Konsequente Solar-Architektur – LEED Platin zertifizierte Staatsoper in Athen

Der Neubau des Stavros Niarchos Foundation Cultural Centers (SNFCC) ist ein multifunktionaler Komplex, der die griechische Nationaloper und Nationalbibliothek beherbergt. Zugleich stellt er ein kulturelles Zentrum für die breite Öffentlichkeit dar. Bauherr ist die Stavros Niarchos Stiftung, eine gemeinnützige Organisation, welche das Projekt nach Fertigstellung als Geschenk an den griechischen Staat übergeben hat.

Zur Umsetzung der Pläne beauftragte die Stiftung keinen geringeren als Star-Architekten Renzo Piano. Dieser gestaltete das komplette Areal um und ließ durch die Errichtung eines künstlichen Hügels sowie neuer Sichtachsen die historische Verbindung der Stätte zum Meer und zur Stadt wieder aufleben. Renzo Piano hat eine ausgeklügelte Gebäudearchitektur entworfen - aus architektonischer Sicht stellt jedoch das schwebende Dach des Gebäudes das wichtigste Element dar. Das Betondach verfügt über eine Größe von 100 x 100 m, wird von 30 Pfeilern getragen und ist an seinem höchsten Punkt 46 Meter hoch. Um dem Wunsch der Bauherren gerecht zu werden, wurde das gesamte Projekt unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit entwickelt und erbaut. Das hat sich ausgezahlt – als erstes Gebäude in Europa erhielt das SNFCC 2016 die LEED Platin Zertifizierung. Dazu beigetragen hat unter anderem die gebäudeintegrierte Photovoltaikanlage, welche auf dem schwebenden Dach angebracht ist. Das Dach erzeugt Strom und verschattet das Gebäude zugleich, wodurch die notwendigen Aufwendungen zur Klimatisierung reduziert werden. Mit seiner rund 1,6 MWp PV-Anlage erzeugt das PV-Dach genügend Energie, um das Gebäude während der normalen Öffnungszeiten weitgehend autark mit Energie zu versorgen.

An das 10.000 m² umfassende Photovoltaik-Dach für diesen architektonisch imposanten und kulturell wichtigen Bau wurden höchste Anforderungen gestellt. Für das SNFCC entwickelte SUNOVATION daher eigens ein statisch verstärktes, rahmenloses Photovoltaik-Dachelement mit einem 3fach-Verbund aus Glas. Dieses Glas-Modul ist in der Lage den enormen statischen, optischen und leistungstechnischen Anforderungen gerecht zu werden.

Renzo Piano hatte eine vollflächige Belegung der Dachfläche mit PV-Modulen vorgesehen, welche nicht durch störende Wartungs- und Reinigungsgänge unterbrochen werden sollte. Aufgrund dieses Designwunsches wurde die mögliche Betretbarkeit der Module zwingend notwendig. SUNOVATION-Module werden anstatt mit Laminierung in EVA- oder PVB-Folien in einem speziellen Silikonverguss-Verfahren hergestellt (SCET – SUNOVATION Cell Embedding Technology). Silikon eignet sich aufgrund seiner mechanischen- und optischen Eigenschaften, seiner Langlebigkeit und seines Brandverhaltens optimal für den Einsatz in der gebäudeintegrierten Photovoltaik. Für das Projekt SNFCC war SCET ausschlaggebend für die Betretbarkeit der Module. Der Glasaufbau der statisch verstärkten PV-Module wurde so gewählt, dass die beim Betreten auftretenden Punktlasten den eingesetzten PV-Zellen nichts anhaben können. Hierfür wurden umfangreiche statische Berechnungen vorgenommen, relevante Lastfälle simuliert und vom Fraunhofer Institut geprüft und bestätigt. Das Dach konnte somit komplett durchgängig mit PV-Modulen belegt werden, die zu Wartungs- und Reinigungszwecken betretbar sind.

Aufgrund der LEED Platin Zertifizierung galt es einen überdurchschnittlichen Energieertrag zu erzielen. Dieser wurde durch den Einsatz von Hochleistungs-Photovoltaikzellen erzeugt. Um die Leistung einer PV-Fläche zu vergrößern, arbeitet SUNOVATION zudem mit dem Einsatz integrierter Dioden, welcher durch SCET ermöglicht wird. Dioden und elektrische Anschlüsse werden direkt in den Modulverbund integriert. Während bei einer Bauweise mit Diodenkästen mehrere Strings an einer Diode angeschlossen werden, können mithilfe integrierter Dioden je 2 Strings mit einer Diode abgesichert werden. Die höhere Anzahl an Dioden vermindert die Leistungsverluste bei Teilverschattungen. Durch den geringeren Platzbedarf für die elektrische Verschaltung kann die Modulfläche zudem effizienter genutzt und Auswirkungen auf andere Bauelemente verringert werden. Gerade bei gebäudeintegrierter Photovoltaik mit unterschiedlichsten Modulabmessungen ist es von Vorteil, Dioden möglichst flexibel platzieren zu können.

Ziel war die Erzeugung einer homogenen Glasfläche ohne störende Faktoren. Trotz potentieller Modul-Verschmutzungen aufgrund der Nähe zu Meer und Stadt sollte auch eine langfristig ansprechende Optik gewährleistet werden. An Modulrahmen können sich im Laufe der Zeit Ablagerungen sammeln, welche aufwendig manuell entfernt werden müssen. Rahmenlose Glas-Module sind hier klar im Vorteil. Daher kamen für die aus 5.700 Modulen bestehende Glasfläche rahmenlose Glas-Module zum Einsatz.

Das Projekt wurde mit dem Europäischen Solarpreis 2017 ausgezeichnet. Honoriert wurde die Symbolkraft dieses nachhaltigen Projektes, welches im Bereich BIPV neue Standards für die Anforderungen von Architekten setzt.