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Die energiesparsame Stadt der Zukunft

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Die energiesparsame Stadt der Zukunft

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Wie sehen die Bürogebäude, die Einkaufszentren und die Häuser von Morgen aus? In der Zukunft sollten sie vor allem eins sein: energiesparsam. Innovative und intelligente Bauentwürfe machen es möglich.

Ursula Eicker lehrt an der Hochschule für Technik in Stuttgart und leitet das CITYNET-Projekt, sie erklärt: “Es leben heute schon mehr als die Hälfte aller Menschen in Städten, es wird eher noch zunehmen, das heißt, Städte und Energieverbrauch ist das zentrale Thema der Zukunft.”

Professorin Zerrin Yilmaz von der technischen Universität in Istanbul vertritt die gleiche Meinung: “Gebäude verbrauchen rund die Hälfte der Energie eines Landes. Wenn sie die Energie-Probleme der Gebäude lösen, lösen sie damit die Energie-Probleme des Landes.”

Zerrin Yilmaz und Ursula Eicker haben eine Mission, sie wollen die Städte der Zukunft so energiesparsam wie nur möglich machen.Von ihren Universitäten in Stuttgart und in Istanbul aus, arbeiten sie gemeinsam an einem europäischen Projekt. Geforscht wird an wirklichen Gebäuden und mit Modellbauten im Labor. Die Studien drehen sich vor allem um Bürogebäude – um die Glasfassaden die unser Stadtbild prägen.

Zerrin Yilmaz wie man ökologische Wolkenkratzer entwerfen kann: “In diese hohen high-tech Gebäuden laufen komplizierte Systeme, die viel Energie verbrauchen. Es gibt aber Möglichkeiten, um diesen Energieverbrauch mit unterschiedlichen passiven Strategien zu verringern.” Mit passiven Systemen kann man die Gebäude temperieren ohne auf energiehungrige Maschinen zurück zu greifen.

An der Hochschule für Technik in Stuttgart wird mit starken Lampen nachgestellt, wieviel Licht, in ein Bürofenster scheint. Die Räume zu beheizen, das ist ein Kinderspiel, schwieriger sieht es mit der Kühlung aus. Ursula Eicker betont: “Beim Heizen weiss man eigentlich genau was man machen muss, man muss die Gebäude sehr gut einpacken, sehr gut isolieren und gute Fenster und dann hat man kein Heizenergieproblem. Gerade im Bürobau, wir haben so viele Computer, so viel Beleuchtung, so viel Personen, es gibt genügend Wärme, aber wie kriegen wir diese Gebäude im Sommer kühl? Selbst in Deutschland ist das ein Problem, obwohl das Klima ja wirklich nicht so heiß ist.”

Im Labor testen die Forscher verschiedene Abdunkelungs-Systeme, was man darunter versteht, das kann uns Ursula Eicker erklären: “Wir untersuchen nicht nur Sonnenschutz, sondern auch komplette Systeme, also beispielsweise komplette Doppelfassaden, wo hinter der eigentlichen Fassade eine zweite Fassade sitzt, eine zweite Haut, und dort untersuchen wir wie die Luft strömt, wie viel Frischluft man durch diese Systeme überhaupt in den Büroraum hineinbekommt. Also nicht nur die optischen, thermischen Eigenschaften, sondern auch die Strömungstechnik in solchen Systemen.”

Der Doktorand Tobias Schulze arbeitet mit seinen türkischen Kollegen an einem Projekt zur Stadt-Entwicklung. Im Windtunnel befindet sich ein Model von Istanbuls neuem Kanyon Zentrum, das sind: Bürogebäude, ein Einkaufszentrum und Wohnhäuser. Mit dem Rauch wird sichtbar wie der Wolkenkratzer von seiner Umgebung beeinflusst wird. Tobias Schulze sagt uns, wie das Ganze nachgestellt wird: “Die anderen Gebäude in der Nachbarschaft können einen Einfluss auf das Gebäude haben, an dem wir arbeiten. Es kann zu Luftturbulenzen kommen, je nachdem aus welcher Richtung der Wind bläst. Deswegen ist das Ganze nicht statisch, wir müssen das Modell drehen und es von allen Seiten betrachten.”

Mit winzigen Sensoren, die an den Modellbauten angebracht sind, kann man den Luftdruck messen, das ist sehr wichtig, Tobias Schulze fügt hinzu: “Die Verteilung des Drucks ist entscheidend für die Belüftung des Gebäudes. Auf der Windseite haben wir positiven Druck und auf der Rückseite negativen Druck. Durch diesen Druckunterschied zwischen den zwei Seiten strömt die Luft durch das Gebäude, das kann sich für die Belüftung aber auch für die Kühlung als nützlich erweisen.”

Professorin Yilmaz und ihr Team haben eng mit den Bauingenieuren des Kanyon-Zentrums zusammen gearbeitet.Das Modell hat gezeigt, wie man das Licht in dieser Siedlung am besten nutzen kann. Professorin Yilmaz zählt auf welche Studien beim Bau eines neuen Gebäudes berücksichtigt werden sollten: “Wir untersuchen wie man Energie sparen kann, durch natürliche Belüftung. Und weitere Studien befassen sich mit der Energie Effizienz des Gebäudes. Solaranlagen etwa können Strom erzeugen und mit einer verbesserten Abdunkelung kann Energie bei der Kühlung gespart werden. Andere Studien untersuchen die Beziehung zwischen Energieverbrauch und Komfort.”

Die Forscher wollen sich einen Überblick verschaffen, und verstehen wie die Energie für Beheizung und Kühlung in einem Stadtbezirk am besten genutzt werden kann. Hier kommt der künstliche Himmel ins Spiel. Am Modell kann man beobachten wie sich im Laufe eines Tages Licht und Schatten auf den Gebäudefassaden abwechseln.

Die Hochleitungslampe steht für die Sonne, das Licht kann angepasst werden, um das Ganze so naturgetreu wie möglich zu machen, denn wie Ursula Eicker sagt: “Der Himmel ist ja nie gleichmäßig hell, es gibt immer um die Sonne herum hellere Flecken, der Horizont ist meistens heller und wie müssen diese Situation nachstellen können, damit wir realistisch sagen können, an diesem Gebäude ist genügend Licht vorhanden.”

Bei der Planung der Siedlung Scharnhauser Park in der Nähe von Stuttgart kam der künstliche Himmel zum Einsatz. Die Forscher haben untersucht, wie sich die Entfernung zwischen den Gebäuden auf die Dauer der Sonnenbestrahlung auswirkt. Die Energieversorgung ist natürlich auch durchdacht. Im Keller des Bürogebäudes befindet sich eine Kältemaschine, die die Hitze des Biomasse-Kraftwerks in eine kühlende Flüssigkeit verwandel, die über Rohre das ganze Gebäude kühlt.

Die Innentemperatur richtet sich nach den Wettervorhersagen. Scharnhauser Park ist einzigartig und zeigt, dass das Energiesparen sorgfältig geplant sein muss. Professorin Yilmaz bringt es auf den Punkt: “Es geht darum während der Design-Phase die beste Lösung zu finden. Man muss verschiedene Design-Szenarien des Gebäudes testen, um die beste Lösung mit der optimalen Enegieeffizienz zu finden. Wenn man die beste Lösung findet kann der Energieverbrauch dieser Gebäude um 50% verringert werden, was sehr viel ist, denn sie verbrauchen sehr viel Strom und Erdgas für die Beheizung, die Kühlung, die Beleuchtung und so weiter…”

Die Forscher entwickeln passive Kühlungs- und natürliche Belüftungs-Systeme im Labor, um sie dann im Städtebau einzusetzen.Aber Energiesparen ist nicht nur Sache der Wissenschaftler, es ist eine Herausforderung für die ganze Gesellschaft. Für Ursula Eicker tragen auch die Nutzer der Gebäude Verantwortung: “Heute sind die Gebäudestandards schon relativ hoch, aber wenn die Gebäude einmal stehen, funktionieren sie nicht optimal, also es gibt kaum jemanden, der sich darum kümmert, dass die Heizung oder die Lüftung oder Kälteanlage rechtzeitig ausgeschaltet wird, angeschaltet wird. Es wird sehr viel Strom für Lüftung verbraucht , der nicht notwendig ist, weil gar nicht so viele Personen im Gebäude sind, die Beleuchtung ist oft an , wird nicht ausgeschaltet, es hängt sehr stark mit dem Nutzer zusammen und dem muss erst mal bewusst werden, dass er auch Energie sparen kann.”

Energiesparsame Wolkenkratzer und Wohnhäuser zu entwerfen und zu bauen ist der erste Schritt aber dann kommt es auf die Menschen an, die tagtäglich in diesen Gebäuden wohnen und arbeiten.

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