Inhalt­li­cher Überblick

Die Anpas­sung von Städ­ten an die Aus­wir­kun­gen des Kli­ma­wan­dels ist in den kom­men­den Jah­ren unum­gäng­lich. So ist auch in der Lan­des­haupt­stadt Kla­gen­furt am Wör­ther­see in Zukunft mit höhe­ren Tem­pe­ra­tu­ren und einem ver­mehr­ten Auf­tre­ten von urba­nen Hit­ze­in­seln in Gebie­ten mit hoher Flä­chen­ver­sie­ge­lung und Bebau­ungs­dich­te zu rechnen.

Im Zen­trum des Pro­jek­tes GREEN­sChOOL­ENER­GY steht die HTL1 Kla­gen­furt Las­ten­stra­ße, die durch eine groß­zü­gig ange­leg­te, süd­ex­po­nier­te Glas­fas­sa­de und einer ver­sie­gel­ten Flä­che im Haupt­ein­gangs­be­reich sowie einem dar­über lie­gen­den her­kömm­li­chen Flach­dach mit star­ker Über­hit­zung kon­fron­tiert ist. Die­se Gege­ben­hei­ten sor­gen für gra­vie­ren­de Ein­schrän­kun­gen der kör­per­li­chen und geis­ti­gen Leis­tungs­fä­hig­keit der Schü­le­rin­nen und Schü­ler sowie dem Lehrpersonal.

Inhal­te und Zielsetzungen

Im vor­lie­gen­den Pro­jekt soll einer­seits mit einer stra­te­gi­schen Begrü­nung des Vor­plat­zes und dem Flach­dach der urba­ne Hit­ze­in­sel­ef­fekt eben­dort redu­ziert und ande­rer­seits die hohe Son­nen­ein­strah­lung zur loka­len Strom­pro­duk­ti­on genutzt wer­den. Hier­bei bie­ten sich Tei­le des Vor­plat­zes, ein Groß­teil der Glas­fas­sa­de sowie das bereits erwähn­te Flach­dach an. Zum Ein­satz kom­men dabei expe­ri­men­tel­le PV-Anla­gen, die aktu­ell noch kei­ne Markt­rei­fe besitzen.

Das Flach­dach wird mit vertikal/bifacialen Modu­len ver­se­hen, die Last­spit­zen in den Mor­gen- und Abend­stun­den abfan­gen sol­len. Kom­bi­niert wer­den die­se PV-Ele­men­te am Dach mit exten­si­ver Begrü­nung und mög­lichst hel­len Pflan­zen­ar­ten, um die Albe­dorück­strah­lung zu erhö­hen und eine zusätz­li­che Ertrags­stei­ge­rung zu erzie­len. Refe­renz­wer­te bie­ten dabei her­kömm­li­che, bereits exis­tie­ren­de PV-Modu­le an ande­ren Tei­len des Daches.

Die Ele­men­te der Glas­fas­sa­de wer­den mit, der Son­ne nach­ge­führ­ten und beweg­li­chen, Modu­len ersetzt und auf unter­schied­li­che Wei­se (Was­ser­film, Sprüh­ne­bel, Fas­sa­den­be­grü­nung etc.) gekühlt, um Ertrags­stei­ge­run­gen zu erzie­len. Am Vor­platz sol­len Begrü­nungs­maß­nah­men die Auf­ent­halts­qua­li­tät erhö­hen. Dabei wird auch ein künst­li­cher Was­ser­lauf ange­legt und im Nah­be­reich mit wei­te­ren PV-Modu­len Strom erzeugt.

Metho­di­sche Vorgehensweise

In dem Arbeits­pa­ket 1 (Pro­jekt­ma­nage­ment) geht es um die Siche­rung der Qua­li­tät eines ter­min­ge­rech­ten Pro­jekt­ab­lau­fes und der Doku­men­ta­ti­on der Pro­jekt­er­geb­nis­se. Dar­un­ter fällt die Koor­di­nie­rung der ein­zel­nen Arbeits­pa­ke­te sowie eine lau­fen­de Bericht­erstat­tung an die Förderstelle.

Das Arbeits­pa­ket 2 (Kom­mu­ni­ka­ti­on und Dis­se­mi­na­ti­on) umfasst die Ver­brei­tung des Pro­jekts in der Öffent­lich­keit, durch Ver­an­stal­tun­gen, Work­shops und digi­ta­len Platt­for­men (Web­site, Social Media, etc.), um die Inhal­te und Pro­jekt­fort­schrit­te mit den Sta­ke­hol­dern und ande­ren Inter­es­sen­ten dis­ku­tie­ren zu können.

Die Arbeits­pa­ke­te 3 (Begrü­nungs­sys­te­me), 4 (Pho­to­vol­ta­ik­sys­te­me) und 5 (Ver­sor­gung und Steue­rung) beschäf­ti­gen sich mit der Ent­wick­lung und Umset­zung der geplan­ten Begrü­nun­gen und PV-Anla­gen sowie deren not­we­ni­ge Steue­rung und Ver­sor­gung. Die­se Arbeits­pa­ke­te sind eng mit­ein­an­der ver­wo­ben und ent­wi­ckeln die jewei­li­gen Kon­zep­te, Detail­pla­nung und Umsetzung.

Für die inter­ne Qua­li­täts­kon­trol­le sind Prüf­be­rich­te und Pfle­ge­pro­to­kol­le zu erstel­len. Das Arbeits­pa­ket 6 (Moni­to­ring, Model­lie­rung, Eva­lu­ie­rung, Geschäfts­mo­del­le) sorgt für die Auf­be­rei­tung und Ver­ar­bei­tung der erho­be­nen Daten an den Ver­suchs­an­la­gen. Dazu wer­den einer­seits Ener­gie­er­trä­ge an den expe­ri­men­tel­len PV-Anla­gen unter­sucht, vege­ta­ti­ons­öko­lo­gi­sche Beson­der­hei­ten gemo­nitort (Wild­bie­nen­auf­kom­men, Boden­pa­ra­me­ter am begrün­ten Dach etc.), mikro- und raum­kli­ma­ti­sche Daten (inkl. ZAMG-Wet­ter­sta­ti­on) erho­ben und das gesam­te Pro­jekt in Bezug auf Kos­ten/­Nut­zen-Rela­ti­on zur Erstel­lung von Geschäfts­mo­del­len verwertet.

Erwar­te­te Ergebnisse

Im Sin­ne der Smart City Stra­te­gie der Lan­des­haupt­stadt Kla­gen­furt am Wör­ther­see trägt das Pro­jekt dazu bei, den urba­nen Hit­ze­in­sel­ef­fekt im nahen Umfeld der Schu­le zu redu­zie­ren und einen Bei­trag für ein ver­träg­li­ches Stadt­kli­ma zu leis­ten. Dar­über hin­aus wird durch die loka­le Strom­pro­duk­ti­on der Anteil der erneu­er­ba­ren Ener­gien erhöht und ein Bei­trag zum Kli­ma­schutz geleistet.

Die Errich­tung der unter­schied­li­chen, inno­va­ti­ven PV-Anla­gen in Kom­bi­na­ti­on mit Begrü­nungs­maß­nah­men trägt dazu bei, dass sowohl Erkennt­nis­se in der tech­ni­schen Umset­zung gene­riert wer­den, als auch die Markt­rei­fe im Real­be­trieb, von Beginn der Pla­nung, über die Errich­tung, bis hin zur Fer­tig­stel­lung und beglei­ten­dem Moni­to­ring fest­ge­stellt wird. Dar­aus resul­tie­rend sol­len Geschäfts­mo­del­le eine zukünf­ti­ge Umset­zung an ande­ren Gebäu­den erleich­tern und gewon­ne­ne Erkennt­nis­se über­trag­bar gemacht werden.

Pro­jekt­lei­tung

IPAK — Inter­na­tio­nal Pro­ject Manage­ment Agen­cy Kla­gen­furt on Lake Wör­ther­see GmbH

Pro­jekt- bzw. KooperationspartnerInnen


Bau­werks­be­grü­nung kom­bi­niert mit Solarenergie

Hier zei­gen wir die unter­schied­li­chen Mög­lich­kei­ten der Kom­bi­na­ti­on von Solar­ener­gie mit Bau­werks­be­grü­nung. Die Auf­stel­lung kann in fix ver­an­ker­ten oder auf­last­ge­hal­ten Sys­te­men umge­setzt wer­den. Fixe Ver­an­ke­run­gen wer­den auf­grund der ein­zu­bin­den­den Durch­drin­gung als nach­tei­lig ein­ge­stuft. Unter­schied­li­chen Aus­rich­tun­gen und Aus­le­gun­gen der Modu­le sind mög­lich. Aktu­el­le wird zwi­schen fol­gen­den Anordungs­for­men unterschieden:

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Die jewei­li­ge objekt­be­zo­ge­ne Pla­nung und Umset­zung ist hin­sicht­lich der Ziel­vor­ga­ben für Ertrag und Begrü­nung in opti­ma­len Ein­klang zu bringen.

Das Solar­gründ­ach

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Eine spe­zi­el­le Aus­bil­dungs­form der Dach­be­grü­nung ist das Solar­gründ­ach, eine Kom­bi­na­ti­on aus Pho­to­vol­ta­ik­mo­du­len und einem Gründ­ach. Die inte­grier­te Mon­ta­ge­lö­sung ermög­licht es, dass das Sub­strat und die Vege­ta­ti­on die not­wen­di­ge Auf­last dar­stel­len, um die Grund­kon­struk­ti­on der Modu­le zu befes­ti­gen. Dadurch ist es nicht not­wen­dig die Dach­ab­dich­tung zu durch­drin­gen, um die Mon­ta­ge­ein­hei­ten direkt auf dem Dach zu installieren.

Solar­grün­dä­cher wer­den seit Jahr­zehn­ten auf unter­schied­li­che Wei­se rea­li­siert. Die­se Kom­bi­na­ti­on hat beson­de­re Vor­tei­le:

  • Erhö­hung des Wir­kungs­gra­des der Solaranlage
  • Erhö­hung der Artenvielfalt
  • Schutz der Abdich­tungs­schicht vor ther­mi­scher und mecha­ni­scher Beanspruchung
  • Punk­tu­el­le Belas­tun­gen kön­nen ver­mie­den werden
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Zur Auf­stän­de­rung der Pho­to­vol­ta­ik­mo­du­le wer­den Trä­ger­sys­te­me (3) ver­wen­det, die auf die Solar­grund­ba­sis mon­tiert wer­den, die gleich­zei­tig der Drai­na­ge und Was­ser­spei­che­rung (7) die­nen. Das Gründ­ach und sei­ne Unter­kon­struk­ti­on ist so zu pla­nen, dass das gesam­te anfal­len­de Regen­was­ser der Dach­flä­che der Dach­be­grü­nung zur Ver­fü­gung gestellt wird.

Die Drai­na­ge­plat­te dient bei auf­last­ge­hal­te­nen Sys­te­men als Grund­plat­te zur Fixie­rung der Unter­kon­struk­ti­on für die Panee­le. Die Hal­te­rung sind Alu­mi­ni­um-Mon­ta­ge­schie­nen wor­auf die ein­zel­nen Panee­le ver­schraubt wer­den. Die Modul­nei­gung ist je nach Her­stel­ler unterschiedlich.

Hier­bei wird die Unter­kon­struk­ti­on der Solar­an­la­ge ohne Durch­drin­gung der Dach­ab­dich­tung errich­tet. Die Sub­strat­hö­he, der Abstand und Nei­gung der Modu­le ist objekt­be­zo­gen zu defi­nie­ren und zu berech­nen (Wind­last, Schnee­last, etc.).

Durch die Auf­stän­de­rung wer­den die Modu­le hin­ter­lüf­tet und eine Über­hit­zung ver­mie­den. Durch die Evapo­tran­spi­ra­ti­on ver­duns­ten Pflan­zen Was­ser, ent­zie­hen ihrer Umge­bung Ener­gie und küh­len die­se mit der soge­nann­ten Ver­duns­tungs­käl­te. Dadurch kann die Umge­bungs­tem­pe­ra­tur der Modu­le durch die Kühl­leis­tung der Pflan­zen redu­ziert und der Ener­gie­er­trag der PV-Anla­ge gestei­gert werden.

Bei Solar­grün­dä­chern muss ein Min­dest­ab­stand von 20 cm von der Sub­stratober­flä­che zur Unter­kan­te der Solar­pa­nee­le beach­tet wer­den, um eine Ver­schat­tung durch zu hoch­wach­sen­de Pflan­zen zu vermeiden.

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Mög­li­che Auf­stel­lun­gen: ent­we­der in ein­zel­nen Paneel-Rei­hen, Sat­tel­dach- oder Schmet­ter­lings­form. Dabei wird der tiefs­te Punkt der Modu­le mit einem Min­dest­ab­stand von 20cm zur Vege­ta­ti­ons­schicht auf die Unter­kon­struk­ti­on montiert.

Für die Pfle­ge sind zwi­schen den ein­zel­nen Modul­rei­hen ein ent­spre­chen­der Abstand zu planen.

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Die ver­ti­kal auf­ge­stän­der­ten bi-fazia­len Modu­le sind West-Ost ori­en­tiert und kön­nen durch die bifa­zia­len PV-Modu­le sowohl vor­mit­tags als auch nach­mit­tags Ener­gie pro­du­zie­ren. Die­se Auf­stel­lung der Modu­le ist eben­falls auf­last­ge­hal­ten. Aller­dings ist mit einer höhe­ren Wind­last zu rech­nen, wel­che mit einem höhe­ren Sub­strat­auf­bau ent­ge­gen­ge­wirkt wer­den kann. Aus dem For­schungs­pro­jekt „Grün und Pho­to­vol­ta­ik auf dem Dach der Resi­denz Eich­gut: Idea­le Part­ner“ von solar­spar und der ZHAW Zürich ent­stand die aktu­el­le Inno­va­ti­on im Bereich Solar­gründ­ach. Eine wei­te­re Erkennt­nis aus die­sem For­schungs­pro­jekt ist die Ertrag­stei­ge­rung von 17% durch den Ein­satz von wei­ßem Zier­kies und sil­ber­lau­bi­gen Pflan­zen wie Thy­mi­an und Son­nen­rös­chen, wel­che den Albe­do Effekt stei­gern. Im genann­ten For­schungs­pro­jekt ist kei­ne Ver­schat­tung durch Pflan­zen bis auf weni­ge Aus­nah­men vorgekommen.

© Ire­ne Zluwa

Hier sehen Sie eine Son­der­lö­sung mit mög­li­chem Mehr­fach­nut­zen. Ein Bei­spiel solch einer Son­der­lö­sung stellt der soge­nann­te PV-Dach­gar­ten dar: Hier­bei han­delt es sich um eine Flä­che wel­che meh­re­ren Nut­zun­gen wie Solar­tech­no­lo­gie, Dach­be­grü­nung und Auf­ent­halts­flä­chen ver­eint. Auf einer Per­go­la-Kon­struk­ti­on wer­den semi-trans­pa­ren­te Modu­le instal­liert. Regen­was­ser wird in die inten­si­ve Dach­be­grü­nung ein­ge­lei­tet. Die Auf­last der Begrü­nung wird eben­falls von der Auf­stän­de­rung gehal­ten. Die licht­durch­läs­si­gen Modu­le ermög­li­chen das Anwach­sen von Pflan­zen und spen­den gleich­zei­tig Schat­ten für Menschen.

Die Solar­grün­fas­sa­de

Das Prin­zip der Syn­er­gie ist bei der Kom­bi­na­ti­on PV und Begrü­nung auf der Fas­sa­de sehr ähn­lich. Es kön­nen hin­ter den Modu­len unter­schied­li­che Tech­no­lo­gien der Fas­sa­den­be­grü­nun­gen umge­setzt wer­den. Neben wand­ge­bun­de­nen Sys­te­men (Living Walls) gilt vor allem bei Begrü­nun­gen mit Klet­ter­pflan­zen auf die geeig­ne­te Wahl der Klet­ter­pflan­zen zu ach­ten. Hier­bei müs­sen Dicken­wachs­tum und licht­flie­hen­de Trie­be mit den bau­li­chen Maß­nah­men berück­sich­tigt wer­den, um eine Beschä­di­gung der Anla­ge zu vermeiden.