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.
Im August 2021 begann ein auf 18 Monate angelegtes Forschungsprojekt im Rahmen des Zukunft Bau Programms zur Weiterentwicklung einiger Projektideen. Unter dem Titel „Sun Skins - Grundlagen für adaptive und multifunktionale Solarflächen in urbanen Architekturen“ werden insbesondere Möglichkeiten der Skalierung der Solarflächen unter Minimierung des Materialeinsatzes untersucht.
https://www.zukunftbau.de/projekte/forschungsprojekte/forschungsfoerderung/1008187-2012#projektbeteiligte
Eckdaten zur Maßnahme
Maßnahmenträger
- Maßnahmenträger
- Universität Kassel, Fachgebiet für Experimentelles Entwerfen und Konstruieren [eek] Kunsthochschule Kassel, Studienwerkstätte für Digitale 3D-Technik [d3dt] https://www.uni-kassel.de/fb06/institute/architektur/fachgebiete/experimentelles-entwerfen-und-kons…
- Kooperationspartner
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Dr. Markus Schein [d3dt] ( https://d3dt.uber.space/ )
Prof. Frank Stepper [eek]
Prof. Dr. Timo Carl, ehemals [eek], mittlerweile: Frankfurt University of Applied Sciences, Fachgebiet für Digitales Entwerfen und Konstruieren [dEk])
Studierende aus Architektur, Produktdesign, Informatik und Umwelttechnik
Unterstützung: Opvius GmbH & Carl Stahl GmbH
Dauer und Finanzierung
- Dauer der Umsetzung
- Fünf Monate von den ersten Entwurfsideen bis zur prototypischen Realisierung
- Wie hoch waren die (geschätzten) Kosten für die Umsetzung?
- 12.000€ Materialkosten, 400€/m² für die überdachte Fläche.
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- 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.
Weiterführende Links
- Links zur Maßnahme
Beteiligung
- Welche Formen der Beteiligung fanden statt?
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- Aufsuchende Formate (z.B. Informationsstände)
- Bereitstellung von Informationsmaterialien
- Dialogveranstaltungen, Konferenzen, Workshops
- Mehrwöchige Ausstellung mit der Möglichkeit der Diskussion mit Projektteilnehmern
- Erläuterung
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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.
Erfolge
- Welche Erfolge konnten Sie mit Ihrer Maßnahme erzielen?
- 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.
- Wie wird der Erfolg der Maßnahme evaluiert?
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- Experiment (z.B. Pre-Test, Labor- und Feldexperimente, Ortsbegehung)
- qualitative Interviews
- Andere Methode
- Erläuterung
- Ein möglichst geringer Materialeinsatz, in Kombination mit einer maximierten Energieausbeute wurden als Kriterien für den Entwurf resillienter "Solar Spline" Ultraleichtbaukonstruktion festgelegt und evaluiert.
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- Hat die Maßnahme positive Nebeneffekte?
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- Ja, Klimaschutz: Einsparung von Treibhausgasemissionen oder Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre
- Ja, soziale Gerechtigkeit und Lebensqualität: z. B. Erhöhung der Wohnqualität in Städten, Beitrag zu sozialem Ausgleich oder sozialer Integration, besondere Berücksichtigung der Interessen benachteiligter Bevölkerungsgruppen
- 1) Einsparung von CO2 durch nachhaltige Stromproduktion. 2) Zeigt Möglichkeiten auf, OPV Flächen architektonisch ansprechend im urbanen Raum zu integrieren.
Hindernisse
- Welche Hindernisse gab es während der Umsetzung?
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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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- Hat die Maßnahme negative Nebeneffekte?
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- Ja, wirtschaftliche Leistungsfähigkeit: z. B. Innovation, Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen oder Regionen
- 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.
Kontaktdaten
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Timo Carl; Dr. Markus ScheinUniversität KasselHenschelstrasse 2, K10, R. 112234127 KasselDeutschland
- Abteilung
- Universität Kassel, FG eek / DDD
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tcarl@asl.uni-kassel.de
- Telefonnummer
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+49 176 8488 3914
- Faxnummer
Ort der Umsetzung
Henschelstrasse 2
34127 Kassel
Deutschland