Zum Verhältnis urbaner Bebauungstypen und Energie

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Die Nutzung von Solarenergie hat von Beginn an maßgeblich die Form von Architektur und Stadt bestimmt. Erste Beispiele hierzu finden sich bereits im antiken Griechenland. Der dort entwickelte ‚Urtypus’ einer Solararchitektur, das Megaron, wird zum Grundprinzip der antiken Stadtplanung. Dies lässt sich unter anderem am Beispiel der Stadt Priene demonstrieren, deren Struktur eine maximale passive Nutzung von Solarenergie in allen Gebäuden gewährleistet. Über erste gesetzliche Planungsprinzipien des britischen „Prescription Act 1832“, des amerikanischen „Zoning Law“ von 1916 aber auch im Rahmen von Entwürfen der Architekten und Planer des „International Style“ setzen sich die Bemühungen zur Nutzung der Sonne in Architektur und Stadtplanung bis in die Neuzeit fort. Ab den 1920er Jahren werden radikale Gegenkonzepte zur horizontal verdichteten europäischen Stadt mit überwiegend gerichteten und solitären Stadtstrukturen beschrieben. Viele der dargestellten Entwürfe dieser Zeit arbeiten mit Ost-West-orientierten Zeilenstrukturen (vgl. Ludwig Hilberseimer: Entwicklungsprojekt Friedrichstadt, Berlin, 1928 sowie Marcel Lods: Wiederaufbauplan Wallstraße, Mainz, 1947). Die Ursprünge energieeffizienter Architektur ab Mitte der 1980er Jahre wiederum ‚drehen’ die bis dato vielfach favorisierte Ost-West-Orientierung um 90° und propagieren ab sofort die Nord-Süd-Zeile. Diese beruht auf einer Fortschreibung entsprechender energetischer Berechnungsmethoden im Bereich der Heizwärme. Das Passivhaus und ab dem neuen Jahrtausend auch das Plusenergiehaus machen diese gerichteten Nord-Süd-Strukturen zum Dogma solaren Bauens. Letzteres nutzt vor allem exponierte 30° Süd-geneigte Dächer, um über aktive Systeme (z.B. Photovoltaik) Strom zu produzieren. Die ursprünglich für die Berechnung von Wärmebedarfen entwickelten Bilanzierungsmethoden werden dabei auch zur Ermittlung von Strombedarfen und Strompotenzialen aus aktiven Solarsystemen verwendet. Vor dem Ziel des maximalen Ertrags (hier auch als Paradigma ‚Energie’ tituliert) werden fortan Gebäude konzipiert, die im Jahresverlauf mehr Strom erzeugen, als sie benötigen. Das öffentliche Stromnetz dient dabei als unbegrenzter Speicher. Hierbei wird jedoch dem volatilen Charakter regenerativen Solarstroms nicht in ausreichendem Maße Rechnung getragen. Bei stündlicher, leistungsspezifischer Betrachtung fällt der momentane Ertrag aufgrund von sich verändernden Einfallswinkeln oder wandelnden wetterbedingten Strahlungssituationen ganz unterschiedlich aus. Daneben unterliegt auch die eigentliche Nachfrage je nach Nutzung intensiven Schwankungen im Stunden-, Tages- und Wochenverlauf. Die Betrachtung einer maximalen Eigenversorgung (Paradigma ‚Leistung’) anstatt eines maximalen Ertrages (Paradigma ‚Energie’) erscheint in diesem Zusammenhang notwendig. Hieran anknüpfend wird die Hypothese entwickelt, dass dieses neue Paradigma zu einer Neubewertung darüber führen wird, welche Strukturen (z.B. Nord-Süd, Ost-West, gerichtet, ungerichtet, etc.) zukünftig als leistungseffizient erachtet werden. In diesem Zusammenhang wird hinterfragt, ob unter einem neuen Paradigma ‚Leistung’ die bisher präferierten Nord-Süd Strukturen mit 30° geneigten solaraktiven Süddächern noch Gültigkeit besitzen. Auch stellt sich die Frage, ob unterschiedliche Nutzungen entsprechend anders geartete Formen bevorzugen, um leistungseffizient zu sein. Zuletzt wird der Frage nachgegangen, wie sinnvoll aktive Systeme in Fassaden oder in Elementen des Freiraums (z.B. Carports, Garagen, Wegeüberdachungen, etc.) sind und in welcher Weise sie zu einer Verbesserung der Leistungseffizienz von Stadträumen beitragen können. Zur Beantwortung gestellter Forschungsfragen wird eine eigene Typisierung von Stadtstrukturen vorgenommen und leistungsspezifische Typtage entwickelt. Diese berücksichtigen stündliche Änderungen sowohl auf der Nachfrageseite mit entsprechenden Strombedarfen und auf der Angebotsseite mit den Strombereitstellungspotenzialen. Ein eigens programmiertes Energiemodell dient einer systematischen leistungsspezifischen Analyse verschiedener abstrahierter Grundfiguren (Testkörper) sowie aller gängigen Stadtstrukturen (Bebauungstypen). Eine vergleichende Bewertung untersuchter energetischer (Energiedeckung) und leistungsspezifischer (Anteil Eigenversorgung) Verhaltensweisen erfolgt quantitativ und qualitativ anhand von Kurvendiskussionen. Ziel der Arbeit ist es, ein neues Verständnis solaren Bauens unter den Prämissen vorliegender und zu erwartender technologischer Entwicklungen im Bereich aktiver Systeme zu befördern.

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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultäten und Einrichtungen:
Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen » Architektur » Dissertationen
Dewey Dezimal-Klassifikation:
700 Künste und Unterhaltung » 720 Architektur » 720 Architektur
Stichwörter:
Städtebau, Stadtform, Bebauungstypen, Energiewende, Solarenergie, Solare Stromerzeugung
Beitragende:
Prof. Dr.-Ing Siems, Tanja [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr.-Ing Siems, Tanja [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Hegger, Manfred [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Promotionsantrag am:
08.04.2015
Dateien geändert am:
22.01.2018
Datum der Promotion:
13.10.2015
Medientyp:
Text