19.11.2014

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3M: AWM-Carport-Dach mit Folienkissen aus ETFE erzeugt Strom

Dieses Carport-Dach erzeugt Strom im Sommer, hält Stürmen im Herbst stand und trägt fast 50 Tonnen Schnee. Der Abfallwirtschaftsbetrieb München stellt hohe Anforderungen an die neue Dachkonstruktion des zentralen Carports. Die fast 8.000 Quadratmeter große Dachfläche besteht aus luftunterstützten Folienkissen. Die Folien aus dem Hochleistungswerkstoff 3M Dyneon ETFE sind laut Anbieter so transparent, dass eine in den Folienkissen integrierte Photovoltaikanlage bis zu 140.000 kWh Strom pro Jahr erzeugt. Das Dach sei auf hohe Schneelasten ausgelegt und durch die extrem glatten Folienoberflächen nahezu wartungsfrei. Für die Reinigung reiche ein Regenschauer.

Wer keine Unterstellmöglichkeiten für das Auto hat, muss im Winter früher aufstehen, um den Schnee abzufegen. Bei professionellen Fahrzeugflotten ist das eine unproduktiv eingesetzte Zeit, die gerade bei großen Nutzfahrzeugen erhebliche Kosten verursacht. Bei der Ausschreibung eines neuen Dachs für den Carport von 140 Fahrzeugen hatte der Abfallwirtschaftsbetrieb München (AWM) aber noch mehr im Sinn: Das kommunale Unternehmen hat sich zu Nachhaltigkeit im gesamten Handeln verpflichtet. Der Entwurf des Münchener Architektenbüros Ackermann und Partner erfüllte auch diese Anforderungen.

Auf Basis einer vorhandenen Pfeilerkonstruktion im Raster 10 x 12 Meter entwarfen die Architekten eine komplett neue Dachkonstruktion. In der Querrichtung montierte Dreigurt-Fachwerkbinder tragen die Dachhaut. Sie weist eine hohe Tragfähigkeit auch von extremen Schneelasten auf. Die Bauausführung für das Foliendach übernahm Taiyo Europe, einer der Marktführer für die Planung und Realisierung von Membranarchitektur mit Sitz in Sauerlach, Bayern.

Vollständig recyclebar
Das Dach setzt sich aus 220 dreilagigen Folienkissen mit den Maßen 3,30 Meter mal 10,40 Meter zusammen. Die von der Siegsdorfer Nowofol Kunststoffprodukte GmbH & Co. KG extrudierten Folien "Nowoflon" ET 6235Z bestehen aus dem Hochleistungswerkstoff Dyneon ETFE. Dieses Material benötigt den Angaben zufolge bei der Produktion keinerlei Weichmacher und gilt als vollständig recyclebar. In der Architektur kommen diese Folien demnach immer häufiger zum Einsatz, weil sie eine Reihe besonderer Eigenschaften bieten: Sie sind hochtransparent, chemisch nahezu universell beständig und weitgehend wartungsfrei, da sie vom Regen gereinigt werden. "Nowoflon" ET 6235Z Folien beweisen außerdem ihre Langlebigkeit seit mehr als drei Jahrzehnten in den unterschiedlichen Klimazonen.

So dünn wie ein menschliches Haar
Die gewölbten Folienkissen des AWM-Carports bestehen jeweils aus einem Aluminiumrahmen, in dem drei Lagen Folien eingespannt sind. Die tragenden oberen und unteren Folien sind 250 Mikrometer dick. Die mittlere Folie ist so dünn wie ein menschliches Haar, rund 100 Mikrometer. Druckluft spannt die Kissen zu ihrer charakteristischen Form und sorgt für eine hohe Stabilität. Der Kissendruck liegt unter normalen Wetterbedingungen bei 300 Pascal, das entspricht etwa 0,2 Prozent des Drucks in einem Autoreifen. Bei Sturm oder Schneefall wird der Druck auf bis zu 600 Pascal erhöht. Das reicht aus, um eine Last von bis zu 600 Kilogramm Schnee pro Quadratmeter sicher zu tragen. Die Gebläse für die Druckerzeugung sind doppelt redundant ausgeführt, so dass auch bei Ausfall von zwei Gebläsen die pneumatische Unterstützung gewährleistet ist. Selbst bei einem Ausfall der kompletten Druckversorgung halten die extrem reißfesten Folien die spezifizierten hohen Lasten.

Solarzellen mit gleicher Fluorpolymerfolie geschützt
Die Folien, hergestellt aus Dyneon ETFE, sind hochtransparent und lassen mehr als 90 Prozent des Sonnenlichts passieren. Das ist wichtig, weil witterungsgeschützt auf der mittleren Folie jedes Kissens 12 flexible Solarzellen montiert sind. Die 3.200 Quadratmeter große Photovoltaikanlage hat eine Leistung von etwa 140 kW peak und liefert durchschnittlich 1.000 kWh/kwp Strom pro Jahr. Die Oberflächen der Solarzellen selbst sind mit hochtransparenten und UV-beständigen "Nowoflon" ET 6235Z Folie sowohl front- als auch rückseitig geschützt. Für die dauerhafte und feste Verbindung mit den Zellen hat Nowofol die Folien mit einer geeigneten Beschichtung versehen. Damit ist durch die Kombination von ETFE Folienkissen mit ETFE folienbasierten Solarmodulen die Möglichkeit einer Verschweißbarkeit gegeben, eine Voraussetzung für eine größtmögliche Gestaltungsvielfalt. Die Solarmodule tragen ebenso wie die bedruckte untere Folie dazu bei, im Sommer den Carport zu verschatten und vor zu starker Sonneneinstrahlung zu schützen.

720 Tonnen leichter als Glas
Die gesamte Dachkonstruktion von Taiyo Europe ist so ausgelegt, dass alle Module und Elemente einzeln ausgetauscht werden können. Das doppelte Aluminium-Klemmprofil hält in einer Nut die untere und die mittlere Folie mit den Solarzellen. Um die Solarelemente auszutauschen, reicht es, eine weitere Klemmvorrichtung zu öffnen, die nur die obere Folie einspannt.

Die Folienkonstruktion ist im Vergleich zu einem Glasdach insgesamt 720 Tonnen leichter. Das spart kostbare Ressourcen und ermöglicht eine deutlich filigranere Konstruktion der Stahlträger. Der Carport erhielt von der Bayerischen Ingenieurkammer den Ingenieurpreis 2013. Er zeichnet Objekte aus, die technisch auf dem neuesten Stand und gleichzeitig optisch ansprechend sind.

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