Eine runde Sache ist die transparente Gebäudehülle der EWE-Arena in Oldenburg.
Die kreisrunde Mehrzweckhalle mit ihrem Durchmesser von rund 70 Metern ist ein architektonisches Markenzeichen der norddeutschen Universitätsstadt. 4 000 Besucher finden in der Arena Platz. Im Vordergrund der Nutzung stehen Basketball, Handball und andere Sportveranstaltungen. Weiterhin wird die EWE-Arena für Konzerte und Ausstellungen, Messen und Kongresse genutzt.
Aktives Sonnenschutzsystem
Das Architektenteam Arat, Siegel und Schust aus Stuttgart legte um das komplette Hallenrund eine gläserne Fassade, die der Arena trotz ihrer enormen Ausmaße Leichtigkeit und Transparenz verleiht.
Trotz sparsamen Budgets entscheiden sich die Planer für ein innovatives Sonnenschutzsystem und hüllten große Teile der Fassade in einen speziellen Klimaschutzschirm.
Dieser Schutzschirm regelt die Sonneneinstrahlung ins Gebäudeinnere und sorgt für ein stabiles, angenehmes Klima.
Photovoltaikmodule, die auf den Schutzschirm appliziert sind, produzieren „grüne“ Energie. Dieses so genannte aktive Sonnenschutzsystem macht eine energieintensive Gebäudeklimatisierung überflüssig und stellt eine kosteneffiziente Alternative zu rein passiven Systemen dar. Gleichzeitig bereichert die Ressourcen schonende Schutzhülle die Optik der Arena.
Beweglicher Schirm
Nähert man sich der Halle, fällt der vom Kerngebäude abgesetzte Schirm, der gleich einem Segel frei zu schweben scheint, gleich ins Auge.
Der Schirm verfügt über eine Bogenlänge von rund 36 Metern und ist vertikal mit Photovoltaikmodulen bestückt. Der gesamte Schirm, der mit seiner Länge ein ca. 60°-Segment der kreisrunden Halle einnimmt, ist nicht statisch montiert, sondern bewegt sich nach dem Sonnenstand, das heißt, er wird azimutal der Sonne nachgeführt.
Dadurch wird immer nur der Gebäudeanteil aktiv beschattet, der zum jeweiligen Zeitpunkt zur Sonne exponiert ist. Zu jeder halben Stunde „wandert“ der Schirm in 7,5°-Schritten mit der Sonne.
Selbst für das Traditionsunternehmen Colt International, welches eine sehenswerte Historie in der Planung und Installation von sonnenstandsgeführten gebäudeintegrierten Photovoltaiksystemen (Shadovoltaic) aufweist und diese Technik international anführt, stellte diese Anlagenkonzeption eine neue Herausforderung dar.
Zur Befestigung der Lauf- und Führungsschienen der Anlage dienen zwei Fassadenringe. Sie ermöglichen einen Bewegungsradius von rund 200° des Hallenrundes. Die Anlage überspannt dabei höhenmäßig über 6 Meter. Eigengewicht sowie Verkehrslasten werden somit im obersten Ring über Vertikal- und Horizontallasten sowie im unteren Ring über Horizontallasten abgefangen.
Sämtliche Antriebs- und Führungsteile sind aus Edelstahl hergestellt. Ebenso aus Edelstahl ausgeführt sind die Laufschienen. Technisch wurden sie so eingerichtet, dass sie über Fest– und Loslager Längenänderungen durch Temperatureinwirkung spannungsarm aufnehmen können.
Immer optimal zur Sonne positioniert
Das azimutale Nachführungsverfahren eines solchen segmentierten Fassadenschirms ist kostengünstiger als eine komplette Sonnenschutzbestückung einer Fassade, die durchlaufend von Ost über Süd nach West angebracht wird.
Zusätzlich werden die Photovoltaikmodule immer ertragstechnisch optimal zur Sonne positioniert.
In Oldenburg wurde aus Kostengründen nur die obere Schildhälfte mit Photovoltaikmodulen bestückt. Die im unteren Bereich angeordneten bedruckten Glasmodule, die den Schirm komplettieren und den Sonnenschutz sicherstellen, können jedoch jederzeit gegen aktive Photovoltaikmodule eingetauscht werden, da die Systemtechnik bereits modular erweiterbar geplant ist.
Die 72 PV-Module sind rahmenlos und bestehen aus polykristallinen Zellen mit einer Gesamtleistung von ca. 14,76 kWp. Drei Stringwechselrichter vom Typ SB 5000 verrichten ihre Arbeit im Freien, sie sind unmittelbar auf der Rückseite des Schildes montiert.
Günstiger Zusatzeffekt ist hierbei, dass die DC-Verluste auf ein Minimum reduziert werden.
Durch so genannte Stromschienen wird der gewonnene Strom vom Drehschild auf das stationäre Kerngebäude übertragen. Eine Stromschiene dient dabei der AC-seitigen Leistungsübertragung des Photovoltaikgenerators und sorgt gleichzeitig für die Antriebsleistung des dreiphasigen Wechselstrommotors, der die azimutale Nachführung des Schildes antreibt.
Zur Verbesserung der Nachführgenauigkeit sind mehrere Referenzendlagenschalter im Steuerungskonzept berücksichtigt. Zwei Einspeisepunkte in die Leistungsstromschiene minimieren dabei den auftretenden Spannungsverlust.
Monitoring für Unikatlösung
Ein ungeschriebenes Gesetz der Photovoltaiktechnik für Großanlagen bzw. gebäudeintegrierte Unikatlösungen besagt, dass auf ein Monitoring nicht verzichtet werden soll.
In diesem Fall liefert ein Sunny Boy Control permanent Daten, die u. a. Aufschluss über momentane Leistung sowie Erträge geben. Die Einbindung an ein GSM-Mobilfunksystem bewirkt eine komfortable Handhabung der photovoltaischen Daten und ermöglicht überdies einen schnellen Zugriff im Falle eines Systemfehlers.
Das Blitzschutzkonzept sieht die Erdung der Unterkonstruktion vor. Über zusätzliche Fangstangen wurde die Wahrscheinlichkeit eines direkten Blitzeinschlags weitestgehend eliminiert. Neben dem internen Feinschutz der Wechselrichter sind DC-seitig Überspannungsventile zum Schutz vor transienten Überspannungen installiert.
Der Sonnenschutzschirm an der EWE-Arena in Oldenburg ist ein zukunftweisendes Beispiel für eine moderne und verantwortungsvolle Anlagentechnik, die zum einen dauerhaft „grüne“ Energie produziert und zum anderen optimierte Gebäudeklimatisierung und Fassadenästhetik miteinander verbindet.
Weil Bauherren, Architekten und Fachplaner die richtigen Prioritäten gesetzt haben, konnte die Anlage trotz klarer Budgetgrenzen realisiert werden.
Das Oldenburger Schutzschirm-Projekt konnte bereits einen von fünf Preisen im Bundeswettbewerb Photovoltaik im Gebäudeentwurf „PV im Bau“ gewinnen.
Weitere Informationen
Sonnenschutz mit PV bba 511
Architekt: ASP Architekten, Stuttgart Tragwerksplaner: Weischede, Hermann und Partner, Stuttgart TGA-Fachplaner: d/b/n Planungsgruppe Dröge – Baade – Nagaraj, Salzgitter
Teilen:
