Solar-Pavillon in Potsdam

Stromerzeugende Gebäudehülle

Im Herzen des Bornstedter Feldes, einem Stadtteil im grünen Norden von Potsdam, befindet sich der Campus Pappelallee, als einer von zwei Standorten der ortsansässigen Fachhochschule. Hier wurde der Solar-Pavillon nach Plänen des Architekturbüros Ortner und Ortner errichtet, der als Plattform für Begegnungen, Präsentationen und Ideengewinnung für Studenten und Lehrende dient und das Hochschulareal nach Osten hin abschließt.

Anthrazitfarbene Dünnschicht-Module umhüllen alle vier Seiten des Gebäudes und erzeugen Strom
Die Rückseite der PV-Module ist in einem leuchtenden Kupferton ausgeführt
Der Pavillon dient als Begegungsstätte für Studenten und Lehrende

Der eingeschossige lange, schmale Gebäuderiegel wurde als Galerie unter Strom, als Begegnungsraum mit solarer Hülle konzipiert, der zwar überdacht, aber an seinen Seiten größtenteils durchlässig ausgeführt wurde. Markantes Gestaltungselement des rund 250 m² großen Pavillons ist die lückenhafte, umlaufende Fassade aus gebäudehohen, frei stehenden, anthrazitfarbenen PV-Modulen. Im Wechsel mit ebenso großen Glaselementen bilden sie die diaphane, licht- und luftdurchlässige Gebäudehülle des Pavillons aus und ähneln von Weitem den Säulenreihen antiker Gebäude. Lediglich an der westlichen Längsseite wurden die Glasscheiben nicht eingesetzt, hier erfolgt der Zugang in das leicht erhöhte Gebäude über einen kleinen Treppenblock.

Der Begegnungsraum ist als recht einfacher Betonskelettbau ausgeführt – sowohl die Bodenplatte als auch die Stützen und die Decke sind aus hellem Beton gefertigt, teilweise sind Abdrücke der verwendeten Schalungen deutlich erkennbar. Einen Kontrast zu dieser schlichten Konstruktion bilden die von außen dunkel gefärbten PV-Module, die im Innenraum in einem kräftigen Kupferton in Erscheinung treten. Eine mit Holz verkleidete Box im südlichen Teil des Pavillons dient zum einen der Aufbewahrung und Lagerung von Ausstellungsstücken, zum anderen sind hier die Komponenten der technischen Infrastruktur, wie z.B. die Wechselrichter, untergebracht.

Solar
Die beinahe vier Meter hohen, knapp ein Meter breiten Dünnschichtmodule mit einer Fläche von ca. 146 m² umranden den fast 35 Meter langen Bau und werden somit zum integralen Bestandteil der Gebäudehülle (= GIPV oder auch BIPV aus dem Engl. Building integrated Photovoltaics). Die speziell für dieses Projekt, komplett vorgefertigten Elemente wurden innerhalb kürzester Zeit vor Ort montiert.

Auf der kurzen Südseite bilden vier Module die Fassade. Auf der langen Ost- und Westfassade sind je 16 der Module in zwei separaten Strängen verschaltet, die eine elektrische Nennleistung von 195 Wp pro Modul erzeugen. Der auf diesen beiden Gebäudeseiten produzierte Strom wird an einen großen Wechselrichter übertragen und ins Leitungsnetz der Hochschule eingespeist. Die elektrische Anbindung der Nordseite stellte wegen mangelnder direkter Sonneneinstrahlung die größte Herausforderung dar. Hier sind die Module, die ein gutes Schwachlichtverhalten aufweisen, mit einem Wechselrichter ausgestattet, der bei niedriger Spannung startet, um bestmögliche Erträge zu erzielen.

Die Verschaltung der Module erfolgt über zwei Randanschlussdosen entlang der Längsseiten im Inneren des Rahmens. Durch die Parallelschaltung der einzelnen Zellen wird eine hohe Verschattungstoleranz bei den Modulen erreicht. Selbst bei diffusem Licht erzeugen die eingesetzten, kristallinen Module noch passable Erträge. Bei Teilverschattung verlieren sie, anders als bei einer konventionellen, seriellen Zellverschaltung, immer nur den tatsächlich verschatteten Teil ihrer Gesamtleistung. Um aber die Auswirkungen von zeitweisen Verschattungen einzugrenzen, mussten die Modulstränge möglichst klein gehalten werden. Sämtliche Komponenten der Elektronik und Verschaltung sind nicht sichtbar und geschützt in der Rahmenkonstruktion untergebracht. Über zwei Auslässe an der Oberseite eines jeden Elementes wird die Verkabelung in die Decke geführt.

Aufbau der PV-Module: Je zwei Module aus 4 mm starkem Einscheibensicherheitsglas (ESG) sind zu einem Verbund mit zwei stabilen, heiß gelagerten Einscheibensicherheitsgläsern (ESG-H) laminiert. Durch den Einsatz von ESG-H sollen die möglichen Risiken, beispielsweise einen durch Kollision verursachten Bruch der Gläser vermieden und die Sicherheitsanforderungen langfristig gewährleistet werden. Die äußeren beiden ESG-H-Scheiben sind mit einem grauschwarz-emaillierten Randdruck versehen, der die homogene Gestaltung der Module noch besser zur Geltung bringt. Eingefasst von einem pulverbeschichteten Stahlrahmen mit witterungsbeständigem Silikon, werden die Module unten und oben jeweils über zwei Befestigungspunkte mit dem Rohbau verbunden.

Die Energie, die über die Solar-Fassade des Pavillons erzeugt wird, ist auf einer kleinen Infotafel im Innenraum ablesbar. Sie wird der FH Potsdam zur Verfügung gestellt und direkt auf dem Campus der Pappelallee verbraucht. Der Pavillon stellt mit seiner stromerzeugenden Gebäudehülle eine exemplarische Symbiose aus nachhaltiger Architektur, Funktion und Wirtschaftlichkeit dar.

Bautafel

Architekten: Ortner und Ortner Baukunst, Berlin
Projektbeteiligte: MBM-Metallbau, Dresden (Fassadenbauer); Odersun, Frankfurt/Oder (Modulhersteller)
Bauherrn: Fachhochschule Potsdam
Fertigstellung: 2011
Standort: Pappelallee, Potsdam
Bildnachweis: Schnepp • Renou Photographers, Berlin und Odersun, Frankfurt/Oder

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