Der Einsatz erneuerbarer Energien und klimaschonender Technik war erklärtes Ziel einer Lebensmittelmarkt-Kette für den Neubau ihrer Filiale in Eppingen. CO2-Ausstoß und Energieverbrauch sollten langfristig gering gehalten werden. Teil des Konzepts war eine Sheddach-Konstruktion – aus zwei Glas-Lichtbändern in Aluminium-Trägerkonstruktion mit integrierter Photovoltaik-Anlage.
Dipl.-Ing. Ebba Stoffregen | be
Klimaschonende Gebäudeausrüstungen und regenerative Energien werden zunehmend auch beim Bau von Verbrauchermärkten eingesetzt. Denn besonders gewerbliche Betriebe verfügen meist über ausreichend große Dach- und Fassadenflächen, die sich ideal zur Gewinnung von Sonnenenergie nutzen lassen – so auch in Eppingen beim Bau eines Lebensmittelmarktes. Beim Neubau im baden-württembergischen Eppingen wurde ein umfangreiches Energie-Konzept umgesetzt, mit dem sowohl der CO2-Ausstoß als auch der Energieverbrauch des Gebäudes langfristig niedrig gehalten werden. So wurde das Gebäude mit klimaschonender Technik ausgestattet, z. B. in den Bereichen Klima- und Kältetechnik sowie Beleuchtung. Eine PV-Anlage erzeugt zudem ressourcenschonend Strom aus Sonnenenergie.
Im Rahmen des Gesamtkonzeptes konstruierten und produzierten die Jet-Ingenieure Fassade, Sheddächer und Vordach für den Markt. Vor Ort übernahmen sie die bautechnische Umsetzung sowie die Verkabelung und Inbetriebnahme der netzgekoppelten PV-Anlage. Diese erbringt insgesamt eine Leistung von 59 Kilowatt-Peak und spart im Vergleich zu fossilen Brennstoffen rund 29 t Kohlendioxid pro Jahr ein. Neben einer möglichst effizienten Stromerzeugung hatte der Bauherr den Wunsch, dass die Gebäudearchitektur nicht durch die Photovoltaik-Anlage gestört wird: Die Anlage sollte sich vielmehr als Teil der Architektur in das Erscheinungsbild integrieren. Jet überzeugte dabei mit einer filigranen Einbaukonstruktion für die PV-Anlage.
Vom Architekten geprüft und freigegeben, basiert die Aluminium-Trägerkonstruktion auf Aluminiumprofilen mit entsprechenden Abdeckleisten, entwickelt als leicht handhabbares Glas-Konstruktionssystem. In die Profile des sogenannten „Jet BA-Systems“ kann die Verglasung mit Hilfe von Klemmleisten leicht eingespannt werden. Die fertige Konstruktion – zwei Sheddächer mit der Grundfläche von 5,5 x 55 m – wurde auf das Dach des Lebensmittelmarktes aufgesattelt. Die Dächer dienen als Einbaukonstruktion für die Solarmodule und spenden gleichzeitig Tageslicht für den Verkaufsraum unterhalb des Daches.
Die Shedoberlichter erhöhen die Tageslichtmenge gegenüber einer seitlichen Befensterung und verteilen das „Zenit-Licht“ gleichmäßig und tief in den Verkaufsraum. Direkte Sonneneinstrahlung wird in diesem Objekt durch eine spezielle Sonnenschutzverglasung verhindert. Der Aufbau der gesamten Shedverglasung bietet gleichzeitig einen guten Wärmeschutz und permanente Durchsturzsicherheit. Dies ist gerade für spätere Wartungen und Inspektionen auf der Dachfläche und an der PV-Anlage wichtig.
Die pultdachartigen Aufbauten haben zudem den Vorteil, dass die Dach-Höhen insgesamt gering bleiben. Mit einer Neigung von 60 ° lassen die nach Norden gerichteten Glasseiten Licht in das Gebäude, ohne dabei zu blenden. Die Südfläche der Sheddach-Konstruktion von Jet ist mit der PV-Anlage bestückt und weist eine Neigung von 30 ° auf. Die PV-Module wurden entsprechend der Konstruktionspläne extern gefertigt und zur Baustelle angeliefert. Vor Ort wurden 370 PV-Module in die Aluminium-Konstruktion eingebaut. Die polykristallinen, typisch blauen Solarzellen erbringen eine Leistung von insgesamt 59 Kilowatt-Peak (kWP).
Umgerechnet bedeutet dies: Mit der PV-Anlage können rund 57 000 Kilowattstunden erzeugt und in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Gegenüber der gleichen Energie-Menge, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, werden so 29 t Kohlendioxid pro Jahr eingespart.
Pro PV-Modul sind 45 quadratische Solarzellen in Reihe geschaltet, so dass durch den Verbund ein in sich geschlossener Stromkreis entsteht. Der so „geerntete“ Gleichstrom wird durch insgesamt 17 Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Diese Anzahl ergibt sich aus der Lage und dem Umfang der PV-Module. Mit einem Wirkungsgrad von über 95 % sorgen die Wechselrichter als zentrale Anlagenkomponente dafür, dass der Gleichstrom nahezu vollständig in Wechselstrom umgewandelt wird. Um einen ordnungsgemäßen und effizienten Betrieb zu gewährleisten, sind die Module untereinander als so genannte Strings verkabelt. Die Verkabelung dieser Modul-Reihenschaltung sowie der gesamten PV-Anlage übernahmen vor Ort die Jet-Ingenieure – bis hin zur Koppelung an das Stromnetz über die Wechselrichter und die Inbetriebnahme.
Funktion und Gestaltung
Die Anlage wird künftig auch bei schwachem oder diffusem Licht solaren Strom produzieren. Für die effiziente Sonnenausnutzung sorgt der Aufbau des Photovoltaikglases: Die Vorderseite der Scheibe ist als Teilvorgespanntes (TVG) Weißglas konstruiert. Dieses klare, 4 mm starke Frontglas lässt Sonnenstrahlen ungehindert hindurch, was den Wirkungsgrad maßgeblich erhöht.
Die darunter liegenden Solarzellen sind in eine Ethyl-Vinyl-Acetat-Folie (EVA-Folie) eingebettet. Die Rückseite ist als klares teilvorgespanntes (TVG) Float-Glas mit gesäumten Kanten angefertigt. Der Scheibenzwischenraum (SZR) beträgt 14 mm. Gemäß den technischen Regeln für Überkopfverglasungen schließt ein Verbund-Sicherheitsglas (VSG) das Element als untere Scheibe ab. Die Scheiben des Vordaches sind ähnlich aufgebaut wie die zwei Sheddächer und sorgen damit für einen optimalen Wirkungsgrad der PV-Anlage. Das Vordach überspannt mit einer Länge von 25 m und einer Breite von 5 m den Eingangsbereich des Lebensmittelmarktes und übernimmt gleichzeitig die Funktion des Wetterschutzes.
Zusätzlich zu den Dachaufbauten ist die solare Stromerzeugung auch in einer großflächigen Vorhangfassade integriert. Die eigens von Jet entwickelte Aluminium-Tragkonstruktion dient auch hier als Basis für die gebäudeintegrierte PV-Anlage. Das Rückglas der PV-Verglasung ist vollflächig grau emailliert und unterstützt damit zusätzlich das Design der Fassade. Vereinzelte, nicht für die PV-Nutzung geeignete Scheiben wurden zudem in Solarzellenoptik bedruckt, um eine homogene Fassadengestaltung zu erreichen. Im Gegensatz zu den Sheddächern und dem Vordach ist hier zudem ein spezielles Glas eingesetzt – „Heißgelagertes Einscheiben-Sicherheitsglas“ (ESG-H). Es wird vor der Montage einem speziellen Test unterzogen und so das Risiko eines spontanen Bruches minimiert (Heat-Soak-Test).
Architekten: Bechler Krummlauf Teske mbH, Heilbronn
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