Solar Spline: Architektonisches Leichtbauprojekt nutzt gedruckte organische Photovoltaikmodule von OPVIUS

Der experimentelle Prototyp „Solar Spline“ wurde im Rahmen der Jahresausstellung der Kunsthochschule, die auch Standort der Documenta 14 ist, vorgestellt und wird dort bis Anfang Oktober zu sehen sein.

Das System besteht aus 300 gedruckten organischen Photovoltaikmodulen, die in eine scheinbar freischwebende Ultraleichtkonstruktion integriert sind. Zwischen den Hauptseilen sind Seilnetzträger gespannt, die aus dünnen Aluminiumrohren bestehen – welche zum einen der Kabelführung dienen und zum anderen die Modulträgerfläche halten. Dazu wurde extra für dieses Projekt eine Sandwichlösung aus einer transparenten, tiefgezogenen Trägerfläche für die OPV Module mit einem auffolierten Reflektor entworfen.

Die so entstandene Solarwolke wird durch eine räumliche Seilstruktur getragen und an über 10 Ankerpunkten im Raum befestigt. Ankerseile und Seilspanner wurden von Carl Stahl Architektur aus Süßen geliefert, die auch das digitale Modell statisch überprüften. Zwei Seilzüge führen zu einem Motor, der die Solarzellen im Tagesverlauf der Sonne nachfolgen lässt und bei geringer Lichteinstrahlung in eine Ruheposition bringt, um den Raum unterhalb der Zellen zum Himmel zu öffnen.

Im Rahmen der Installation und um den entstehenden Energieertrag der organischer Photovoltaik erfahrbar zu machen, treiben je acht der Module einen Lüfter an, der je nach Energiezufuhr schneller und gleichzeitig lauter wird, sodass der „Lüfterschwarm“ an die Schwelle der Wahrnehmung umstehender Personen tritt.

Das geringe Gewicht und die einfache Integration der OPV Module spielt dabei eine wichtige Rolle. Bei einer räumlichen Überdeckung von 30 m² und einer Gesamtinstallationsfläche von rund 100 m² beträgt das Gesamtgewicht des „Solar Spline“ weniger als 120 kg, wodurch nicht nur die Montage vereinfacht, sondern auch die statische Belastung gering gehalten wird. Dem Thema solare Energiegewinnung und Beschattung im urbanen Raum kommt vor allen Dingen der Leichtbau als ressourcen-schonendes Konstruktionsprinzip zu Gute und es entsteht eine weiche, in ihrer Erscheinung leicht und beweglich wirkende Struktur.

Der „Solar Spline“ verbindet somit auf eine ästhetische Weise die aktive, solare Energiegewinnung mit passiver Beschattung. Als Einsatzbereiche für eine solche Kombination bietet sich z.B. die Überdachung von Atrien und urbanen Plätze an, wie am aktuellen Standort an der Kunsthochschule Kassel demonstriert. Der Solar Spline kann dabei verschiedentlich eingesetzt werden: Als Gegenmaßnahme für sogenannte „Urban Heat Islands“ bis hin zu einer Weiterentwicklung als vertikales Element, zur Nachrüstung von exponierten Südfassaden von Bestandsbauten.

Der Gestaltung sind dabei kaum Grenzen gesetzt. Die Freiheit in Form, Farbe und Transparenzgrad ermöglicht es dem Architekten die Module auf die jeweilige Installation abzustimmen. Das Projekt beruht dabei auf ausschließlich kommerziell verfügbaren Komponenten und ist damit mehr eine Pilotinstallation denn eine Studie.

„Der ‚Solar Spline‘, den wir auf Basis von Produkten der OPVIUS und Carl Stahl Architektur entwickelt haben, beeinflusst über die Funktion der Energiegewinnung hinaus die Umgebungsqualität seines Ortes durch das Spenden von Schatten und durch ein lebendiges Spiel mit Lichtreflexionen, ausgelöst durch die Bewegung der Solarwolke im Wind.“, so Timo Carl, wissenschaftlicher Mitarbeiter am EEK. „Es geht uns darum Architektur nicht als konventionelle Meterware zu begreifen, sondern als dreidimensionale Erfahrungsräume zu entwickeln.“

Vito Gualazzini von Carl Stahl Architektur hebt hervor: „Die Integration von zusätzlichen Eigenschaften im Leichtbau führt die momentane Denkweise in gewisser Weise ad absurdum: normalerweise gilt es möglichst viele Funktionalitäten wegzulassen, um einen konsequenten Leichtbaugedanken umzusetzen. Durch die Kombination von Stahlseil-Architektur und gedruckter organischer Photovoltaik sind wir – mit Hinblick auf die integrierte Energieerzeugung – in der Lage, Verschattungslösungen um ein neues Kriterium zu bereichern und dies angesichts konsequenter Leichtbauweise.“

Hermann Issa, Senior Director Business Development & Sales von OPVIUS fügt hinzu: „Die Verschattung von Plätzen und Gebäuden im urbanen Raum ist ein wichtiges Thema, das auch in der Zukunft weiter von zunehmender Bedeutung sein wird. Am Beispiel des ‚Solar Spline‘ zeigt sich, dass durch die Kombination von zukunftsweisenden Technologien, wie dem Leichtbau und der gedruckten organischen Photovoltaik, völlig neue Ansätze entstehen können. Die Zusammenarbeit mit Timo Carl, Markus Schein und Frank Stepper hat gezeigt, dass Lösungen im Bereich der Verschattung in Kombination mit Energiegewinnung völlig neu gedacht werden müssen.“