Das Funktionsprinzip ist einmalig, denn in den von einer Nährstofflösung durchströmten Glasfassadenelementen werden Mikroalgen kultiviert und so Wärme und Biomasse gewonnen. Mit dem BIQ-Haus in Hamburg war bereits 2013 bewiesen worden, dass dieses Fassaden- und Energiekonzept funktioniert. Das Pilotprojekt anlässlich der IBA hatte damals weltweit für Schlagzeilen gesorgt.
Verbesserte Konstruktion
Während beim BIQ die Rahmen der Glaselemente noch geklemmt waren und die Bioreaktoren außenliegend realisiert wurden, sind die Glaselemente der Bioenergiefassade geklebt und die Reaktoren in die thermische Hülle eingebunden. Die gesamte Konstruktion wird dadurch schlanker, leichter und gestalterisch flexibler einsetzbar. „Uns ging es nicht nur darum, die Bioenergiefassade technologisch zu optimieren, sondern auch den Gestaltungsspielraum für Architekten und Planer zu erweitern“, erläutert Dr.-Ing. Jan Wurm, Leiter Research & Innovation bei Arup. „Wir wollen die Bioenergiefassade als skalierbares Element zur Fassadengestaltung etablieren, um geschlossene Stoffkreisläufe auf Gebäude- und Stadtteilebene umzusetzen.“
Drei Fassadenelemente erweitern Gestaltungsspielraum
Bei der transluzenten Variante ist die Grünfärbung des Bioreaktors von innen sichtbar, bei der opaken von außen. Das transparente Fassadenelement gewährleistet ungestörte Durchsicht. Changierende Farben bei unterschiedlichem Lichteinfall sowie aufsteigende Gasblasen lassen die Glaselemente lebendig erscheinen. Eine vierte Option ergibt sich durch die Montage der Glaselemente vor einer gedämmten Wand.
Thermische Effizienz von 38 Prozent
Der Zusatznutzen der Bioenergiefassade ergibt sich aus der Verknüpfung von Ästhetik mit biologischen und technischen Kreisläufen. „Vereinfacht ausgedrückt, sind die Glaselemente der Bioenergiefassade Teile einer solarthermischen Anlage, mit der zusätzlich Mikroalgen zur Erzeugung von Biomasse und zur Absorption von CO2 gezüchtet werden“, erläutert Timo Sengewald, Energieexperte bei Arup. „Mit einer thermischen Effizienz von 38 Prozent und einer Konversionseffizienz der Biomasse von acht Prozent ist die Bioenergiefassade mit herkömmlichen solaren Systemen vergleichbar.“
Um die Bedingungen für das Algenwachstum in den Reaktoren zu verbessern und gleichzeitig den Aufbau der Glaselemente zu optimieren, wurden Computational-Fluid-Dynamics (CFD) Simulationen angewendet, die die Strömungs- und Mischungsvorgänge innerhalb der Bioreaktoren abbilden. Außerdem verbesserten die Entwickler die Ausbildung der Bioreaktoren und die Integration der haustechnischen Systemkomponenten in marktübliche Fassadensysteme. Durch Verklebung der Elemente konnte das Gesamtgewicht bei deutlich vergrößerten Maximalabmessungen wesentlich reduziert werden. Die Funktion und die Wirtschaftlichkeit der Anlage werden über ein Betreiberkonzept sichergestellt. Die geernteten Algen werden in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie verwendet.
