Pictures of the Future      Herbst 2008

Forschen im Frost

In Alaska herrschen extreme Wetterbedingungen, die auch Gebäuden viel abverlangen. Ein idealer Standort also, um energieeffiziente und robuste Technologien für die Häuser von morgen zu entwickeln und zu testen. Genau das tut das Cold Climate Housing Research Center in Fairbanks gemeinsam mit Siemens.

Fairbanks ist nicht gerade ein gemütliches Fleckchen Erde. Mehr als sechs Monate im Jahr hat der Winter die einstige Goldgräberstadt in Alaska fest im Griff. Die Jahres-Durchschnittstemperatur liegt bei frostigen 3,4 °C unter Null. Und mit einem Rekord-Tiefstwert von ?54,4 °C ist Fairbanks die siebtkälteste Stadt der Erde.

Wer hier leben möchte, braucht also eine Behausung, die Wind und Wetter trotzen kann – das stellt höchste Anforderungen an die Planung und den Bau von Häusern. Und weil die Einwohner von Alaska die höchsten Heizkosten der USA bezahlen müssen, sind sie von den rapide steigenden Energiepreisen besonders hart betroffen – darum ist hier das Interesse an neuen, Energie sparenden Technologien für Gebäude groß. Doch immer noch kommt ein Großteil der Baumaterialien von außerhalb und ist nicht gerade für die extremen Verhältnisse in der Arktis geeignet - manche Gebäude werden gebaut, als ob sie in milderen Bundesstaaten wie Oregon stünden. Das Cold Climate Housing Research Center (CCHRC) in Fairbanks will diesen Zustand ändern und hat sich zum Ziel gesetzt, energieeffiziente, robuste und zugleich bezahlbare Technologien für Häuser in Alaska und den anderen kalten Regionen der Erde zu entwickeln. Hinter der 1999 gegründeten Forschungs­initiative stehen die Bauwirtschaft von Alaska und Kooperationspartner aus der Industrie – darunter auch Siemens Building Technologies.

Seit September 2006 arbeiten die Forscher in der "Research and Testing Facility" (RTF) auf dem Campus der Universität von Alaska in Fairbanks. Das Gebäude ist optimal an das raue Klima angepasst und vollgestopft mit Sensoren – 1 200 von ihnen überwachen z.B. die Feuchtigkeit in den Wänden oder die Bewegungen des Fundamentes. Zur modernen Infrastruktur des RTF hat auch Siemens beigetragen: Unter anderem mit der Gebäudesteuerung, einer bedarfsgeregelten Lüftung auf CO₂-Basis sowie Sensoren und draht­loser Übertragungstechnik für die Kontrolle von Heizung, Klimaanlage und Belüftung. In der Klimakammer im Labor des RTF wollen die Forscher Produkte auf ihre Tauglichkeit für kalte Regionen untersuchen. Wer besteht, bekommt das Label "Certified Alaska Tough" verliehen, auf dem ganz stilecht ein Eisbär und eine Bärentatze prangen.

Mikrokosmos versus Klimawandel. Für Jack Hébert, Leiter des CCHRC, ist die Region prädestiniert dafür, innovative Lösungen für die Energie sparenden Häuser der Zukunft zu entwickeln. "Alaska ist Teil einer internationalen Gemein­schaft von Regionen, die stark vom Klimawandel betroffen sind und darum ein besonderes Verantwortungsbewusstsein für die Zukunft der Erde empfinden", sagt Hébert, der seit 35 Jahren im hohen Norden lebt und dort als Bauunternehmer arbeitet.

Seit jeher sind die Lebensbedingungen hier extrem hart, und durch den Klima­wandel werde die Situation noch weiter verschärft – etwa durch das verschwindende Packeis, das zu höheren Meereswellen führt, die küstennahe Dörfer bedrohen. Oder durch die auftauenden Permafrost-Böden, die zahl­reiche Häuser im Morast einsinken lassen und so zerstören. "Nachhaltigkeit ist für uns die wichtigste Herausforderung: Wie müssen wir in Zukunft Siedlungen bauen? Und gibt es überhaupt eine Zukunft für Siedlungen in Alaska?" fragt sich Hébert.

Dass seine Antwort auf diese Frage positiv ausfällt, liegt auch an den Stärken des Forschungsstandortes Alaska. "Alaska ist sehr international, voll innovativer Menschen – ein regelrechter Mikrokosmos der Welt", lobt Hébert. "Und genau darum könnte Alaska auch jener Ort sein, an dem dringend benötigte Lösungen für eine nachhaltige Zukunft der Menschheit gefunden werden."

An solchen Lösungen forschen die Experten vom CCHRC – etwa im Rahmen des "Hybrid Micro Energy Project" (HMEP): Das Projekt soll zeigen, wie die intelligente Kombination verschiedener erneuerbarer Energien abgelegene Siedlungen unabhängiger von Diesel oder Erdgas machen kann. Dazu kombinieren die Wissenschaftler Photovoltaik, Solarthermie, Windenergie und ein Biomasse-Kraftwerk, das gleichzeitig Strom und Wärme liefern kann. In den Sommermonaten kann Solarstrom einen Beitrag zur Energieversorgung leisten – im dunklen Winter hingegen sollen Biomasse und Windenergie stärker genutzt werden.

Digitale Koordinatoren. Steuergeräte von Siemens überwachen dabei die Photovoltaik-Anlage und entscheiden je nach der produzierten elektrischen Leistung, ob der Strom ins öffentliche Netz eingespeist oder intern genutzt werden soll. Auch die Produktion von heißem Wasser haben sie stets im Blick: Die Geräte zeichnen auf, wie viel Wärme die verschiedenen getesteten Sonnen­kollektoren liefern, und außerdem leiten sie das erhitzte Wasser an die Heizung oder die Wasserhähne weiter.

Ein solches Hybridsystem für die Energieversorgung könnte sich auch über Alaska hinaus zum Verkaufsschlager entwickeln. "Das Wissen, das wir mit diesem System gewinnen, wird uns dabei helfen, verlässliche Systeme an abgelegenen Orten zu installieren", erklärt Ben LaRue, Group Operations Manager bei Siemens Building Technologies in Fairbanks. "Die hybride Natur dieses Systems ist einzigartig – denn es verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, um verschiedene Energiequellen optimal zu nutzen." Dabei muss die Steuerung des Hauses ständig entscheiden, wann das Gebäude auf fossile und wann es auf erneuerbare Energie zurückgreift. Für LaRue liefert das HMEP-Projekt darüber hinaus den Beweis, dass solche hybriden Systeme auch unter den harschen Bedingungen in den abgelegenen Dörfern Alaskas zuverlässig arbeiten.

Um den nötigen Bewusstseinswandel voranzutreiben, investiert Siemens nicht nur in neue Produkte, sondern auch in die Köpfe der jungen Generation. Im Rahmen seines "Building Education Program" unterstützt das Unternehmen z.B. das "Alaska Native Science and Engineering Program" (ANSEP), dessen Ziel es ist, Schülern in den ländlichen Regionen Alaskas eine bessere Aus­bildung in Technik und Naturwissenschaften zu ermöglichen.
                                                                                                          Christian Buck