Science Tower

Als Leuchtturm der mySmartCity Graz der SFL technologies ein neues städtebauliches Wahrzeichen der Stadt.

Seine doppelschalige Fassade, die außen als Mantel um die Grundform eines auf der Spitze stehenden Kegelstumpfes gelegt ist, besteht aus transparenten Energie-Gläsern mit Grätzelzellen. Diese stammen aus eigener Entwicklung und wandeln Licht in elektrische Energie um.

Der Science Tower bietet auf 60 Metern Gesamthöhe Platz für 2.500 m² Büronutzfläche, Seminarräume und Smart Urban Gardening auf der Dachfläche.

Energiemix für den Science Tower

Energieglas, PV-Sonnenschutz, Energierückgewinnung und Erdpendelspeicher – ein intelligentes Zusammenspiel mehrerer Komponenten macht den Science Tower zu einem Labor in der Smart City.

INFO

– ein Fünftel der äußeren Hülle besteht aus Energieglas, den „Grätzelzellen“
– 40kWp Photovoltaik-Anlage als über 9 Etagen umlaufender, sonnensynchroner Sonnenschutz aus PV-Panelen
– Erdpendelspeicher aus 12 Erdwärmesonden mit je 200 m Tiefe nutzt Erdreich als Puffer
– Lüftung mittels 4-Wege-System (Frischluft – Zuluft – Abluft – Fortluft) mit Wärmerückgewinnung
– automatische Sommernachtslüftung ohne zusätzlichen Energieaufwand

Strom aus Energieglas und intelligente Energiespeicherung

Die doppelschalige Fassade des Science Tower wird partiell zur Stromerzeugung genutzt und erzeugt ca. 1/50 der benötigten Energiemenge. Die äußere Hülle besteht in ihrem obersten Fünftel teilweise aus Energieglas, eine Glastechnologie die (Sonnen-) Licht in elektrische Energie umwandelt. Kernbestandteil von Energieglas ist die Grätzelzelle (auch dye-sensitized solar cell, DSSC). Diese wandelt, ähnlich der Photosynthese bei Pflanzen, Sonnenlicht mithilfe eines Farbstoffes in elektrische Energie um. Das Energieglas besteht aus zwei beschichteten aneinander liegenden Glasscheiben deren Zwischenraum mit einem farbigen Elektrolyt gefüllt ist. Dadurch ist es färbig transparent und kann bifacial, beidseitig, verwendet werden. Darüber hinaus sind die Ausgangsprodukte für eine Grätzelzelle kostengünstig und haben einen geringen ökologischen Fußabdruck.

Im Fassadenzwischenraum der doppelschaligen Fassade befindet sich von Etage 3 bis Etage 12 ein automatisch umlaufender, sonnensynchroner Sonnenschutz. Er erstreckt sich über ca. ein Drittel (115°) des Umfangs und besteht aus raumhohen Ultraleicht-Photovoltaikpanelen einer 40kWp PV-Anlage. Durch die zylindrische Form des Science Towers kann der fahrbare Sonnenschutz wie eine Sonnenuhr der Sonne folgen – in 5-10 Minuten Intervallen umrundet er in 24 Stunden das Gebäude – und verschattet stets die sonnenzugewandte Seite. Pro Etage werden 11 ultraleichte PV-Panele (26m², 4000W) auf einem Schlittensystem wie ein Zug mechanisch im Uhrzeigersinn bewegt. Die Panele verdecken exakt die Fenster der Innenfassade ohne sie komplett zu verdunkeln, weil seitlich noch Streulicht ausreichend eindringen kann. Im Augenblick der maximalen Beschattung wird auch die maximale elektrische Energie produziert.

„Man kann sagen, die PV-Anlage erzeugt „Negawatt“, sie verhindert den Aufwand von nicht notwendiger Kühlleistung – d.h. je Etage ca. 10kW weniger an Kühlleistung bei gleichzeitiger PV-Stromproduktion von 4kW. Es ergibt sich ein Öko-Delta von 14kW je Etage!“

Am Dach des Science Tower können zwei bis vier Stück der SFL T1 Turbinen zum Einsatz kommen und Energie aus Wind erzeugen.
Via Wechselrichter wird die erzeugte Energie pro Etage ins Netz des Science-Tower geführt. Überschussenergie wird gespeichert oder ins Smart Grid Netz eingespeist.

Wärme und Kühlung mittels Erdwärmepuffer

Ein Erdpendelspeicher bestehend aus 12 Erdwärmesonden mit je 200 m Tiefe konditioniert wärmetechnisch den Science Tower. Das System kühlt im Sommer und sorgt im Winter für Wärme. Das große Volumen des aktivierten Erdreichs wird, ergänzt durch zwei Sprinklerwasserbecken mit je 100m³, als Puffer genutzt. Im Sommer wird Wärme aus den Büroräumen durch den Kühlprozess in den Boden geleitet. Im Winter wird diese Wärme dem Boden wieder entzogen und durch die Wärmepumpen auf ein höheres Temperaturniveau gehoben und den Räumen zugeführt.
Im Sommer ist auch ein direkter Kühlbetrieb über die Lüftung ohne Zuhilfenahme von Wärmepumpen durch eine bypass-Schaltung als „Free-Cooling“ möglich!

Die Lüftung läuft über ein 4-Wege-System (Frischluft – Zuluft – Abluft – Fortluft) mit Wärmerückgewinnung. Die Sommernachtslüftung nutzt nachts die kühle Außenluft von <20°C. Fassadenklappen öffnen automatisch und über den zentralen Lüftungsschacht beginnt ein Luftstrom über das Dach aerodynamisch von selbst zu strömen und kühlt den Turm ohne zusätzlichen Energieaufwand!

Energiespeicherung

Elektronutzfahrzeuge können am und durch den Science Tower geladen werden und dienen als fahrbare Speicher. Die effiziente Speicherung von der im Sommer gewonnenen Energie in Batterien ist vorbereitet. Sie werden bestückt, sobald das passende Batteriesystems verfügbar ist – Potenzial für ca. 500kWh ist gegeben! Die gespeicherte Energie wird dazu genutzt, durch die Kopplung des Erdpendelspeichers mit einer noch entstehenden Flächenheizung, den Platz rund um den Turm im Winter eisfrei zu halten. Damit kann auf Streumittel, die die Umwelt belasten (Feinstaub), verzichtet werden. Im Sommer kann der Vorplatz auch als solarer Kollektor zusätzliche Energie in den Saisonalspeicher transferieren.