Solarhochhäuser in Zürich - mh

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Solarhochhäuser in Zürich
Sanierung mit umlaufender PV-Fassade
In Zürich konnte durch die Sanierung zweier 60 m hoher Gebäude demonstriert werden, welche Vorteile Solarfassaden im Bereich der Gebäudeintegrierten Photovoltaik
(BIPV) bieten. Mit dem Fassadenprojekt „Sihlweid“ ist es gelungen, die derzeit größte
umlaufende PV-Dünnschicht-Fassade weltweit zu realisieren.
Dipl.-Ing. (FH) Marcus
Lauster
33311 Gütersloh
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E ine neue Fassade als Schutz
für das sanierte Gebäude
und eine kostengünstige Strom­
produktion durch das Gebäude
waren zwei wichtige Ziele beim
Umbau von zwei 60 m hohen
Ge­bäuden in Zürich. Hauptinitia­
toren des Hochhaus-Projektes
sind das Genossenschaftsmit­
glied der BGZ, die Elektrofirma
Kälin + Müller AG, die Solarcenter
Muntwyler AG, die Architekten
Haas Harder Partner AG und
der Solarmodulhersteller Sharp
Energy Solution Europe.
„Wir wussten schnell, dass
wir es schaffen können, die
‚2000 Watt-Regel‘ zu berück­
sichtigen, die eine Strompro­
duktion von ca. 50 MWh/a bedingt“, berichtet Stefan Kälin von
der Kälin + Müller AG. „Unsere statischen und dynamischen
Tests zur Prüfung der mechanischen Festigkeit aufgrund der
hohen Windlast an der Spitze des Hochhauses ergaben, dass eine
umlaufende Solarfassade, d.h. verteilt auf alle vier Hausseiten,
die beste Lösung für unser Vorhaben war. Die Entscheidung zur
Solaranlage von Sharp war dann schnell gefällt. Vergleichbare
Schweizer Module waren teurer und weniger leistungsfähig als
die Sharp-Produkte“, beschreibt Michael Winkler, PV-Ingenieur
der Solarcenter Muntwyler AG.
In Absprache mit dem Wechselrichterhersteller Fronius sind
die Wechselrichter auf der Nordseite des Gebäudes stärker über­
dimensioniert. So sind hier mehr Module angeschlossen als an
den übrigen Gebäudeseiten. In Prozentangaben kann man etwa
sagen, dass die Nordseite mit 32,65 % der Module belegt worden
ist (Verteilung auf sechs Wechselrichter), die Ostseite wurde mit
etwa 18,39 % der Module belegt (Verteilung auf fünf Wechsel­
richter) und auf die West- und Südseite fallen ca. 24,49 % der
Module (Verteilung auf je sechs Wechselrichter).
Das Solarhochhaus „Sihlweid­
strasse 1“ in Zürich
Hier wurden 882 mikroamorphe Tandemmodule von Sharp des Typs
„NA 128“ mit einer Nennleistung von über 112 kWp verbaut
11/2012
Solar « Technik
Zielsetzung
„2000 Watt Gesellschaft“
Die Installation von Solarfassaden an den baufälligen Hoch­
häusern unterlag einer Zürcher Initiative, mit dem Ziel der
Erreichung der „2000 Watt Gesellschaft“. Nach der Vision
dieses energiepolitischen Modells soll der Energiebedarf
eines jeden Erdenbewohners einer durchschnittlichen
Leistung von 2000 W entsprechen. In der Schweiz wurde
dieser Wert zuletzt 1960 gemessen, mittlerweile liegt der
Wert durchschnittlich bei 5000 bis 6000 W. Die „2000 Watt
Regel“ beschreibt gleichzeitig eine gesellschaftliche Vorga­
be für den „Gebäudebau der Zukunft“ der Stadt Zürich und
war somit auch das Hauptziel des Sanierungsprojektes der
gewerblichen Baugenossenschaft Zurlinden (BGZ).
Dass die Nordseite, trotz geringerer solarer Einstrahlung, groß­
zügig mit PV-Elementen ausgestattet wurde, argumentiert Michael
Winkler so: „Der Kostenpunkt spielt schon eine Rolle. Auch bei
einem solch’ großen Projekt. Die Solarmodule sind in den letzten
Jahren mit den Preisen drastisch nach unten gegangen. Daher
war es kaum teurer als Fassade Module zu verwenden. Durch die
Solarmodule wird dann ebenfalls noch Strom erzeugt. Die Nordseite
wurde sehr stark überdimensioniert, da auf dieser Seite weniger
Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Aus diesem Grunde wurden
auf der Nordseite mehr Module je Wechselrichter verbaut, als auf
den anderen Seiten.“
 
Hochschulprojekt mit Bachelorarbeiten
Im Rahmen ihrer Bacherlorarbeiten unter Prof.
Urs Muntwyler erarbeiteten vier Studierende der
Berner Fachhochschule Technik und Informatik
die Fassadenbelegung mit den Solarmodulen samt
Kalkulation aller elektrischen und wirtschaftlichen
Aspekte. Die Aufgabe für die vier Elektrotech­
nikstudenten beinhaltete in zweier Teams die
Durchführung von Beschattungsmessungen,
Wirtschaftlichkeitsberechnungen und die Erstel­
lung der Ausführungspläne für die Verkabelung
für je eines der Gebäude.
Starke Produkte mit starker Leistung
Die Installation der Solarfassade des ersten
Hauses begann im Sommer 2011 und wurde
Ende des Jahres abgeschlossen. Pro Woche
wurde in etwa eine komplette Etage saniert.
Die Bebauung des zweiten Gebäudes „Leim­
bachstraße 215“ folgt derzeit.
Beim bereits realisierten Hochhaus „Sihl­
weidstrasse 1“ wurden 882 mikroamorphe
Tandemmodule von Sharp des Typs „NA 128“
mit einer Nennleistung von über 112 kWp
verbaut. „Der gute Temperaturkoeffizient
und speziell der neu designte Aluminium­
rahmen bieten sich für den Langzeiteinsatz
an und garantieren eine einfache und
sichere Montage“, erklärt Bernd Schwartz,
Produktmanager bei Sharp Solar. „Hinzu
kommt, dass die Kosten pro Quadratmeter
www.tab.de
Die Installation der Solarfassade des ersten Hauses begann im Sommer
2011 und wurde Ende des Jahres abgeschlossen
bei Dünnschicht-Solarmodulen
niedriger sind als bei anderen
Solarmodultypen. Dies ist die po­
sitive Umkehrung des niedrigeren
Wirkungsgrades beispielsweise
gegenüber kristallinen Fassa­
den“, ergänzt Bernd Schwartz.
Für die Installation wurde ein
neues Fas­sadensystem entwi­
ckelt, das durch die Firma Ernst
Schweizer AG realisiert wurde.
Der Metallbauer entwarf eine
spezielle Konstruktion, in die
jedes Modul einzeln eingefasst
werden konnte. Ein weiterer
Partner dieses Projektes ist das
Architektenbüro Harder Haas
Partner AG, das die Sanierung
von Beginn an geplant und be­
gleitet hat.
 
Erste Betriebserfahrungen
Die komplette PV-Anlage des
ersten Gebäudes arbeitet seit
Februar 2012. Die Erträge der 23
Wechselrichter werden mittels
Datalogger an die Fronius-Web­
seite gesen­det und können von
dort ausgelesen werden. Bis
Mitte Juli 2012 wurden 26,511
MWh produziert. Dabei wurden
nach Monaten gestaffelt folgende
Erträge erzielt: März: 5800 kWh,
April: 4200 kWh, Mai: 5900 kWh
und Juni: 5000 kWh.
An einem sonnigen Julitag
verteilt sich der Mittagsproduk­
tions-„Peak“ auf zwei Produkti­
onsmaxima am späten Vormittag
und frühen Nachmittag. Die
weitere Produktionsanalyse wird
daher sehr interessant werden.
Dabei gehen die Projektbeteilig­
ten davon aus, dass das Ziel von
50 MWh erzeugtem Solarstrom
bereits im ersten Jahr erreicht
werden kann.
Fazit
Das besondere Erfolgsrezept
des Vorhabens lag in der guten
Zusammenarbeit aller betei­
ligten Parteien. „Die Motiva­
tion und Erfahrung aller und
die heraus­fordernde Arbeit an
einem so speziellen Objekt, habe
das Projekt zu einem echten
‚Leucht­turm-Projekt‘ gemacht“,
kommentiert Michael Winkler
abschließend.
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