28.11.2018 | Ausgabe 06/2018 (#88)

Glasfassade mit Photobioreaktoren

Die Bioenergiefassade nutzt das Sonnenlicht, um Wärme und Biomasse zu produzieren. In der Effizienz ist sie mit etablierten solaren Systemen vergleichbar. / Grafik: Arup

Zur Messe Glasstec stellte das Forschungsteam FABIG – ein Verbundprojekt der Technischen Universität Dresden, der Arup Deutschland GmbH, der SSC GmbH, der Pazdera AG und der ADCO TechnikGmbH – die neue Generation der Bioenergiefassade vor. Ästhetisch und technologisch  weiterentwickelt, eröffnet sieneue Möglichkeiten der architektonischen  Gestaltung.

Das Funktionsprinzip ist weltweit einmalig: In den von einer Nährstofflösung durchströmten Glasfassadenelementen werden Mikroalgen kultiviert und so Wärme und Biomasse gewonnen. Mit dem BIQ-Haus in Hamburg war bereits 2013 bewiesen worden, dass dieses Fassaden- und Energiekonzept funktioniert. Das Pilotprojekt anlässlich der IBA hatte damals weltweit für Schlagzeilen gesorgt.

Schlanker, leichter, flexibler einsetzbar
Während beim BIQ die Rahmen der Glaselemente noch geklemmt waren und die Bioreaktoren außenliegend realisiert wurden, sind die Glaselemente der Bioenergiefassade geklebt und die Reaktoren in die thermische Hülle eingebunden. Die gesamte Konstruktion wird dadurch schlanker, leichter und gestalterisch flexibler einsetzbar. „Uns ging es nicht nur darum, die Bioenergiefassade technologisch zu optimieren, sondern auch den Gestaltungsspielraum für Architekten und Planerzu erweitern“, erläutert Dr.-Ing. Jan Wurm, Leiter Research & Innovation bei Arup. „Wir wollen die Bioenergiefassade als skalierbares Element zur Fassadengestaltung etablieren, um geschlossene Stoffkreisläufe auf Gebäude- und Stadtteilebene  mzusetzen.“ 

Erweiterter Gestaltungsspielraum
 Drei Fassadenelemente erweitern den Gestaltungsspielraum: Bei der transluzenten Variante ist die Grünfärbung des Bioreaktors von innen sichtbar, bei der opaken von außen. Das transparente Fassadenelement gewährleistet ungestörte Durchsicht. Changierende Farben bei unterschiedlichem Lichteinfallsowie aufsteigende Gasblasen lassen die Glaselemente lebendig erscheinen. „Die Bioenergiefassade verleiht Gebäuden einen hohen ästhetischen Wert“, ist Jan Wurm überzeugt. Eine vierte Option ergibt sich durch die Montage der Glaselemente vor einer gedämmten Wand.

Auf der Glasstec 2018 in Düsseldorf wurden die verschiedenen Gestaltungsvarianten der Bioenergiefassade präsentiert. / Grafik: Technische Universität Dresden

Verbesserte Photobioreaktoren
Der Zusatznutzen der Bioenergiefassade ergibt sich aus der Verknüpfung von Ästhetik mit biologischen und technischen  Kreisläufen. „Vereinfacht ausgedrückt, sind die Glaselemente der Bioenergiefassade Teile einer solarthermischen Anlage, mit der zusätzlich Mikroalgen zur Erzeugung von Biomasse und zur Absorption von CO2 gezüchtet werden“, erläutert Timo Sengewald, Energieexperte bei Arup. „Mit einer thermischen Effizienz  von 38 Prozent und einer Konversionseffizienz der Biomasse von 8 Prozent ist die Bioenergiefassade mit herkömmlichen solaren Systemen vergleichbar.“ Um die Bedingungen für das Algenwachstum in den Reaktoren zu verbessern und gleichzeitig den Aufbau der Glaselemente zu optimieren, wurden Computational-Fluid-Dynamics(CFD)-Simulationen angewendet,  ie die Strömungs- und Mischungsvorgänge innerhalb der Bioreaktoren abbilden. Außerdem verbesserten die Entwickler die Ausbildung der Bioreaktoren und die Integration der haustechnischen Systemkomponenten in marktübliche Fassadensysteme. Durch Verklebung der Elemente konnte das Gesamtgewicht  bei deutlich vergrößerten Maximalabmessungen wesentlich reduziert werden. Die Funktion und die Wirtschaftlichkeit der Anlage werden über ein Betreiberkonzept sichergestellt. Die geernteten Algen werden in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie verwendet.

Die Bioenergiefassade wird als Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden und den  rojektpartnern Arup Deutschland GmbH, SSC GmbH, Pazdera AG und ADCO Technik realisiert. Es wird vom Bundesministeriumfür Wirtschaft und Energie gefördert und soll im April 2019  mit der Erstellung eines Prototypen im Maßstab 1:1 abgeschlossen werden.


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