Der Neubau des Stavros Niarchos Foundation Cultural Centers (SNFCC) ist ein multifunktionaler Komplex, der die griechische Nationaloper und Nationalbibliothek beherbergt. Zugleich stellt er ein kulturelles Zentrum für die breite Öffentlichkeit dar. Bauherr ist die Stavros-Niarchos-Stiftung, eine gemeinnützige Organisation, welche das Projekt nach Fertigstellung als Geschenk an den griechischen Staat übergeben hat.
Zur Umsetzung der Pläne beauftragte die Stiftung keinen Geringeren als den Stararchitekten Renzo Piano. Dieser gestaltete das komplette Areal um und ließ durch einen künstlichen Hügel sowie neue Sichtachsen die historische Verbindung zum Meer und zur Stadt aufleben. Renzo Piano hat eine ausgeklügelte Gebäudearchitektur entworfen – aus architektonischer Sicht stellt jedoch das schwebende Dach des Gebäudes das wichtigste Element dar.
10.000 Quadratmeter Dachfläche
Das Betondach verfügt über eine Größe von 100 mal 100 Metern, wird von 30 Pfeilern getragen und ist an seinem höchsten Punkt 46 Meter hoch. Um dem Wunsch der Bauherren gerecht zu werden, wurde das gesamte Projekt unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit entwickelt und erbaut. Das hat sich ausgezahlt – als erstes Gebäude in Europa erhielt das SNFCC 2016 die LEED-Platin-Zertifizierung (LEED = Leadership in Energy and Environmental Design).
Dazu beigetragen hat unter anderem die gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage, die auf dem schwebenden Dach angebracht ist. Das Dach erzeugt Strom und verschattet das Gebäude zugleich, um den Aufwand zur Klimatisierung zu reduzieren. Mit rund 1,6 Megawatt Leistung erzeugt es genügend Energie, um das Gebäude während der normalen Öffnungszeiten weitgehend autark mit Energie zu versorgen.
An das 10.000 Quadratmeter große Photovoltaikdach für diesen architektonisch imposanten und kulturell wichtigen Bau wurden höchste Anforderungen gestellt. Für das SNFCC entwickelte die Firma Sunovation ein statisch verstärktes, rahmenloses Photovoltaik-Dachelement mit einem Dreifachverbund aus Glas. Dieses Glasmodul wird den enormen statischen, optischen und leistungstechnischen Anforderungen gerecht.
Voll mit Solarmodulen belegt
Renzo Piano hatte eine vollflächige Belegung der Dachfläche mit Solarmodulen vorgesehen, die nicht durch störende Wartungs- und Reinigungsgänge unterbrochen werden sollte. Aufgrund dieses Wunsches wurde es notwendig, begehbare Module einzusetzen.
Die Sunovation-Module werden anstatt mit Laminierung in EVA- oder PVB-Folien in einem speziellen Silikonverguss hergestellt (SCET: Sunovation Cell Embedding Technology). Silikon eignet sich aufgrund seiner mechanischen und optischen Eigenschaften, seiner Langlebigkeit und seines Brandverhaltens optimal für die gebäudeintegrierte Photovoltaik.
Module sind begehbar
Beim Projekt SNFCC war SCET ausschlaggebend für die Begehbarkeit der Module. Der Glasaufbau der statisch verstärkten Solarmodule wurde so gewählt, dass die beim Betreten auftretenden Punktlasten den Solarzellen nichts anhaben können. Hierfür wurden umfangreiche statische Berechnungen vorgenommen, relevante Lastfälle simuliert und vom Fraunhofer-Institut geprüft und bestätigt. Das Dach wurde komplett durchgängig mit Modulen belegt, die zur Wartung und zur Reinigung betreten werden können.
Aufgrund der LEED-Platin-Zertifizierung galt es, einen überdurchschnittlichen Energieertrag zu erzielen. Dieser wurde durch den Einsatz von Hochleistungszellen erreicht. Um die Leistung einer Solarfläche zu vergrößern, arbeitet Sunovation zudem mit integrierten Dioden, was durch SCET möglich ist. Dioden und elektrische Anschlüsse werden direkt in den Modulverbund integriert.
Dioden ins Modul integriert
Sind bei einer Bauweise mit Diodenkästen mehrere Strings an einer Diode angeschlossen, werden mithilfe integrierter Dioden je zwei Strings mit einer Diode abgesichert. Die höhere Anzahl an Dioden vermindert die Leistungsverluste bei Teilverschattungen.
Durch den geringeren Platzbedarf für die elektrische Verschaltung werden die Modulflächen zudem effizienter genutzt und Auswirkungen auf andere Bauelemente verringert. Gerade bei gebäudeintegrierter Photovoltaik mit unterschiedlichen Modulabmessungen ist es von Vorteil, die Dioden möglichst flexibel platzieren zu können. Ziel war die Erzeugung einer homogenen Glasfläche ohne störende Faktoren.
Homogene, ungestörte Glasfläche
Trotz potenzieller Modulverschmutzungen aufgrund der Nähe zu Meer und Stadt sollte eine langfristig ansprechende Optik gewährleistet werden. An Modulrahmen können sich im Laufe der Zeit Ablagerungen sammeln, welche aufwendig manuell entfernt werden müssten. Rahmenlose Glasmodule sind hier klar im Vorteil. Daher kamen für die aus 5.700 Modulen bestehende Glasfläche rahmenlose Glasmodule zum Einsatz.
Das Projekt wurde mit dem Europäischen Solarpreis 2017 ausgezeichnet. Honoriert wurde die Symbolkraft dieses nachhaltigen Projektes, das in der BIPV neue Standards für die Anforderungen von Architekten setzt.
Sunovation
Multifunktionale Glaselemente für anspruchsvolle Architektur und Bauwerkintegration
Der Fokus von Sunovation liegt auf der Integration zusätzlicher Funktionen in die Gebäudehülle, wie Energieerzeugung, Beleuchtung oder Wärmeisolierung. Für eine optimale Integration werden sämtliche Produkte individuell nach Kundenwunsch gefertigt.
Sunovation forscht, entwickelt und produziert Systemlösungen für Fassaden und Überdachungen an zwei Standorten nahe Frankfurt am Main. Von dort werden weltweit Kunden beliefert, die besondere architektonische Lösungen suchen.
Bautafel
Die Beteiligten im Überblick
Bauherr: Stavros Niarchos Foundation, Liechtenstein
Architekt: Renzo Piano Building Workshop (RPBW)
Dachelemente: Sunovation Produktion GmbH, 10.000 m²
Photovoltaik-Dachelemente: 5.700 Stück
Elektrische Nennleistung: 1,62 Megawatt
Jährlicher Energieertrag: zwei Gigawattstunden
Einsparung CO2: 2.750 Tonnen pro Jahr
Ersparnis Betriebskosten: 600.000 Euro pro Jahr
Der Autor
Sebastian Clausmeier
Sebastian Clausmeier arbeitet bei Sunovation als Projektleiter im Vertrieb von architektonisch anspruchsvollen BIPV-Lösungen. Sein Schwerpunkt liegt in der engen Zusammenarbeit mit Architektur- und Planungsbüros weltweit zur Entwicklung multifunktionaler Gebäudehüllen.
Von unten sieht man die Solarmodule natürlich nicht. Aber das Dach des neuen Kulturtempels ist mit 5.700 photovoltaischen Elementen vollflächig belegt.
Blick auf den Gebäudekomplex und sein ausladendes Sonnendach.
Test der eigens entwickelten rahmenlosen Module im Labor.
