JET-Gruppe realisiert Glas-Konstruktionen mit integrierter Photovoltaik-Anlage
Der Einsatz erneuerbarer Energien und klimaschonender Technik war das erklärte Ziel einer namhaften Lebensmittelmarkt-Kette für den Neubau ihrer Filiale in Eppingen (Baden-Württemberg). Bei dem neuen Gebäude sollten sowohl der CO2-Ausstoß als auch der Energieverbrauch langfristig gesenkt werden. Teil des anspruchsvollen Energie-Konzeptes war eine Sheddach-Konstruktion – bestehend aus zwei Glas-Lichtbändern in Aluminium-Trägerkonstruktion mit integrierter Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage). Im Rahmen des Gesamtkonzeptes konstruierten und produzierten die JET-Ingenieure an den Standorten in Hüllhorst und Voerde zudem eine Fassade sowie ein Vordach für den Markt. Vor Ort übernahmen sie die bautechnische Umsetzung sowie die Verkabelung und Inbetriebnahme der netzgekoppelten PV-Anlage. Diese erbringt insgesamt eine Leistung von 59 Kilowatt-Peak und spart im Vergleich zu fossilen Brennstoffen rund 29 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr ein.
Die Themen Energiewende, Nachhaltigkeit und Ressourcenknappheit sind angesichts steigender Energiekosten und einem gleichzeitig hohen Energiebedarf aktueller denn je. Klimaschonende Gebäudeausrüstungen und regenerative Energien werden zunehmend auch beim Bau von Verbrauchermärkten eingesetzt. Denn besonders gewerbliche Betriebe verfügen meist über ausreichend große Dach- und Fassadenflächen, die sich ideal zur Gewinnung von Sonnenenergie nutzen lassen – so auch in Eppingen beim Bau eines Lebensmittelmarktes. Bei dem Neubau wurde ein umfangreiches Energie-Konzept umgesetzt, mit dem sowohl der CO2-Ausstoß als auch der Energieverbrauch des Gebäudes langfristig gesenkt werden. Das Bauobjekt wurde daher mit einer klimaschonenden Technik ausgestattet, beispielsweise in den Bereichen Klima- und Kältetechnik sowie Beleuchtung. Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt zudem ressourcenschonend Strom aus Sonnenenergie – eine quasi unerschöpfliche Energiequelle.
Konstruktive Architektur auf Dach und Fassade
Neben einer möglichst effizienten Stromerzeugung hatte der Bauherr den Wunsch, dass die Gebäudearchitektur nicht durch die Photovoltaik-Anlage gestört wird: Die Anlage sollte sich vielmehr als Teil der Architektur in das Erscheinungsbild integrieren. Die JET-Gruppe überzeugte dabei mit einer filigranen Einbaukonstruktion für die PV-Anlage und bekam hierfür den Auftrag. Vom Architekten geprüft und freigegeben, erfolgte die Produktion der Aluminium-Trägerkonstruktion am JET-Standort in Voerde. Diese Basiskonstruktion besteht aus Aluminiumprofilen mit entsprechenden Abdeckleisten und wurde von der JET-Gruppe als leicht handhabbares Glas-Konstruktionssystem entwickelt. In die Profile des sogenannten „JET BA-Systems“ kann die Verglasung mit Hilfe von Klemmleisten leicht eingespannt werden. Die fertige Konstruktion – zwei Sheddächer mit einer Grundfläche von 5,5 mal 55 Metern – wurde auf das Dach des Lebensmittelmarktes aufgesattelt. Die Dächer dienen als Einbaukonstruktion für die Solarmodule und spenden gleichzeitig Tageslicht für den Verkaufsraum unterhalb des Daches. Ein wichtiger Aspekt: Die Shedoberlichter erhöhen die Tageslichtmenge gegenüber einer seitlichen Befensterung und verteilen das „Zenit-Licht“ gleichmäßig und tief in den Verkaufsraum. Direkte Sonneneinstrahlung wird in diesem Objekt durch eine spezielle Sonnenschutzverglasung verhindert. Der Aufbau der gesamten Shedverglasung bietet gleichzeitig einen guten Wärmeschutz und permanente Durchsturzsicherheit. Dies ist gerade für spätere Wartungen und Inspektionen auf der Dachfläche und an der PV-Anlage wichtig.
Die pultdachartigen Aufbauten haben zudem den Vorteil, dass die Dach-Höhen insgesamt gering bleiben. Mit einer Neigung von 60 Grad lassen die nach Norden gerichteten Glasseiten Licht in das Gebäude, ohne dabei zu blenden. Die Südfläche der Sheddach-Konstruktion von JET ist mit der PV-Anlage bestückt und weist eine Neigung von 30 Grad auf. „Die Photovoltaik-Module wurden entsprechend unserer Konstruktionspläne extern gefertigt und zur Baustelle angeliefert. Vor Ort übernahmen wir den Einbau der 370 Photovoltaik-Module in die von uns produzierte Aluminium-Konstruktion“, erklärt Diplom-Ingenieur Jörg Menschel von der JET-Gruppe. Die polykristallinen, typisch blauen Solarzellen erbringen eine Leistung von insgesamt 59 Kilowatt-Peak (kWP). Das ist die speziell in der Photovoltaik genormte Maßeinheit für die maximal elektrische Nennleistung der PV-Module unter Normbedingungen. Umgerechnet bedeutet dies: Mit der PV-Anlage können rund 57.000 Kilowattstunden erzeugt und in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Gegenüber der gleichen Energie-Menge, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, werden so 29 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr eingespart.
Netzgekoppelte Photovoltaik-Anlage
Pro PV-Modul sind 45 quadratische Solarzellen in Reihe geschaltet, so dass durch den Verbund ein in sich geschlossener Stromkreis entsteht. Der so „geerntete“ Gleichstrom wird durch insgesamt 17 Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Diese Anzahl ergibt sich aus der Lage und dem Umfang der PV-Module. Mit einem Wirkungsgrad von über 95 Prozent sorgen die Wechselrichter als zentrale Anlagenkomponente dafür, dass der Gleichstrom nahezu vollständig in Wechselstrom umgewandelt wird. Um einen ordnungsgemäßen und effizienten Betrieb zu gewährleisten, sind die Module untereinander als so genannte Strings verkabelt. Die Verkabelung dieser Modul-Reihenschaltung sowie der gesamten PV-Anlage übernahmen vor Ort die JET-Ingenieure – bis hin zur Koppelung an das Stromnetz über die Wechselrichter und die Inbetriebnahme.
Die Anlage wird künftig auch bei schwachem oder diffusem Licht solaren Strom produzieren. Für die effiziente Sonnenausnutzung beim Gebäude in Eppingen sorgt der Aufbau des Photovoltaikglases: Die Vorderseite der Scheibe ist als Teilvorgespanntes (TVG) Weißglas konstruiert. Dieses klare, vier Millimeter starke Frontglas lässt Sonnenstrahlen ungehindert hindurch, was den Wirkungsgrad maßgeblich erhöht. Die darunter liegenden Solarzellen sind in eine Ethyl-Vinyl-Acetat-Folie (EVA-Folie) eingebettet. Die Rückseite ist als klares Teilvorgespanntes (TVG) Float-Glas mit gesäumten Kanten angefertigt. Der Scheibenzwischenraum (SZR) beträgt 14 Millimeter. Gemäß den technischen Regeln für Überkopfverglasungen schließt ein Verbund-Sicherheitsglas (VSG) das Element als untere Scheibe ab. Die Scheiben des Vordaches sind ähnlich aufgebaut wie die zwei Sheddächer und sorgen damit für einen optimalen Wirkungsgrad der PV-Anlage. Das Vordach überspannt mit einer Länge von 25 Metern und einer Breite von fünf Metern den Eingangsbereich des Lebensmittelmarktes und übernimmt gleichzeitig die Funktion des Wetterschutzes.
Funktionalität und attraktives Design
Zusätzlich zu den Dachaufbauten ist die solare Strom-erzeugung auch in einer großflächigen Vorhangfassade integriert. Die eigens von JET entwickelte Aluminium-Tragkonstruktion dient auch hier als Basis für die gebäudeintegrierte PV-Anlage. Das Rückglas der PV-Verglasung ist vollflächig grau emailliert und unterstützt damit zusätzlich das Design der Fassade. Vereinzelte, nicht für die PV-Nutzung geeignete Scheiben wurden zudem in Solarzellenoptik bedruckt, um eine homogene Fassadengestaltung zu erreichen. Im Gegensatz zu den Sheddächern und dem Vordach ist hier zudem ein spezielles Glas eingesetzt – das sogenannte „Heißgelagerte Einscheiben-Sicherheitsglas“ (ESG-H). Es wird vor der Montage einem speziellen Test unterzogen und so das Risiko eines spontanen Bruches minimiert – der sogenannte Heat-Soak-Test. „Der Neubau in Eppingen war ein anspruchsvolles Bauprojekt, bei dem die Ausführungszeit sehr kurz bemessen war, so dass wir auf dem Dach auch bei 50 Zentimeter Schnee montierten“, erklärt Menschel.
Möglich war dies vor allem in Absprache mit dem bauseitigen Sicherheits- und Gesundheitsschutz-Koordinator (SiGeKo) und durch die entsprechenden Räumarbeiten. Die gute Zusammenarbeit vor Ort optimierte den Bauablauf zusätzlich. So konnte das Projekt in Eppingen bereits nach kurzer Bauzeit erfolgreich abgeschlossen werden. „Eine nachhaltige Planung unter Einsatz regenerativer Energien wird sich auch künftig weiter durchsetzen. Entsprechend sind bei der JET-Gruppe bereits weitere Projekte in Planung, bei denen unsere Aluminium-Konstruktion zusammen mit Photovoltaik-Modulen zum Einsatz kommt und somit klimaschonend Energie erzeugt werden kann“, betont JET-Ingenieur Menschel.
ca. 8.600 Anschläge
Bautafel
Objekt: Neubau Lebensmittelmarkt, Eppingen
Generalunternehmer: Schwarzwälder Beton-Fertigteile-Werk GmbH & Co. KG, Lahr / Schwarzwald
Architekten Gesellschaft: Bechler Krummlauf Teske mbH, Heilbronn
Photovoltaik-Module: solarnova Produktions- und Vertriebsgesellschaft mbH, Wedel
Fassaden- und Dachkonstruktion: JET Tageslicht & RWA GmbH, Hüllhorst (Planung + Ausführung); JET Brakel Aero GmbH, Voerde (Produktion)
Baubeginn: Juli 2009
Fertigstellung: Mai 2010
