Grüne Giganten - wissenschaft.de
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Grüne Giganten

Hochhäuser waren bislang Prestigeobjekte, bei denen Strom und Heizkosten keine Rolle spielten. Doch jetzt werden überall auf der Welt riesige Wohn- und Geschäftsgebäude gebaut, die äußerst sparsam mit Energie umgehen.

Die Ölstaaten des Nahen Ostens sind das Schlaraffenland der Architekten. Wolkenkratzer schießen dort wie Spargel aus dem Wüstensand, einer höher und extravaganter als der andere. In Bahrain, Dubai, Abu Dhabi und Saudi Arabien verfügen Investoren über die nötigen Mittel, um sich architektonische Träume erfüllen zu können – und sei es eine hoteleigene Skipiste, deren Kunstschnee in einer riesigen klimatisierten Halle der Wüstenhitze trotzt. Ausgerechnet in diesem Dorado der billigen Energie feiert nun ein neuer Trend seine größten Triumphe: grüne Wolkenkratzer. Die Hochhäuser der neuen Generation sollen nicht nur erheblich weniger Energie verbrauchen als bisherige Wohn- oder Geschäftstürme, sie sollen sogar einen Teil davon selbst produzieren.

Ein herausragendes Beispiel für diese Entwicklung ist der Energy Tower, der bald in Bahrains Hauptstadt Manama aufragen wird. Das 322 Meter und 68 Stockwerke hohe Hightech-Gebäude, das aussieht wie eine brennende Kerze, soll ganz ohne Energie von außen auskommen – so etwas gab es noch nie. Wind und Sonne sollen die Energie liefern, die das Gebäude trotz aller Sparmaßnahmen braucht. Ein Grundstück am Meer ist als Bauplatz schon ausgesucht. Projektleiter Thomas Lücking vom Dortmunder Büro Gerber Architekten, das den Turm entworfen hat, spricht von einem Fanal. Der kleine Golfstaat „zeigt damit, dass er eine internationale Vorreiterrolle spielen will“. Denn der sparsame Energieverbrauch ist inzwischen zu einem wichtigen Verkaufsargument geworden. Wenn es darum geht, Büroraum anzubieten, spielen die Kosten für Heizung und Kühlung eine große Rolle. Das war bei Hochhäusern bisher nicht selbstverständlich.

Ein ganzer Stadtteil ohne CO2

Ausgerechnet in Ölstaaten wie Bahrain, wo vor jedem zweiten Wohnungsfenster eine stromfressende Klimaanlage hängt, kommt das Energiebewusstsein in Mode. Nicht weit entfernt vom geplanten Energy Tower steht bereits der Rohbau eines anderen Ökoriesen: des Bahrain World Trade Center. Zwischen seinen beiden 240 Meter hohen Zwillingstürmen drehen sich drei Windräder mit einem Durchmesser von jeweils 29 Metern. Im März wurden sie in luftiger Höhe montiert – und geben dem Stadtbild von Manama einen neuen, bizarren Akzent. Windräder mitten in der City, daran muss man sich erst gewöhnen. Der eingefangene Wind soll 11 bis 15 Prozent des hauseigenen Energiebedarfs decken.

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Der Klimawandel bestimmt immer mehr die Arbeit der Hochhaus-Architekten, nicht nur im Nahen Osten. Auch in Europa, Amerika und Fernost ersinnen Ingenieure immer raffiniertere Tricks, um aus der Kohlendioxidfalle zu entkommen. Einige Politiker versuchen Schwung in den Umschwung zu bringen. Erst kürzlich hat Bundeskanzlerin Angela Merkel die EU auf einen rigorosen CO2-Sparkurs eingeschworen. Gebäude spielen dabei eine entscheidende Rolle, denn sie verbrauchen für Heizung und Kühlung viel Energie. Wie der Weg in eine saubere Zukunft aussieht, haben Öko-Pioniere längst vorgezeichnet: Er führt vom Niedrigenergiehaus über das 3-Liter- zum Nullenergiehaus. Die Schlagworte markieren die Meilensteine des energiesparenden Bauens. Ein Niedrigenergiehaus verbraucht pro Jahr und Quadratmeter höchstens 50 Kilowattstunden (kWh) Heizenergie, ein 3-Liter-Haus weniger als 34 kWh, entsprechend drei Litern Heizöl, und ein Nullenergiehaus kommt ganz ohne Strom und Brennstoff aus. In Abu Dhabi soll bald ein kompletter CO2-neutraler Stadtteil entstehen, wo auf 6,5 Quadratkilometer Fläche 50 000 Menschen wohnen und arbeiten werden – und unter dem Strich keinerlei Treibhausgase in die Atmosphäre abgeben.

Der Ölpreis spornt an

In Deutschland, wo ein Drittel der gesamten Endenergie zum Heizen dient, nimmt die Energiesparverordnung die Bauherren schon lange in die Pflicht. Selbst in den USA, wo viele Politiker für den Klimawandel nur ein Schulterzucken übrig haben, tut sich etwas – nicht zuletzt dank der Hilfe des unermüdlichen Klimaschutz-Predigers, Ex-Vizepräsidenten und frisch gebackenen Friedensnobelpreisträgers Al Gore. New York will bis 2030 mindestens 60 Prozent seines Energiebedarfs einsparen, andere Großstädte ziehen nach. „Wir sind dort seit zwei Jahren sehr gefragt“, freut sich Monika Lauster von der Stuttgarter Firma Transsolar Energietechnik, die energiesparende Konzepte entwickelt. Steigende Preise für Öl, Gas und Strom geben den Anstrengungen die nötige Power. Sogar in Dubai haben die Strompreise im letzten Jahr um 40 Prozent angezogen, wenn auch auf niedrigem Niveau.

Doch die grünen Argumente verfingen bislang vor allem bei Wohnhäusern. An den Wolkenkratzern ging der Trend fast spurlos vorbei. Kein Wunder: Konzerne wollen mit ihren phallischen Hauptquartieren protzen. Dazu passt kein kleinlicher Blick auf Stromzähler und Heizungsrechnungen. Werner Eicke-Hennig vom Darmstädter Institut für Wohnen und Umwelt hat 24 Gebäude mit Glasfassaden, wie sie potente Bauherren bevorzugen, untersucht. Das niederschmetternde Ergebnis: Der jährliche Verbrauch an Primärenergie liegt zwischen 300 und 700 Kilowattstunden pro Quadratmeter – das ist mehr als der von sanierungsbedürftigen Altbauten. Zum Vergleich: Ein 3-Liter-Haus verbraucht neben den 34 kWh fürs Heizen etwa noch einmal soviel für die elektrischen Geräte. Das ergibt zusammen rund 70 kWh. „Große Architekten machen nichts anderes als große Stromverbraucher in die Welt zu setzten“, schimpft Eicke-Hennig über die gigantischen Glaspaläste prominenter Gebäudeplaner. Hinter den Glasfassaden staut sich die Hitze wie in einem Treibhaus und macht eine teure Kühlung nötig. Selbst der 1997 fertiggestellte Commerzbank-Turm in Frankfurt, als grüner Wolkenkratzer gefeiert, ist mit einem Verbrauch von rund 500 kWh pro Quadratmeter nicht gerade ein Vorbild – auch wenn in dieser Summe der enorme Bedarf von Rechenzentrum und Kantine enthalten ist.

Trendfarbe Grün

Doch jetzt scheint sich der Wind zu drehen: Energiesparende Wolkenkratzer gewinnen an Ansehen, nicht zuletzt, weil Unternehmen damit ihr Umweltbewusstsein zur Schau stellen können. Grün ist angesagt. So wirbt der CIS Tower, der im englischen Manchester gerade fertiggestellt wird, mit der weltweit größten vertikalen Photovoltaik-Anlage. Die Fassade ist über die gesamte Höhe von 25 Geschossen mit 7244 Paneelen bestückt.

Noch eindrucksvoller ist der 59-stöckige Pearl River Tower, der im chinesischen Guangzhou entsteht, knapp 200 Kilometer von Hong Kong entfernt. Wie ein aufgespanntes Segel stemmt sich das Gebäude gegen den Wind. Die konkav gewölbte Fassade leitet den Luftstrom trichterförmig in zwei horizontale Schlitze, die das Gebäude fast in ganzer Breite zerschneiden, und verstärkt ihn so. In den engen Durchlässen surren Windräder und gewinnen Strom. Die Schlitze reduzieren obendrein den Winddruck, der auf dem Gebäude lastet, haben also auch statische Vorteile. Da der Perlfluss-Turm neben dem Wind auch die Kraft der Sonne anzapft, soll er insgesamt mehr Energie ernten als verbrauchen. Das verspricht zumindest das amerikanische Unternehmen Skidmore, Owings & Merrill, das den umweltfreundlichen Riesen konzipiert hat. Bei der neuen Generation von Hochhäusern geht es aber nicht nur um einen genügsamen Energieverbrauch, sondern auch um mehr Komfort, wie Hans Erhorn vom Stuttgarter Fraunhofer Institut für Bauphysik betont. „Die Menschen, die darin arbeiten, sollen sich wohlfühlen.“ Kein Lärm soll sie stören, kein Kunstlicht ihre Stimmung trüben, keine dicke Luft ihre Nase reizen. Architekten sind inzwischen davon abgekommen, die Luftmenge für die Klimatisierung möglichst sparsam zu bemessen, wie es früher üblich war. Kühlung und Sonnenschutz haben nun erste Priorität. Auch die Nachhaltigkeit spielt eine immer größere Rolle. Dazu gehört, Regenwasser zu nutzen oder recycelte Baustoffe einzusetzen.

In den USA gibt es mit dem Leed-System (Leadership in Energy and Environmental Design) eine freiwillige Zertifizierung, die all diese Errungenschaften der Nachhaltigkeit berücksichtigt und benotet. Pluspunkte bringt sogar eine Bahn- oder Busstation in der Nähe des Gebäudes, weil viele Angestellte dann das Auto zu Hause lassen und dadurch die Öko-Bilanz verbessern. Seit dem Jahr 2000 haben über 5000 amerikanische Bauherren für ihre Projekte die Leed-Zertifizierung beantragt. Eine Auszeichnung in Gold erhielt zum Beispiel der erste Neubau auf dem New Yorker Ground Zero, das 52- stöckige 7 World Trade Center, oder der New Yorker Hearst Tower. Die Architekten des geplanten Bank-of-America- Towers mit seiner sonnenlichtgesteuerten LED-Beleuchtung und seinen Brennstoffzellen, der ebenfalls in New York gebaut werden soll, hoffen sogar auf Platin, die höchste Auszeichnung.

Welche Möglichkeiten Architekten inzwischen haben, um ihre Gebäude sparsamer zu machen, kann man am kerzenförmigen Energy Tower sehen. Das Hightech-Gebäude in Bahrain gleicht einem Musterhaus für Klimaingenieure. Sogar Vakuumscheiben, die es bisher nur als Prototypen gibt, sind vorgesehen. „Die werden frühestens in zwei bis drei Jahren auf dem Markt sein“, vermutet Bernhard Durschang vom Würzburger Fraunhofer-Institut für Silikatforschung, der an der Entwicklung dieser Spezialfenster arbeitet. Die Scheiben, die ohne Edelgasfüllung auskommen, müssen im Hochvakuum zusammengebaut werden, was ganz neue Herstellungsverfahren erfordert. Außerdem brauchen sie alle paar Zentimeter transparente Abstandhalter, damit das saugende Vakuum die beiden Einzelscheiben nicht nach innen ausbeult. Der Aufwand lohnt sich: Vakuumscheiben lassen höchstens halb so viel Wärme passieren wie herkömmliche Fenster und sind zudem erheblich leichter als Dreifach-Scheiben, die derzeit in Sachen Isolierung am besten abschneiden.

Frischluft vom Meer

Alles, was Energie spart, soll den schlanken Energieturm von Bahrain schmücken, „sogar energieeffiziente PCs und bürotaugliche Leuchtstoffröhren“, wie Peter Mösle vom Stuttgarter Ingenieurbüro DS-Plan sagt, der für die Gebäudetechnik zuständig ist. Er will auch möglichst wenige Ventilatoren installieren und setzt stattdessen auf natürlich Be- und Entlüftung. Die steife Brise an der Küste soll für frischen Wind im Büro sorgen, indem sie die verbrauchte Luft aus dem Gebäude heraussaugt. Der Trick: Lüftungsklappen werden nur auf der windabgewandten Seite geöffnet, wo ein Unterdruck herrscht. Auf ähnliche Art haben Araber schon vor Jahrhunderten ihre Gebäude gekühlt. Durch die Sparmaßnahmen soll sich der Energiebedarf des Gebäudes um 50 bis 60 Prozent gegenüber dem eines herkömmlichen Hochhauses reduzieren. Sonne und Wind kommen für den Rest auf. Ein eigens entwickeltes Windrad auf dem Dach, das mit seiner verzwirbelten Form einer Kerzenflamme gleicht, wird 500 Kilowatt leisten. Weiteren Strom liefert ein gigantischer Solarschild, der im Inneren der gläsernen Doppelfassade mit der Sonne um den Turm wandert und somit die Räume vor intensiver Strahlung schützt. Er ist mit 4500 Quadratmetern Photozellen bestückt und verbindet das Angenehme mit dem Nützlichen: Er dient zugleich als Schutzschirm und als Energielieferant. Außerdem erhitzen Sonnenkollektoren Wasser, dessen Wärme die Kältemaschinen antreibt. Für zusätzliche Kühlung sorgen der Untergrund und das Meer. Denn die heiße Außenluft wird, bevor sie ins Gebäude gelangt, über Leitungen am Meeresgrund oder im Erdreich vorgekühlt.

Auf den Wind ist kein Verlass

Ob alles so funktioniert, wie die Berechnungen vorhersagen, wird sich freilich erst zeigen, wenn das Gebäude steht. Bisher haben sich vor allem die natürlichen Lüftungskonzepte als problematisch erwiesen. Denn auf den Wind ist kein Verlass, vor allem nicht im Dschungel der Wolkenkratzer. „In der Stadt sind die Strömungsverhältnisse ganz anders als in offenem Gelände“, weiß Fraunhofer-Experte Erhorn. Die umliegenden Gebäude geben dem Wind oft eine neue Richtung und verwirbeln ihn. Das hat sich etwa beim Frankfurter Commerzbank-Turm gezeigt, wo die Klimatisierung deshalb mehr Energie verbraucht, als es die Computersimulationen versprochen hatten. Bei Gebäuden, die über keine Kühlaggregate verfügen, schmerzt ein solcher Fehler sehr. Wenn dort die natürliche Luftzirkulation versagt, braten die Menschen an heißen Sommertagen im eigenen Saft. In der Züricher Klinik für Zahnheilkunde sind schon Temperaturen über 50 Grad gemessen worden, nennt der Darmstädter Wohn- und Umweltexperte Eicke-Hennig ein Beispiel.

Wolkenkratzer sind – anders als Wohnhäuser – Prestigeobjekte, bei denen es vor allem um Superlative geht: das höchste Gebäude, der schnellste Fahrstuhl, die größte Lobby, der höchstgelegene Hubschrauberlandeplatz. Letzte Meldung von der Rekordjagd: Die Bauherren des Burdsch Dubai verschweigen, wie hoch das Gebäude werden soll, damit Konkurrenten nicht rasch noch höher bauen. Im Juli 2007 hat der Rohbau bereits die magische Höhenmarke von 508 Metern passiert und überragt damit inzwischen das bislang höchste Gebäude der Welt, das Taipei 101 in Taiwan. Angepeilt sind etwa 700 Meter. Zu den Superlativen, mit denen sich Bauherren mittlerweile gerne schmücken, gehören auch ökologische Highlights: die größte vertikale Photovoltaikanlage, die erste hauseigene Windkraftanlage, der erste Null-Energie-Wolkenkratzer, das erste Hochhaus, das mehr Energie erzeugt als es verbraucht, die erste Leed-Auszeichnung in Gold.

Das Umweltbewusstsein, einst eine Domäne von belächelten Außenseitern, ist ganz oben angekommen: bei den Wolkenkratzern und multinationalen Konzernen. Das sparsame, nachhaltige Hochhaus scheint sich immer mehr durchzusetzen. So wird der Energy Tower vielleicht sogar in Serie gehen. „Er soll der Stammvater für verschiedene modifizierte Varianten werden“, sagt Architekt Lücking, der in der saudi-arabischen Metropole Riad bereits Gespräche über weitere Projekte führt. Ob sich allerdings die auffälligsten Neuheiten bewähren, ist fraglich: Da es die Windräder im Großstadtdschungel schwer haben, könnte beim Doppelturm des Bahrain World Trade Centers die Stromausbeute bescheiden ausfallen. Denn die drei Propeller können sich nicht in Windrichtung drehen und müssen obendrein gegen Wirbel kämpfen. Und das kostet Energie. ■

Klaus Jacob ist regelmäßiger bdw-Autor. Als gelernter Bauingenieur ist er von den technischen Finessen der Öko-Hochhäuser fasziniert.

Klaus Jacob

COMMUNITY Fernsehen

Einen Film über die neuen energiesparenden Wolkenkratzer zeigt das 3Sat-Wissensmagazin „nano“ am Donnerstag, 20. Dezember, 18.30 Uhr. Weitere Sendetermine: www.3sat.de/nano

Internet

Homepage des Architekturbüros Gerber Architekten (Energy Tower, Bahrain): www.gerberarchitekten.de

Umfassende Informationen über das Bahrain World Trade Center: www.bahrainwtc.com

Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt: www.iwu.de

Ohne Titel

Wie eine Flammende Kerze soll sich der Energy Tower bald über Manama, der Hauptstadt des arabischen Königreichs Bahrain, erheben. Der Clou an dem 322 Meter hohen Gebäude: Es wird ohne Energie von außen auskommen. Dazu sollen zum einen technische Kniffe wie eine Doppelschichtfassade und neuartige Vakuumfenster den Energiebedarf gering halten. Zum anderen sollen eine Windturbine auf dem Dach sowie Solarzellen über der Strandpromenade und an einem beweglichen Sonnenschutz elektrischen Strom liefern.

Ohne Titel

· Ein neues Hochhaus in Bahrain soll völlig ohne Energie von außen auskommen.

· In Abu Dhabi konzipieren die Planer einen riesigen, komplett CO2-neutralen Stadtteil.

· In China soll ein Büroturm entstehen, der Energie im Überschuss erzeugt.

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