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Im Rahmen eines Forschungsprojektes ist Arup an der Entwicklung eines Glasfassadensystems mit integrierten Photobioreaktoren, der sogenannten Bioenergiefassade, beteiligt.
Es handelt sich dabei um die Weiterentwicklung der SolarLeaf Fassade. Diese wurde als weltweit erste Algen-Bioreaktorfassade auf der Internationalen Bauausstellung 2013 in Hamburg präsentiert. Dabei werden Mikroalgen in gläsernen Fassadenelementen kultiviert, die Wärme für den Gebäudebetrieb sowie Biomasse für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie erzeugen.
Mehr Gestaltungsspielraum für Architekten
Mit der Bioenergiefassade soll die SolarLeaf Fassade sowohl ästhetisch als auch technologisch weiterentwickelt werden. Drei unterschiedliche Fassadenelemente werden neue Möglichkeiten der architektonischen Gestaltung eröffnen: Eine transluzente Variante, die die Grünfärbung der Algen im Innenraum erlebbar macht, eine opake Lösung, bei der die Algen als Gestaltungselemente auf der Außenfassade dienen, und eine transparente Fassung, die eine ungestörte Durchsicht gewährleistet.
Eckdaten
5,5kg Gewonnene Biomasse im Jahr pro m² Bioenergiefassade
38%der Sonnenenergie werden zur Wärmegewinnung genutzt
10kgCO₂-Absorption im Jahr pro m² Bioenergiefassade
Mikroalgen werden in gläsernen Fassadenelementen kultiviert, die Wärme für den Gebäudebetrieb erzeugen.
“Wir wollen die Photobioreaktoren technologisch optimieren und gleichzeitig den Gestaltungsspielraum für Architekten und Planer erweitern. Die Bioenergiefassade soll sich als skalierbares Element zur Fassadengestaltung etablieren, um geschlossene Stoffkreisläufe auf Gebäude- und Stadtteilebene umzusetzen. ”
Jan Wurm Consultant
Optimierung der Photobioreaktoren
Die Glaselemente der Bioenergiefassade sind Teile einer solarthermischen Anlage, mit der zusätzlich Mikroalgen zum Aufbau von Biomasse und zur Absorption von CO₂ gezüchtet werden. Mit einer thermischen Effizienz von 38 Prozent und einer Konversionseffizienz der Biomasse von 8 Prozent ist die Bioenergiefassade mit herkömmlichen solaren Systemen vergleichbar. Die Funktion und die Wirtschaftlichkeit der Anlage soll über ein Betreiberkonzept sichergestellt werden. Die geernteten Algen werden in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie verwendet.
Um optimale Bedingungen für das Wachstum der Mikroalgen zu schaffen, werden Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen angewendet. Die computergestützten 3D-Modelle bilden die Strömungs- und Mischungsvorgänge innerhalb der Bioreaktoren ab.
Arup realisiert das Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden und den Projektpartnern SSC GmbH, Pazdera AG und der ADCO Technik GmbH. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und soll im April 2019 mit der Erstellung eines Prototypen abgeschlossen werden.
Podcast: Klimaneutrale Städte
Deutschland soll bis 2050 klimaneutral sein. Den höchsten Anteil an CO2-Emissionen produzieren derzeit Gebäude und Verkehr. Das muss sich ändern. Die Bioenergiefassade ist nur ein Projekt, das zeigt, wie es möglich ist. Erfahren Sie in unserem Podcast „Die Stadt für morgen“ in der Folge "Klimaneutrale Städte" mehr darüber, wie sich CO2-Emissionen in den Städten reduzieren lassen. Mehr erfahren.
Relevante
Expertise
Green building envelopes
Building envelope and facade design
