GreenPV – Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

Grünfassaden und Photovoltaik. Zu Potentialen aktueller Fassadenlösungen zur Klimaanpassung und Klimaneutralität (04/2021 – 08/2022)

Rednitzhembach, Technikum/ Fassadenversuchsstand; Umbauarbeiten im Rahmen der experimentellen Studien (Quelle: Roland Krippner)

Grünfassaden, die aufgrund adiabatischer Kühlprozesse als natürliche Klimaanlage der Stadtplanung gelten, übernehmen bei Konzepten für einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand eine wichtige Rolle. Ebenso sind Photovolatik (PV)-Module leistungsfähige Bausteine einer dezentralen, erneuerbaren Energiegewinnung. Da der Wirkungsgrad kristalliner Solarzellen mit steigenden Temperaturen sinkt, ist gerade an sonnigen Sommertagen die effiziente Energiegewinnung beeinträchtigt. Hier setzt GreenPV an, um die Potentiale einer besseren ,Performance’ in begrüntem Umfeld zu untersuchen.

Bei den bisherigen realisierten Gebäuden und auch in vereinzelt bereits in Wettbewerbsprojekten mittlerweile angedacht die Verbindung von Fassadenbegrünung und PV wurde jedoch die Anordnung
von Photovoltaik und Pflanzen ohne spezifischen Bezug auf deren Kühlleistung realisiert. Der im Jahr 2019 an der TU Wien gegründete Forschungsbereich „Ökologische Bautechnologie“ arbeitet mit einem ‚Öko-Prüfstand‘, zur Untersuchung der Einflüsse von bodengebundener Fassadenbegrünung auf die Temperatur von PV-Modulen. Es wurde festgestellt, dass die Pflanzen temperaturregulierend (1 °C – 4 °C) wirken. Allerdings sind gerade für die Beurteilung der komplexen Schnittstelle zusätzliche Forschungsarbeiten erforderlich. Es bestehen eine Reihe

von Fragen bzgl. der Anordnung der Komponenten zur Optimierung der PV-Leistung unter Berücksichtigung der jeweils spezifischenSystemanforderungen sowie zu Sy- nergie- und Substitutionseffekten unter Beibehaltung wichtiger Fassadenfunktionen wie Sonnenschutz, Tageslichtnutzung und Sichtbeziehung nach außen.

GreenPV untersucht die innovative Zusammenführung der beiden Fassadentechnologien Begrünung und Photovoltaik, die im Bereichenergieeffizienter Gebäude bisher getrennt eingesetzt werden. Es wird eine genaue Betrachtung folgender Aspekte vorgenommen: Erhöhung solarer Energiegewinnung durch Vermeidung von Überhitzung unter Zuhilfenahme von Begrünungstechniken und Koppelung beider Fassadensysteme zu einer stimmigen Gesamtkonstruktion.

Auf Basis von Vorarbeiten (vgl. GreenFaBS) werden zunächst Fallstudien entwickelt. Dabei sind die Fassadenkomponenten im Hinblick auf die Einzel- als auch die Gesamtfunktion zu betrachten sowie die technischen Anforderungen zu prüfen. Anschließend erfolgen Anpassungsarbeiten am Versuchsstand (Technikum/Rednitzhembach), einschließlich Messtechnik und Bewässerungssystem. Messungen werden auf Basis von drei Begrünungssystemen (wandgebundenes Begrünungssystem, Mischsystem mit horizontaler Wuchsebene, bodengebundene

Begrünung mit Kletterpflanzen) und unterschiedlicher Anordnung der PV-Module durchgeführt. Zwischen den einzelnen Messreihen sind jeweils Umbauarbeiten erforderlich. Die erhobenen Messdaten werden gespeichert und bereinigt, die gesammelten Ergebnisse aufbereitet und Diagramme zur besseren Lesbarkeit erstellt. Es folgen Analysen sowohl über die Leistungsfähigkeit der einzelnen Varianten als auch zur Potentialeinschätzungen zwischen Referenzfall und Varianten im Versuchsaufbau.

Projektdatenblatt

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Roland Krippner
Fakultät Architektur
Technische Hochschule Nürnberg
roland.krippneratth-nuernbergPunktde

Beteiligte

Technische Hochschule Nürnberg

Fakultät Architektur
M.A. Boris Bott
Thomas Rothenberger
Janik Dernedde
Julia Geilersdorfer
Sven Nagler

Fakultät Maschinenbau und Versorgungstechnik
Institut für Energie und Gebäude - ieg
Prof. Dr. Wolfram Stephan
Mario Franz
Peter Bauereiß
Klaus Maurer

Förderung

STAEDTLER Stiftung, Nürnberg

Veröffentlichungen

Publikationen

Seifart, Daniela: Geniale Forschung in Rednitzhembach – Marlene Mortler besuchte Versuchsstand der Technischen Hochschule am Technikum. In: Marlene Mortler MdEP Europäisches Parlament. Aktuelles / Pressemitteilungen. Lauf a.d.Pegnitz, 09.09.2022 marlenemortler.de/geniale-forschung-rednitzhembach-mar- lene-mortler-besuchte-versuchsstand-der-technischen-hochschule <11.09.2022>.

Krippner: Photovoltaik und Fassadenbegrünung. Über Potentiale aktueller Lösungen zur Klimaanpassung und -neutralität. In: 37. PV-Symposium / BIPV-Forum. Freiburg i.Br.: Messe Freiburg & online, 21. - 23. Juni 2022. Tagungsband. Pforzheim: Conexio GmbH, 2022, S. 431-441.

Krippner: Mehr als nur Fassade. Dezentrale Stromerzeugung in der Vertikalen durch Pflanzen und Photovoltaik. Interview mit ... Die Lange Nacht der Wissenschaften. Nürnberg Fürth Erlangen. Sa 21.05.2022. Kultur Idee (Hrsg.). Begleitheft. Nürnberg, Mai/2022, S. 14-15.

TH Nürnberg erprobt Photovoltaikfassade mit Begrünung. In: Photon. Das Solarstrom-Magazin, 1/2022, S. 26 [Forschung & Technik / Nachrichten] https://www.photon.info/documents/magazines/PD/ PHOTON_D_2022-01_Lösungen_für_jeden_Standort.pdf <11.09.2022>.

Grüne Fassade zur Energiegewinnung. TH Nürnberg forscht an System zur Kombination von Fassadenbegrünung und Photovoltaik. Hrsg. v.: Allianz Bauwerkintegrierte Photovoltaik e.V. BIPV-News #11-21 – der Newsletter der Allianz BIPV / FORSCHUNG. Berlin, November 2021. https://allianz-bipv.org/?mailpoet_router&endpoint=view_in_browser&action=view&data=WzE1LCJlYWUxZmU4NzM2YTYiLDUsIjYyZjY4NyIs MTUsMF0 <11.09.2022>.

Grüne Fassade zur Energiegewinnung. TH Nürnberg forscht an System zur Kombination von Fassadenbegrünung und Photovoltaik. In: Technische Hochschule Nürnberg, Hochschulkommunikation. News. Nürnberg, 18.11.2021 www.th-nuernberg.de/de/news/4446-gruene-fassade-zur-ener- gie/ <11.09.2022>.

Posterpräsentationen

Krippner, Bott: GreenPV (04/2021 – 08/2022). Grünfassaden und Photovoltaik. Zu Potentialen aktueller Fassadenlösungen zur Klimaanpassung und Klimaneutralität. Veranstaltung: Die Lange Nacht der Wissenschaften 2022. Nürnberg, Bahnhofstraße 90, Foyer, Ausstellung 21. Mai bis 01. Juni 2022.

Krippner, Bott: GreenPV (04/2021 – 08/2022). Grünfassaden und Photo- voltaik. Zu Potentialen aktueller Fassadenlösungen zur Klimaanpas- sung und Klimaneutralität. Veranstaltung: BuGG-Tag der Forschung & Lehre 2022. Organisation: BuGG Bundesverband GebäudeGrün e. V. Stuttgart, 10. Mai 2022.

Krippner, Bott: GreenPV (04/2021 – 08/2022). Grünfassaden und Photo- voltaik. Zu Potentialen aktueller Fassadenlösungen zur Klimaanpassung und Klimaneutralität. Veranstaltung: Bundeskongress Gebäudegrün 2021. Organisation: BuGG Bundesverband GebäudeGrün e. V. Online, 23. und 24. November 2021.

Vorträge

Fassadengrün plus – Regionale Flora und Gebäude-/Solartechnik in der Vertikalen. Veranstaltung: Green Thursday. Nürnberg, Kulturwerkstatt Auf AEG - Kulturbüro Muggenhof, 21.07.2022.

Forschungsprojekt GreenPV - Grünfassaden und Photovoltaik. Veranstaltung: 37. PV-Symposium 2022 / BIPV-Forum 2022. Session: Hotspot Integrierte PV. Organisation: Conexio-PSE GmbH, Pforzheim. Freiburg im Breisgau, Messe Freiburg / Konferenzraum 9, 22.06.2022

Einführung GreenPlus – Architektur und (Lehr-)Forschung (für Klimaneu- tralität). Veranstaltung: Die Lange Nacht der Wissenschaften 2022. Nürnberg, Technische Hochschule Nürnberg / Fakultät Architektur, Bahnhofstraße 90, Raum BB.002, 21.05.2022.

Begrünte Fassaden und ‘Plus-Nutzungen’ – Zu Potentialen von System- Kombinationen in der Vertikalen. Vorstellung der Forschungsprojekte EnOB: GreenFaBS, GreenPV und GreenFaCe. Veranstaltung: BuGG-Tag der Forschung und Lehre Gebäudegrün. Stuttgart, Maritim Hotel Stuttgart, 10.05.2022.