die die im konventionellen Bau übliche zusätzliche Wärmedämmung überflüssig machen. Wie mächtig diese Speichertanks sein können macht das Foto klar, auf dem ein ‚Swiss-Solartank’ mit 205 m³ Fassungsvermögen, einem Durchmesser von 4 m und einer Länge von fast 17 m mit reiner Muskelkraft aufgestellt wird. Der auf Sonnen- und andere Niedrigstenergiehäuser spezialisierte Dasch hat bereits etwa 20 weitgehend solar beheizte Häuser errichtet, vorwiegend im süddeutschen Raum.

Im Öko-Park Dören eröffnet das Paderborner Unternehmen Biohaus im Dezember 2005 Deutschlands erste Solardachziegel-Ausstellung mit Exponaten verschiedener internationaler Hersteller. Biohaus selbst stellt ebenfalls Solardachziegel her. Diese werden seit Anfang der neunziger Jahre von verschiedenen Herstellern entwickelt und verkauft, wobei sich die Leistung der angebotenen solaren Dachpaneele von 3 W pro Element in den Anfangstagen auf mittlerweile 200 W erhöht hat.

Die ‚SunTracker’ Tageslichtreflektoren bündeln das List 9-fach und verteilen es ohne jede Hitzeentwicklung über eine weite Fläche mit einer Stärke, die 800 W Leuchtstoffröhren entspricht. Das mit einer 10-Jahres-Garantie versehene System besteht aus drei Spiegeln mit solarbetriebener Steuerung unter einer Acrylgaskuppel, unter der sich der Licht-Diffusor und transparente Wärmebarrieren befinden. Die Erfindung geht auf Lee Dominguez in der 1980ern zurück, dessen Firma So-Luminaire in den USA tausende dieser Systeme verkaufte. Der ‚SunTracker’ wird u.a. von dem Kleidungshersteller Patagonia in seinem Vertriebszentrum in Reno, Nevada, eingesetzt. 1999 geht das Unternehmen mit Sanyo ein joint venture ein, um die Entwicklung voranzutreiben, doch auch nach schs Jahren der Tätigkeit des SNS joint venture sind die Partner mit den Ergebnissen nicht zufrieden. Im September 2005 gründet der Chef von So-Luminaire Jacque Stevens gemeinsam mit dem Inhaber der installierenden Firma Steve Briee sowie dem Investor Dave Broderick das Unternehmen Nature’s Lighting, um ab Anfang 2006 das Produkt komplett zu überarbeiten und endlich marktreif zu machen.

Im April 2006 wird bekannt, daß der Motorrad-Hersteller Yamaha eine Kunststoffbeschichtung aus phosphoreszierenden Materialien entwickelt hat, die tagsüber Sonnenlicht einfängt dieses nachts in Form eines sanften Leuchtens wieder abgibt. Die neue Beschichtung soll besonders kleinere Fahrzeuge bei Dunkelheit besser sichtbar und damit sicherer machen. Mit einem speziellem Vakuum-Druck-Verfahren kann ein sehr dünner, glatter Kunststoff-Film auch auf stark gebogenen Verkleidungsteilen erzeugt werden. Zum Einsatz kommen soll die neue Technologie beim elektrischen Motorroller EC-02. Bei späteren Entwicklungen sind auch Außenpanele, Terrassenböden, Wegbeleuchtungen und ähnliches denkbar.

Die Mitte 2007 vorgestellte Lunabrite-Technologie der Firma Luna Light Energy aus Mountain Lake, New Jersey, ist eine neuartige und völlig energiefreie Methode, nächtens für Licht zu sorgen… indem es tagsüber in einer Trägersubstanz gespeichert wird – quasi die ungiftige Weiterentwicklung der Phosphorpunkte früherer Armbanduhren und Kompasse. Das gespeicherte Tageslicht wird dann über einen Zeitraum von 3 bis 12 Stunden wieder abgegeben, die ersten drei bis vier Stunden sehr hell, danach schwächt sich die Lichtstrahlung langsam ab. Die Einsatzgebiete des in unterschiedlichen Farben leuchtenden Wetter- und UV-festen Materials werden in der Architektur, in Marine-Bereich, beim Sport, bei Sicherheitsbelangen und sogar in der Mode gesehen. Es werden bereits verschiedene Durchmesser von blau und blaugrün leuchtenden Bänder angeboten, bis hinunter zu dünnen Fasern, die sich in der Textilindustrie nutzen lassen.

Auch bei großen Gebäuden kommt die Photovoltaik zunehmend zum Einsatz. 2005 schreibt der von E.ON Bayern betreute Solarenergieförderverein Bayern e. V. zum dritten Mal einen Wettbewerb zur solare Energiearchitektur aus. Diesmal werden sieben Preise in Höhe von insgesamt 27.000 € vergeben. Den 1. Preis (15.000 €) erhalten rolf + hotz architekten, Freiburg, für die Integration einer fassadenhohen 51 kW Photovoltaikanlage auf 230 m² im Rahmen der Sanierung von zwei neungeschossigen Mehrfamilienhäusern mit je 48 Wohneinheiten in Freiburg.

Die fünf Anerkennungspreise (je 2.000 €) gehen an die Turnhalle an der Grundschule Burgweinting (10,07 kW, 117 m²), den Siloturm Schapfenmühle, Ulm (97,95 kW), die TÜArena, Tübingen (43,7 kW, 525 m²), das Schulzentrum ‚Am Spalterhaus’, Barsinghausen (60,6 kW, 937 m²) und an das Geschäftshaus ZARA, Köln (12 kW). Einen zusätzlichen Sonderpreis, ebenfalls mit 2.000 € dotiert, vergibt die Jury an ein Einfamilienhaus in Hegenlohe.

Da die Kreditanstalt für Wiederaufbau bestimmte Anforderungen an Energiesparhäuser stellt und im Falle ihrer Erfüllung den Bau mit zinsgünstigen Darlehen von 50.000 Euro fördert, verkauft der Massivhaus-Anbieter IBG-Haus seine zehn Haustypen ab 2006 wahlweise auch als Energiesparhaus Typ KfW 60. Zum Einsatz kommen ein Erdwärmesystem, großflächige, nach Süden ausgerichtete Fensterflächen, Sonnenkollektoren, zusätzliche Dämmungen und eine Lüftungsanlage.

Im Mai 2006 gibt das Solarunternehmen Jenni Energietechnik AG bekannt, daß man im Schweizer Oberburg das erste ausschließlich solar beheizte Mehrfamilienhaus Europas baut. 276 m² Sonnenkollektoren liefern ihre Wärme an einen 205.000 l großen Solarspeicher, der in der Mitte des Gebäudes steht und das bis zu 95°C heiße Wasser für die Wintermonate speichert. Das Gebäude kommt dadurch ohne Zusatzheizung aus.

Im August 2007 wird das 100 % Solar-Mehrfamilienhauses eingeweiht. Neben dem zentralen Warmwasserspeicher ist das Gebäude auch bezüglich des Energieverbrauchs und Komforts im Lüftungs-, Außenlärm- und Heizungsbereich auf dem neuestem Stand der Technik angelegt. Firmeninhaber Josef Jenni gilt im Übrigen als Initiator der ersten ‚Tour de Sol’ 1985 (s.u. Elektrische Mobilität).

Die Firma Von Waitzische Beteiligungen entwickelt 2006 gemeinsam mit der Universität Kassel und mit finanzieller Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) aktive Fenster, bei denen winzige Spiegel zwischen der ansonsten konventionellen Doppelverglasung das Tageslicht gezielt in den Raum lenken, etwa an die Decke, aber ansonsten für Schatten im Büro sorgen. In den Räumen bleibt es auch ohne direkte Sonneneinstrahlung taghell, was hilft, bis zu 20 % des elektrischen Lichtes zu sparen und die Klimaanlagen zu entlasten.

Die bislang teure Technik der sogenannten ‚Mikrospiegelarrays’, wie sie bereits in Beamern oder Scannern verwendet wird, ist Ziel einer Weiterentwicklung des Instituts für Nanostrukturtechnologie und Analytik (INA) der Uni Kassel, wobei die Module hier in mehreren Beschichtungs-, Druck- und Ätzschritten hergestellt werden. Die aktiven Fenster sind einfach und kostengünstig im Aufbau, wartungsarm und langlebig. Es ist geplant, die Miniatur-Spiegel elektrisch anzusteuern, wobei ein Sensor das Tageslicht außerhalb der Fenster analysiert und die Spiegel dann gruppenweise neu ausrichtet.

Das staatliche Standardisierungsgremium NIST in den USA beginnt im Sommer 2006 mit einem 15 Monate langen Test, um die Leistung von neun verschiedenen Solarziegel-Produkten zu vergleichen. Die Ziegel mit den integrierten Solarzellen sind seit rund drei Jahren auf dem Markt.

Zum ‚Solar Decathlon 2007’ in Washington werden etwa 150.000 Besucher erwartet, wenn während des Wettbewerbs zwanzig Universitäten ihre energieautarke Solarhäuser direkt neben dem Weißen Haus aufbauen. Die TU Darmstadt hat nach der Universidad Politécnica de Madrid als zweite europäische Hochschule den Sprung in den ‚solaren Zehnkampf’ geschafft. Der nach 2002 und 2005 zum dritten Mal stattfindende Wettbewerb legt einen Schwerpunkt auf die architektonische Integration von Solarstrommodulen. Die beiden früheren Wettbewerbe hat die University of Colorado in Boulder gewonnen.

Im Juli 2007 präsentieren Studenten der Technischen Universität Darmstadt um den Architektur-Professor Manfred Hegger das Projekt eines Solarhauses, das mehr Energie erzeugt als es verbraucht. Im Oktober beteiligt sich das Team unter rund 20 Mitbewerbern an dem internationalen Bauwettbewerb ‚Solar Decathlon’ (= solarer Zehnkampf) des US-Energieministeriums, bei dem die Gebäudekonzepte vor dem Weißen Haus in Washington der Öffentlichkeit vorgestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt kostet das Projekthaus noch 400.000 €, wobei sich dieser Preis bei einer Serienfertigung allerdings schon bis 2015 halbieren könnte.

Tatsächlich gewinnt das Team der TU Darmstadt, das von Studenten der Stuttgarter Hochschule für Technik beim Entwurf des Gebäudeenergiekonzepts unterstützt wurde, den nach 2002 und 2005 bereits zum dritten Mal ausgeschriebenen Wettbewerb. Besonders die zukunftsweisenden Konzepte im Bereich der regenerativen Energie aus Sonnenlicht sowie das Energiemanagement wurden von der Jury ausdrücklich hervorgehoben.

Ebenfalls 2007 nehmen Meldungen über das sogenannte ,vertical farming’ zu, bei denen es um landwirtschaftlich genutzte Hochhäuser geht, in denen erneuerbare Energien – und hier natürlich in erster Linie der Solarenergie – zum Einsatz kommen. Unter anderem beschäftigen sich Wissenschaftler der Columbia University mit diesem Thema: Hier plant man ein 30-stückiges Gebäude mit Glaswänden, das außerdem von einer großen PV-Anlage gekrönt ist. Auf jeder Etage befinden sich riesige Beete, die von vollautomatischen Bewässerungssystemen versorgt warden. In diesen senkrechten Agrarbetrieben lassen sich neben Pflanzen auch Nutztiere züchten, wobei die Kreisläufe so abgestimmt warden, daß die Abfälle der einen Ebene als Düngemittel für andere Ebenen dienen. Weitere Architekten, die sich mit dieser Technologie beschäftigen sind Chris Jacobs (von ihm stammt das hier abgebildete Konzept), Gordon Graff, Andrew Kranis, Waimond Ip und Pierre Sartoux.

Doch auch für Wohnzwecke werden immer mehr Hochhäuser konzipiert, bei denen die Solarenergie einen integrierten Bestandteil der Architekur darstellt. Im Mai 2007 kursieren erste Abbildungen des 322 m hohen ,Burj al-Taqa’ (= Energieturm), der von Eckhard Gerber in Dubai errichtet wird, und der seine Energie zu 100 % selbst erzeugen soll. Neben einer Windturbine (im Bereich der Windenergie habe ich bereits mehrere ähnliche Gebäude vorgestellt), soll die gesamte Außenfassade mit ihrer Fläche von knapp 15.000 m² mit Solarzellen überzogen werden. Zusätzlicher Solarstrom kommt von mehreren schwimmenden Inseln, die in Sichtweite des Turmes installiert sind.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Polytechnischen Universität in Madrid (UPM) stellen Mitte 2007 ein Fenster vor, das den Wärme- oder Kühlbedarf von Gebäuden um bis zu 70 % reduzieren kann. Dabei wird in einen 1 cm breiten Zwischenraum der Mehrfachverglasung Wasser eingeleitet. Unter dem Namen Inteliglass soll das neue Konzept bald auf den markt kommen.

Anfang 2007 fordert die Chinesische Regierung Konzepte und Vorschläge von Null-Energie-Häuser an, die bis Sommer 2008 in der Nähe des Olympiastadions von Peking errichtet werden sollen. Die USA beteiligen sich mit dem ‚Future Home USA’ (FHUSA) – einer Kombination der Architektur von Frank Lloyd Wright und den Überlieferungen des Feng-Shui. Mit dem Bau wird im März 2007 begonnen.

Im November 2007 präsentieren die DRI Companies aus Irvine, Kalifornien, eine weitere Solarschindel-Form, die direkt in die in den USA üblichen Dachschindel-Systeme integriert werden kann. Pro Panel des Lumeta-Systems wird ein Output von 28 W bei 6,1 V erreicht.

Ebenfalls im November 2007 stellt eine Gruppe britischer Studenten ihr Konzept für Strom-produzierende Jalousien vor, mit dem sie einen landesweiten Wettbewerb gewinnen – und dies, obwohl dieses Konzept bereits ein integrierter Bestandteil beim ‚Solar Decathlon’ gewesen ist, den die Studenten der Technischen Universität Darmstadt im Juli des Jahres gewonnen hatten (s.o.). Ein weiteres und sehr ähnliches System wird von Studenten der University of Maryland unter dem Namen ‚The LEAFHouse’ vorgestellt (die damit immerhin den 2. Platz beim ‚Solar Decathlon’ erringen).

Im Januar 2008 gibt das Architekturbüro Skidmore Owings & Merrill bekannt, daß man außerhalb von Paris ein Bürogebäude erreichten wird, das einen Energieüberschuß erwirtschaft. Dieses 70.000 m² ‚zero-energy building’ soll seinen gesamten Verbrauch an Licht, Heizung und Kühlung durch große PV-Flächen auf dem Fach erzeugen, außerdem wird Wasser der Seine in den Kühlkreislauf eingespeist. Das Gebäude ist für 5.000 Personen angelegt und soll nur 35 – 30 % mehr kosten als vergleichbare Bürogebäude mit erheblich schlechterer Energiebilanz.

Fast gleichzeitig veröffentlicht das Architekturbüro Foster + Partners seine Pläne für den Bau eines Vulkan-förmigen ‚grünen’ Gebäudes in Moskau, das unter dem Namen ‚Crystal Island’ und seiner Höhe von 450 m Architekturgeschichte schreiben soll. Es ist als Wohnhaus für 30.000 Personen angelegt, außerdem soll es 3.000 Hotelräume sowie 900 Apartments mit Rundum-Versorgung geben – neben Ladengeschäften, Büros und einer internationalen Schule für 500 Kinder. Seine Energie wird der Bau von integrierten PV-Anlagen sowie Windturbinen im oberen Bereich beziehen.

Eines der wohl ‚grünsten’ und schon errichteten Gebäude weltweit ist die School of Art, Design and Media der Nanyang Technological University in Singapur. Der 5-stückige Bau besticht durch sein fließendes, organisches Gründach, das einen weitläufigen Innenhof umfaßt. Allerdings kann man auch den Schwachpunkt erkennen: Die Rasenfläche ist nicht überall von gleichmäßiger Farbe – ein Hinweis auf Schwierigkeiten bei der adäquaten Bewässerung der geschwungenen und abgeschrägten Gründachflächen.

Eine besondere Form der solaren Architektur bilden die Solarsiedlungen, die als nächstes vorgestellt werden. Anschließend folgt die Beschreibung von Heliostaten und weiteren solaren Nutzungsformen.