Solar Power Plant

   

Masterstudiengang Architektur Entwurf M2

In diesem Projekt soll eine Großanlage zur Solaren Energiegewinnung entworfen werden. Großanlagen können grundsätzlich durch die Reihung von Grundmodulen erstellt werden. Diese Anlagen basieren auf Fotovoltaik oder Solarthermie und sind in ihrer Funktionsweise äußerst simpel. Für wirklich große Anlagen ist es jedoch nicht wirtschaftlich, mit autarken Modulen zu arbeiten. Hier ist es sinnvoller, die Energie zunächst mit möglichst einfachen Mitteln zu konzentrieren und dann zentral in Strom umzuwandeln. Hierfür stehen zwei grundsätzliche Ansätze zur Wahl, Aufwindkraftwerk oder Solarkonzentrator. Beide Anlagentypen stellen aus der Sicht von Architekten und Ingenieuren hochinteressante Bauaufgaben dar.

In einem Solarkonzentrator bündelt ein Array von Spiegeln Sonnenlicht in einem Receiver, welcher auf einem Turm angebracht ist. Es entstehen extreme Temperaturen, die über ein Wirkmedium abgeführt und in einer Turbine in Strom umgewandelt werden. Die wesentlichen Komponenten des Systems sind der Turm mit Receiver, das Layout des Spiegelarrays, die Konstruktion der Spiegel an sich und die Anlage der Energieerzeugung. Aus planerischer Sicht lässt sich eine solchen Anlage maßgeblich über die Konzeption des Spiegelarrays beeinflussen. Das Spektrum der möglichen Ansätze reicht hier von komplex nachgeführten Spiegeln, die zu jeder Tageszeit maximale Energieausbeute ermöglichen hin zu intelligenten, hochgradig optimierten Layouts aus relativ einfachen Spiegelflächen.

Aufwindkraftwerke stellen neben der Fotovoltaik und der Solarthermie ein drittes Funktionsprinzip zur Energiegewinnung aus solarer Strahlung dar. Hier wird Luft unter einer transparenten Kollektorfläche wie in einem Treibhaus erwärmt und strömt über einen zentral angeordneten vertikalen Kamin aufgrund ihrer geringeren Dichte mit hoher Geschwindigkeit nach oben. Der entstehende Luftzug wird genutzt, um über Windturbinen elektrischen Strom zu erzeugen. Die Effizienz einer solchen Anlage ist gering, steigt jedoch mit der Anlagengröße. Für einen optimalen wirtschaftlichen Betrieb werden Kollektorfelder mit bis zu 7 Kilometern Durchmesser und Kamine bis zu 1500 Metern Höhe konzipiert.Eine solche Anlage wurde noch nicht umgesetzt, wäre aber zugleich das höchste und flächenmäßig größte Gebäude der Welt.

Vor Beginn der eigentlichen Entwurfsphase werden wir im ersten Semester die Grundlagen zur Bearbeitung der Entwurfsaufgabe und funktionale, technische und konstruktive Aspekte zu den Anlagenprinzipien erarbeiten. Bei Bauaufgaben mit diesen enormen Dimensionen ist es immer sinnvoll, materialeffizient und strukturell optimiert zu planen. Kernaspekte sind hier:

• strukturelles Entwerfen, also das Entwerfen mit Modulen und Systemen
• Leichtbau und strukturelle Optimierung
• Formfindung
• Innovative Konzepte zur Anlagenoptimierung

Durch die Integration von technischen, konstruktiven und architektonischen Aspekten stellt der Entwurf einer solchen Anlage eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Zielstellung der Entwurfsaufgabe ist es, alternative Lösungsansätze gegenüber den bisher in der Literatur vorgestellten Entwurfs- und Konstruktionsprinzipien zu entwickeln. Der visionäre Aspekt der Entwurfsaufgabe ist unserer Meinung nach offensichtlich. Natürlich geht es auch darum, eine positive, zukunftsgewandte Utopie zu entwickeln.

Unterrichtssprache: deutsch/englisch

Teilnehmerzahl: 8 Studenten

Ort: Lehrstuhl für Tragkonstruktionen

Termine: Dienstags 15:00 – 18:00

Tutoren: Thorsten Pofahl Dipl.-Ing., Andrija Pranjic M. Sc