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Hamburger Algenhaus: Mikroalgen in der Fassade produzieren Energie für das Gebäude.
Bioenergie, Erdwärme, Wasserkraft

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Grüne Energie aus der Fassade

Text: Alina Moritz, Endress+Hauser
Das lebendige Grün dieses Gebäudes sorgt schon von weitem für Aufsehen. Auch in der Fassade geht es lebhaft zu. Im Algenhaus der Internationalen Bauausstellung produzieren winzige Meeres­bewohner Solar- und Bioenergie für das fünfstöckige Hamburger Wohnhaus.

129 Glassegmente erstrecken sich über die Fassade des Pionier-Algenhauses in Hamburg. Sie dienen als Photobioreaktoren, in denen Mikroalgen Energie liefern – und nicht nur das: Die Organismen verdoppeln ihre Biomasse täglich. Dazu müssen sie allerdings gute Bedingungen vorfinden.

Deshalb tummeln sich in den Reaktoren nicht nur die grünen Wasserbewohner, sondern auch allerhand Technik: Durchfluss- und Füllstandmessgeräte ebenso wie pH-Sensoren und Messvorrichtungen für Sauerstoff- und Nitratgehalt. Diese Parameter verraten, ob sich der Lebensraum für den Metabolismus der Algen eignet.

In den mit Wasser und Nährlösungen gefüllten Photobioreaktoren finden die Mikroalgen den optimalen Lebensraum. Während der Photosynthese binden sie unter Lichtzufuhr Kohlenstoffdioxid und stellen daraus körpereigene organische Substanz her, die sogenannte Biomasse. Das nötige Kohlenstoffdioxid stammt aus den Abgasen einer Gasheizung im Erdgeschoss des Gebäudes. Die aus Algen gewonnene Biomasse ist reich an wertvollen Inhaltsstoffen. In die Biogasanlage kommen letzten Endes nur die Reststoffe nach der Extraktion der Feinchemikalien. Mit den Photobioreaktoren ist es auch möglich, Solarthermie zu betreiben. Die Warmwasserbereitung im Gebäude erfolgt mit der Energie, die durch Sonneneinstrahlung im Wasser der Bioreaktoren entstanden ist und mithilfe eines Wärmetauschers entzogen wurde.

Technik fördert Wachstum

Um das Wachstum der Algen nachverfolgen und kontinuierlich aufzeichnen zu können, wurde ein Prozessphotometer eingesetzt, der die Werte an ein Leitsystem übermittelt. Damit wird der geeignete Erntezeitpunkt ermittelt, an dem die Algen die besten Bedingungen für die nachfolgenden Produktionsschritte aufweisen.

Neben der Messtechnik lieferte Endress+Hauser die gesamte elektrotechnische Montage sowie die Leittechnik vom strategischen Allianzpartner Rockwell Automation. Dabei wurde auf die dezentrale Ethernet-IP-Topologie zurückgegriffen. Die Remote-I/O-Module waren an die Control Logix Steuerung (SPS) gekoppelt, um ein dezentrales Steuerungskonzept über die einzelnen Stockwerke zu realisieren. Die Schnittstelle zum Bediener wurde über die Visualisierungssoftware FTView, ebenfalls von Rockwell Automation, realisiert. So kann der Bediener die Anlage steuern, bei Bedarf in den Prozess eingreifen sowie bestimmte Steuerungs- und Regelparameter verändern.

Die Demonstrationsanlage hat die Machbarkeit belegt. Nun sollen im Rahmen eines Monitoring-Programms die Anlagen- und Prozesstechnik verbessert werden. So könnte bei der Anwendung an größeren Bauten wie Lagerhallen und Industriebauten eine marktreife Technologie zur Verfügung stehen, mit der bislang brach liegende Fassadenflächen im urbanen Umfeld energieeffizient und ökologisch sinnvoll nutzbar werden.

Das Algenhaus war Teil der IBA in Hamburg, die 2013 zu Ende ging. Mehr dazu lesen Sie in Urban 2.0 Ausgabe 2.2013.

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