UrbanPV und Klimawandel: PV-Integration in die Stadt- und Landschaftsarchitektur
Denkanstöße von Dr. E. Merkle
UrbanPV – das Konzept
UrbanPV ist ein Konzept, das zunächst aus dem Bedürfnis entstanden ist, regenerativen Strom in Siedlungsgebieten zu erzeugen, überwiegend auf versiegelten Flächen. In Gebieten also, in denen 70 % der deutschen Bevölkerung leben und arbeiten und in denen der Bedarf nach Elektrizität durch den zwingend notwendigen Ersatz fossiler Brennstoffe (für Verkehr und die Klimatisierung) stetig wächst.
Die Vorteile von solchen dezentralen PV Kraftwerken liegt in der meist direkten Nutzung der erzeugten Elektrizität die ohne lange Leitungen direkt in die Netze eingebunden werden kann. Selbst konservative Berechnungen gehen davon aus, dass das mögliche Potential mit ca. 60 GW immens ist. Bezieht man innovative Konzepte wie solche in dem Beitrag kurz dargestellten Beispiele mit ein, ergeben sich Potentiale von weit über 100 GW, genug also um den Strombedarf der deutschen Haushalte zu decken bzw. um 10 Atomkraftwerke zu ersetzen.
Der unmittelbare Nutzen ist aber nur ein Teilaspekt. Alle vorgestellten Beispiele haben einen doppelten Nutzen indem sie Schutz vor Sonne und Niederschlag (Regen und Hagel) bieten und die Überhitzung großer versiegelter Flächen in Städten reduzieren. Hinzu kommt die visuelle Aufwertung von ansonsten oft sterilen Orten.
Ausführliche Informationen sowie Kosten- und Ertragszahlen sind in einer ausführlichen Studie (www.gridparity.ag/urbanPV) dargestellt. Die dortigen Berechnungen zeigen, dass UrbanPV Anlagen sich meist in kurzer Zeit selbst finanzieren.
Hier wird auch ausführlich dargestellt, wie wenig unsere Stadtarchitektur den Herausforderungen des Klimawandels gewachsen ist. Es fehlen überdachte Bereiche und kühle Räume. Beides kann durch die Integration von transparenten PV Dächern erreicht werden. Der erzeugte Strom kann direkt für die Schaffung von Kühlzonen aber natürlich auch für alle anderen Anwendungen verwendet werden.
Durch eine intelligente Integration von UrbanPV in die Stadtarchitektur können Städte resilienter gegen den Klimawandel werden und eine lebenswerte Umwelt gestalten.
Die nachfolgend dargestellten Beispiele und Fallstudien sind alle direkt umsetzbar. Es sind somit keine phantasievollen Ideenskizzen deren Realisierung oftmals nicht wirtschaftlich möglich ist. Durch die Integration von robusten Pflanzensystemen werden die o.a. Ziele der Schaffung attraktiver urbaner Räume zusätzlich erreicht.
Die Kommunen haben hier Handlungsbedarf. In Normen sollten z.B. die Anforderungen an die Anlagen und die Module festgelegt werden (Statik der Bauwerke, mechanische Belastung der Module, elektrische Sicherheit der Anlagen, Vermeidung von Blendung u.a.). Durch die Verwendung industriell vorgefertigter Teile können Planungsaufwand und Kosten reduziert werden. Eine breite Akzeptanz kann durch die Integration von Musteranlagen in stark frequentierte Veranstaltungen wie z.B. Gartenschauen erreicht werden.
Urban PV macht Städte klimaresistenter
Nachfolgend versuche ich mit bildgestützten Fallstudien die Möglichkeiten integrierte PV Konzepte exemplarisch darzustellen. Sie zeigen den Doppelnutzen (z.B. bei der Überdachung einer Haltestelle mit PV Modulen) und zusätzlich die sich ergebende ästhetische Aufwertung von Bereichen durch die Verwendung moderner semi-transparenter Module.
1. Integration von PV in einen Bürokomplex
In den nachfolgenden Abbildungen haben wir Veränderungen in einem typischen modernen Bürokomplex dargestellt. Die nebenstehende Abbildung zeigt diesen mit mehreren verbundenen Gebäuden.
Will man die Lebensqualität urbaner Räume erhöhen, z.B. durch die Reduzierung des Feinstaubs und die Vermeidung von Hitzeinsel bietet sich die Gestaltung der Außenbereiche durch PV und intensive Bepflanzung an. Dadurch wird den Herausforderungen des sich wandelnden Klimas Rechnung getragen.
Durch die Integration von PV Modulen auf Übergängen und die Integration von Pflanzen entstehen Bereiche, in denen man sich selbst an heißen Sommertagen aufhalten und verweilen möchte.
Betrachtet man neben dem offensichtlichen Mehrwert an Lebensqualität auch den energetischen Aspekt so ist die Bilanz ebenfalls überzeugend.
In den meisten Beispielen finanziert sich der Mehraufwand durch die Verwendung des erzeugten Stroms in kurzer Zeit von selbst. Dies schließt auch die Kosten für die Bepflanzung mit ein, deren Bewässerung durch das von der Solaranlage gesammelte Regenwasser erfolgt.
Märkte und Plätze
Zentraler Platz als Erholungszentrum
Die Abbildung zeigt einen typischen zentralen Platz mit verkehrsreichen Straßen an allen Seiten.
Auch hier kommt es darauf an, durch Schattenbereiche und Bepflanzung die Temperatur im Sommer zu senken und während des Jahres Schutzzonen zu schaffen. Die Agora Installation in der Mitte ist ein ästhetisches Highlight. Gestaltungsalternativen könnten den Platz auch mit einer Bühne für Konzerte und andere Veranstaltungen erweitern.
Gemüsemarkt mit PV Überdachung mit Stromerzeugung für Kühlhaus
Obst- und Gemüsemärkte sind in vielen Fällen zentrale Einrichtungen. Unser Beispiel zeigt die Möglichkeit, durch PV Einrichtungen Strom zu gewinnen der direkt für Beleuchtung und Kühlung aber auch für ein zentrales Kühlhaus verwendet oder eingespeist werden kann.
Begrünung mit PV
Die Verbindung von PV mit grünen Elementen wertet die Dachflächen von Wohnanlage deutlich auf.
Das Beispiel unten produziert genug Strom, um alle 18 Wohnungen des Blocks zu versorgen.
PV und Pflanzensysteme ermöglichen die Schaffung eines grünen Lebensraums auf den 500 m² Grundfläche einer sonst ungenutzten Dachanlage.
Grüne Mobilität
Wartebereiche Haltestellen oder (Bus)Bahnhöfe
Haltestellen sind wie kleine Inseln in den Städten denen mehr Funktionen zugewiesen werden können. Besteht der Zugang zu Elektrizität durch auf dem Dach montierte Solarmodule so kann der Strom für die Beleuchtung und für Informationstafeln gewonnen werden. Durch Bewegungsmelder wird das Licht intensiviert sobald sich Personen im Wartebereich befinden. Der Strom kann auch für die Wegebeleuchtung verwendet werden. Bei einem Inselbetrieb mit Batterien besteht Sicherheit auch im Falle eines Blackout.
Parkplatzanlagen
Die PV Überdachung von größeren Parkplätzen ist durch Bauordnungen in fast allen Bundesländern inzwischen Pflicht. Diese Pflicht kann kreativ erfüllt werden, inwiefern der durch die E-Mobilität veränderten Funktion Rechnung getragen wird. So kann in einen Pendlerparkplatz z.B. ein Relaxbereich mit einem Kiosk und einer Verweilzone integriert werden (2. Reihe links im Bild). Auf Anzeigetafeln erfahren Zugreisende eventuelle Verspätungen und Zeitung lesen sowie einen Kaffee genießen, um die Wartezeit zu überbrücken. Auch das Warten auf freie Ladeplätze wird dann weniger belastend.
Erlebnis-Gartencenter
Gartencenter haben schon heute vielfach Erlebnisbereiche mit Gastronomie. Im Beispiel unten wurde ein solches Center dem Klimawandel durch PV Installationen angepasst und zu einem Plusenergiecenter entwickelt. Die Dächer produzieren über 850.000 kWh Strom im Jahr.
Ausblick
UrbanPV ist ein neuer Anwendungsbereich der Photovoltaik für den es bisher fast keine Beispiele gibt. Die vorgestellten Beispiele sollen Denkanstöße für Kommunen, Architekten und Investoren sein.
Stromerzeugung durch PV in der Nähe des Verbrauchs ist die günstigste Art der Energiegewinnung. Die PV Pflicht zwingt Bauherren schon heute, dies zu berücksichtigen. Wenn in die Überlegungen auch der Schutz vor den Klimaveränderungen mit einbezogen wird, dann erhält UrbanPV die Bedeutung die ihr zusteht.
- Weitere Informationen zum Thema AgriPV finden Sie in der größeren Studie unter (www.gridparity.ag/urbanPV).
- UrbanPV: PV integration in urban and landscape architecture | Food for thought by Dr. E. Merkle, CEO of GridParity AG, January 2023 (englisch – pdf)
