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Gebäudeintegrierte PhotovoltaikSolarenergie macht Freiburgs Rathaus schön und energieautark

Rathaus Freiburg mit Solaranlage ingriert im Dach
Quasi null Emissionen: Das Rathaus Freiburg erzeugt seine Energie selbst – mit viel Photovoltaik in der Gebäudehülle. (Foto: Fraunhofer ISE)

Es ist nicht nur das wohl größte öffentliche Nullenergie-Bürohaus in Europa. Es hat auch im ersten Betriebsjahr eine gute Performance: Das Freiburger Rathaus zeigt, wie Solares Bauen geht – von Ästhetik über Klimaschutz bis Wirtschaftlichkeit.

03.12.2019 – Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (GIPV) fristet immer noch ein Nischendasein. Zu teuer, zu kompliziert, zu aufwändig, nicht wirtschaftlich oder auch zu unästhetisch heißt es auch in Architektenkreisen. Dabei fehlt bei Planern und Bauherren manchmal nur das fundierte Wissen um die Möglichkeiten, Solarenergie formschön und wirtschaftlich sinnvoll ins Gebäude zu integrieren. Gelungene Beispiele gibt es europaweit – doch sie sind rar und landen nur selten in den renommierten Architekturfachzeitschriften. In Frankreich werden gebäudeintegrierte PV-Anlagen bevorzugt und erhalten eine höhere Solarstrom-Einspeisevergütung.

Solarenergie als Baustoff sehen

Photovoltaik-Module als Baustoff sehen – das bekommt beim klimaoptimierten Bauen mehr Bedeutung. Anstatt Fassaden mit teuren Steinplatten zu verkleiden, können sie mit Photovoltaik-Modulen bestückt werden. Statt einfach nur eine Solaranlage aufs Dach zu schrauben kann die PV-Anlage auch das ganze Dach bilden – und übernimmt damit nicht nur die Energieversorgung, sondern auch die Funktion der Dachhaut mit Wetterschutz.

Die Stadt Freiburg, ohnehin Vorreiter in Sachen Bauen und Wohnen mit Solarenergie, hat ihr Rathaus zu einem Star der solaren Architektur gemacht und dafür auch schon einen Preis für Nachhaltiges Bauen eingeheimst. Zu Recht: Denn hier wird deutlich, dass Photovoltaik nicht nur Energie ökologisch erzeugen kann, sondern auch ein großartiger und ästhetischer Baustoff ist, wenn er richtig eingesetzt wird.

Die Energiebilanz muss stimmen

Das Freiburger „Rathaus im Stühlinger“ war 2017 nach dreijähriger Bauzeit fertiggestellt worden. Gebäudeintegrierte Photovoltaik muss auch in der Energiebilanz stimmen und wirtschaftlich sinnvoll sein. Um das herauszufinden, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ein Monitoring gemacht. Nach Erkenntnissen der ISE-Forscher ist das Verwaltungsgebäude mit einer Nettogrundfläche von rund 22.650 Quadratmetern derzeit das europaweit größte öffentliche Netto-Nullenergiegebäude. Es soll in der Jahresprimärenergiebilanz genauso viel Energie zur Verfügung stellen, wie es selbst benötigt. Ist das gelungen?

Im ersten vollen Betriebsjahr 2018 wurde das Energieziel fast erreicht, teilte das Institut nach dem Monitoring nun mit. Eine erfreuliche Bilanz also. „Für Gebäude dieser Größenordnung ist eine ausgeglichene – oder positive – Jahresenergiebilanz eine Herausforderung, da ein Gebäude je größer desto kompakter ist. Daher sinkt relativ zur Nutzfläche die zur lokalen Energiegewinnung über Photovoltaik verfügbare Hüllfläche. Das Rathaus im Stühlinger zeigt, dass dies trotzdem gelingen kann“, sagt Peter Engelmann, der das Projekt am Fraunhofer ISE leitet.

Rund 840 Menschen finden im Freiburger Rathaus einen klimafreundlichen Arbeitsplatz. Für die Energiegewinnung am Gebäude wird die gesamte Gebäudehülle genutzt: Photovoltaik ist in die Fassade integriert, auf dem Dach befinden sich zusätzlich PV-Module und photovoltaisch-thermische Kollektoren, sogenannte Hybridkollektoren (PVT) zur gleichzeitigen Bereitstellung von elektrischem Strom und Wärme, die bspw. für die Kantine genutzt wird. Geheizt wird über zwei Grundwasser-Wärmepumpen, gekühlt über einen Grundwasser-Wärmetauscher. Heizung und Kühlung erfolgen laut ISE energieeffizient über Flächensysteme. Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sorgen für die Belüftung.

Ein Gebäudekonzept für das Energiesystem der Zukunft

Vor dem Hintergrund steigender fluktuierender Stromeinspeisung erarbeiten die Forscher im Zuge des Monitoring auch Konzepte für einen netzdienlichen Betrieb. Gebäude mit eigener Stromerzeugung speisen als „dezentrale Kraftwerke“ überschüssigen Strom ein, können ihren Strombezug zur Wärme- und Kältebereitstellung aber auch an die Bedürfnisse der Netze anpassen – und könnten damit in Zukunft aktiv eine netzdienliche Rolle spielen. na