Wenn Hochhäuser intelligente Fassaden tragen

Hochhäuser nutzen Landflächen besonders effizient. Baustoffe und Energietechnik entscheiden aber über die tatsächliche Nachhaltigkeit des Gebäudes. Die Zukunft gehört den Solarfassaden.

Bilder von Menschen mit Mundschutz, unterwegs in vom Smog verhangenen chinesischen Städten kennen wir aus der Tagesschau. Doch China kann auch anders: Seit vier Jahren steht in Guangzhou der 71 Stockwerke hohe Pearl River Tower, der in Sachen Nachhaltigkeit und Energieeffizienz die Messlatte weltweit extrem hoch ansetzte. Die Fassade produziert aus Sonnenenergie eigenen Strom und Wärme und sorgt zusätzlich für die nötige Isolation, die den Energieverbrauch im Gebäude auf ein Minimum reduziert. Das Hochhaus ist nicht nur konsequent mit energiesparenden Geräten ausgerüstet sondern auch so konstruiert, dass der Wind von allen Seiten mit voller Kraft auf ein integriertes, vertikales Windrad zur Stromproduktion geleitet wird. Ein grosser Teil der benötigten Energie produziert das 309 Meter hohe Gebäude selbst. Es gilt als das grünste Hochhaus Chinas, wenn nicht sogar weltweit.

Pflanzen an Hochhäusern

Doch was versteht man eigentlich unter einem «grünen» Hochhaus? Beim Landflächenverbrauch pro Wohneinheit sind die Hochhäuser konkurrenzlos. Bei anderen Umweltfaktoren ist es etwas komplizierter. Legt man den Fokus der Nachhaltigkeitsbetrachtung auf die graue Energie, die bei der Erstellung des Gebäudes anfällt, dann sind die verwendeten Baustoffe entscheidend. Liegt er bei der Energieeffizienz, spielen die Bauweise sowie die verwendeten Geräte und Technologien eine wichtige Rolle. Soll die Energie vor allem aus erneuerbaren, klimaneutralen Quellen bezogen werden, stehen Energieträger und Energieproduktionsanlagen im Vordergrund. Und dann gibt es noch den Fall, wo es wortwörtlich grün wird. Bepflanzte Hochhäuser liegen im Trend: In Wabern bei Bern beispielsweise steht seit letztem Jahr der 16-stöckige «Garden Tower», dem Klettergewächse in den nächsten zu einer natürlichen grünen Fassade verhelfen werden. Diese ist nicht nur klimafreundlich und speichert CO₂, sondern versorgt die Bewohner mit reiner Luft und wirkt schall- und wärmedämmend. Wie wirksam die Pflanzen in der Praxis tatsächlich sind, bleibt allerdings schwer zu beziffern. Zudem ist der Unterhalt aufwändig.

Solarfassaden werfen Ertrag ab

Günstiger als bepflanzte Fassaden sind solche aus Solarmodulen. Urs Muntwyler leitet als Professor an der Berner Fachhochschule das Labor für Photovoltaiksysteme in Burgdorf. Er stattete vor fünf Jahren zusammen mit ein paar Studenten in Zürich zwei über 30-jährige Hochhäuser in der Zürcher Sihlweid mit Fotovoltaik-Modulen aus. «Weil die Module auf allen Seiten in verschiedenen Ausrichtungen montiert wurden, fällt während dem ganzen Tag gleichmässig Solarstrom an», erklärt der Photovoltaik-Experte. Ein grosser Teil der im letzten Jahr produzierten 88’000 Kilowattstunden Solarstrom wurde deshalb gleich vor Ort in den 167 Wohnungen verbraucht. Der Selbstversorgungsgrad mit Solarstrom liegt für die 167 Wohnungen bei rund 35 Prozent. Urs Muntwyler sieht nicht nur im Eigenverbrauch von Solarstrom ein grosser Vorteil der Solarfassade. Es sei die einzige Fassadenkonstruktion, die sogar regelmässig Erträge abwerfe. Zudem hätten sich die Preise für die Solarmodule in den letzten Jahren halbiert bei höherer Leistung notabene, weshalb sich Photovoltaik heute auch wirtschaftlich auszahle. Sie koste heute kaum mehr als eine normale Fassade. Weshalb sind Solarfassaden deshalb nicht längstens Standard? Eine Antwort sieht er in der mangelnden Bereitschaft von Architekten: «Sie haben zu wenige Erfahrung mit Photovoltaik und fühlen sich dazu in ihrer Flexibilität bei der Planung von Gebäuden eingeschränkt.»

Nachhaltiger Grosspeter Tower

Am östlichen Stadteingang in Basel wuchs in den letzten Monaten der 22-stöckige Grosspeter Tower aus dem Boden. Auf den ersten Blick würde niemand erkennen, dass hier eine der grössten Solarfassaden der Schweiz gebaut wurde. Die 4800 Quadratmeter mit dunklen Solarmodulen sind unauffällig zwischen den Fenstern angebracht. Das Verhältnis zwischen Fenster- und Solarfläche ist ausgeglichen. Die Solarmodule haben verschiedene Grössen und es gab deshalb keine entsprechenden Solarfassaden-Normen oder Zertifikate, was die Sache besonders anspruchsvoll machte. Nicht nur für den Lieferanten sondern vor allem für den Architekten. Für Thomas Kraft von der Immobilienfirma PSP Swiss Property war aber immer klar, dass man an der Solarfassade auf jeden Fall festhalten wollte, auch wenn sie wegen den speziellen Anforderungen deutlich teurer war als eine herkömmliche Fassade. «Uns war wichtig, beim Grosspeter Tower ein Alleinstellungsmerkmal in Sachen Nachhaltigkeit zu erreichen». Die jährlich erwarteten 250’000 Kilowattstunden Solarstrom – davon kommt ein Drittel von der zusätzlich auf dem Dach installierten Photovoltaik-Anlage –, soll künftig den Grundbedarf des Stroms im Gebäude decken. Auch sonst erfüllt das Gebäude hohe Nachhaltigkeitskriterien. So kommen prinzipiell nur Energien zum Einsatz, die keine schädlichen Emissionen verursachen. Ein Erdsondenfeld in 250 Metern Tiefe liefert mit einer Wärmepumpe während dem ganzen Jahr natürliche Heiz- und Kühlenergie. Die Gebäudetechnik ist auf dem modernsten Stand und der Energieverbrauch wird dank optimaler Isolation und Gebäudetechnik minimiert.

Erstes Schweizer Holzhochhaus

Ein grosser Teil der Energie fällt betrachtet auf die gesamte Lebenszeit eines Gebäudes beim Bau als graue Energie an. Eine entscheidende Rolle spielen hier die verwendeten Baustoffe. Im Rahmen der Diskussionen um den Klimawandel erlebt hier in den letzten Jahren Holz eine Renaissance, dank Anpassungen in den Brandschutzvorschriften nun auch in mehrgeschossigen Bauten. In Wien entsteht mit 24 Stockwerken gerade das grösste Holzhochhaus der Welt. «Nur» neun Stockwerke wird das erste Holzhochhaus der Schweiz haben. Es wird zurzeit auf dem Areal der Suurstoffi in Risch-Rotkreuz gebaut. Wie in Wien wird dort mit einer Hybrid-Bauweise aus einer Mischung von Holz und Beton gearbeitet. «Wir ersetzen dadurch im Vergleich zur Massivbauweise 1000 Kubikmeter Beton», sagt Patrick Suter von der Firma Erne AG Holzbau. Dadurch würden zum einen viel CO₂ eingespart, das bei der energieintensiven Zementherstellung anfalle, zum anderen 2000 Tonnen CO₂ im Holz natürlich gespeichert. Das ist immerhin soviel, wie ein durchschnittliches Auto auf 13 Millionen Fahrkilometern an die Luft abgibt.

Baustoff ist nur ein Faktor

Holz Vorteile gegenüber der herkömmlichen Stahl-Beton-Bauweise, was den Ausstoss des Treibhausgases CO₂ anbetrifft. Der Idealfall aus Sicht der Umwelt wäre ein Holzblockhaus, das aus an der Luft getrockneten Baumstämmen aus der Region gebaut wurde. Die Realität sieht anders aus. Im modernen industriellen Holzbau werden vor allem verleimte Holzelemente verwendet, die bei der Herstellung zusätzlich Energie verbrauchen. Ein mit einer speziellen Software durchgeführter Vergleich des Büros für Umweltchemie in Zürich zeigte bei der grauen Energie relativ geringe Unterschiede zwischen moderner Holz- und Massivbauweise aus Stahl und Beton. Das verwendete Baumaterial allein sagt also noch wenig über die Nachhaltigkeit eines Gebäudes aus. Ein ganzer Katalog von Faktoren entscheidet am Ende über die Umweltfreundlichkeit eines Hochhauses. Von der Herkunft des Betons über den verwendeten Dämmstoff, der Verschalung bis zu den Aushubarbeiten. Entscheidend ist schliesslich das Zusammenspiel zwischen Baustoffen, Gebäudetechnik und der Architektur.

Eine Schlüsselrolle wird in Zukunft die Fassade spielen. Sie werden isolieren, CO₂ fixieren, Wärme und Strom produzieren und falls es Platz hat, auch noch als Gerüst für Kletterpflanzen dienen und vieles mehr. Das Bundesamt für Energie strebt an, dass Solarstrom von Dächern und Fassaden bis im Jahr 2030 ein Viertel des Schweizer Strombedarfs liefern sollen. Das bisher ungenutzte Potenzial ist tatsächlich gross, viel grösser als bei der Wasserenergie beispielsweise, wo kaum mehr Platz für neue Kraftwerke besteht. Hochhäuser können mit ihren grossen Flächen einen entscheidenden Beitrag zum nachhaltigen Strommix der Zukunft