Innovation für klimaresiliente Städte: Synergien aus Begrünung & PV
Das Projekt GreenPV der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm untersucht Synergien von Grünfassaden und Photovoltaik.
Grünfassaden übernehmen aufgrund adiabatischer Kühlprozesse eine maßgebliche Rolle bei der Regulierung insbesondere des städtischen Klimas. Um den Gebäudebestand weiter in Richtung Klimaneutralität zu transformieren, ist eine dezentrale, erneuerbare Energiegewinnung ein weiterer wichtiger Baustein. Allerdings können hohe Temperaturen den Wirkungsgrad von kristallinen Photovoltaik (PV)-Modulen abmindern. Um einen effizienten Energieertrag auch in den Sommermonaten zu gewähr- leisten, untersucht GreenPV die Potentiale möglicher Synergien aus Begrünung und PV.
Beide Fassadensysteme wurden im Bereich energieeffizienter Gebäude bisher getrennt eingesetzt. Mit der Koppelung von Begrünungstechniken und Photovoltaik, strebt das Vorhaben die Erarbeitung von Kenntnissen für die Realisierung stimmiger Gesamtkonstruktionen an. Während eine Kombination bereits beim Solargründach erfolgreich erprobt ist, blieb der spezifische Einfluss der Pflanzen auf die Solarenergiegewinnung in der Vertikalen weitgehend unberücksichtigt.
Auf Basis von Vorarbeiten (vgl. EnOB: GreenFaBS) wurden Messungen im Sommer 2022 und 2023 auf Basis von drei Begrünungssystemen (wandgebundene Begrünung, Mischsystem mit horizontaler Wuchsebene, Kletterpflanze) durchgeführt. Zusätzlich ist der Abstand der PV-Module zur Pflanzenebene variiert worden: geringere Variante 1 (33 cm) und größere Variante 2 (52 cm); dabei sind die PV-Module zunächst immer senkrecht, parallel zur Fassadenbekleidung angebracht (Anstellwinkel: 0 °).
Die einzelnen Begrünungssysteme führen zu einer Abminderung der Lufttemperaturen (max. 1,6 K) zwischen Photovoltaik und Pflanzen im Vergleich zum unbegrünten Referenzfall. Es zeigt sich, dass die beiden wandgebundenen Systeme eine etwas größere Reduzierung bewirken als die Kletterpflanze. Die Oberflächentemperaturen auf der Modul-Rückseite sinken durch die kühlere Umgebungsbedingung im Maximum um bis zu 4,0 K. Dennoch lassen sich lediglich geringfügige PV-Mehrerträge von max. etwa 0,5 % feststellen. Es bestätigt sich jedoch, dass die PV-Module den Hitzestress der Pflanzen reduzieren, denn bei den Versuchsanordnungen konnten nahezu keine negativen Auswirkungen auf den Wuchs festgestellt werden. Darüber hinaus zeigt sich, dass die Begrünung auch eine leichte Reduzierung (bis zu 1,1 K) der empfundenen Raumtemperaturen zur Folge hat.
Bezüglich der Kombination von Begrünung und Photovoltaik in der Fassade ist jedoch ein anderer Aspekt von zentraler Bedeutung: Die im Stadtraum wirksame Verdunstungsleistung der Pflanzen in der Vertikalen. Bei einer dichten und wandparallelen Belegung mit PV-Modulen ist diese deutlich eingeschränkt. Daher erfolgten noch Versuchsaufbauten mit zwei verschiedenen Neigungswinkeln der PV-Module (30 ° und 7,5 °; Mischsystem). Für die Messungen mit der flachgeneigten Variante lässt sich ein Mehrertrag um etwa 11 % feststellen. Bei der 30 ° Variante führten Eigenverschattungen zu Ertragseinbußen. Ein optimierter Aufbau (Modulabstand und/oder -neigung) lässt hier jedoch deutliche Mehrerträge gegenüber einem Einbau in der Senkrechten erwarten.
