Das Algenhaus der Architekten splitterwerk mit der markanten Fassadengestaltung ist eines der Projekte, das während der Internationalen Bauausstellung 2013 realisiert wurde. Als «Bauausstellung in der Bauausstellung» entstanden im Stadtteil Wilhelmsburg verschiedene Gebäude namhafter internationaler Architekturbüros, die richtungsweisend für den Wohnungsbau im 21. Jahrhundert werden sollen. Sie stechen nicht allein durch ihre Gestaltung und Formgebung hervor, sondern zeichnen sich durch zukunftsweisende und hybride Funktionalitäten aus.
Die Fassade des Hauses schimmert, in verschiedenen Schattierungen, grün. Aufsteigende grosse Luftblasen erinnern an ein Aquarium. Das Gebäude ist weltweit das einzige Haus, das sich mit Photosynthese energetisch selbst versorgt. Das Prinzip ist einfach: In den Fassadenelementen werden Algenkulturen gezüchtet, die regelmässig geerntet werden. Die Mikroalgen werden im Inneren der Bioreaktoren gezüchtet und wachsen mithilfe des Sonnenlichts heran. Die Fassadenelemente sind 2,60 Meter hoch, 70 Zentimeter breit und rund 2 Zentimeter dick. In den Elementen befindet sich zwischen den zwei Glasscheiben ein Hohlraum, in dem die Algenkultur heranwächst. In den Bioreaktoren sind 24 Liter «Kulturmedium», ein mit Nähsalzen angereichertes Wasser, enthalten. Dabei wird der Hohlraum nicht komplett gefüllt. Durch einen Zu- und Ablauf ist das System ständig in Zirkulation. Bis zu 32 Paneele können auf diese Weise miteinander zu einem geschlossenen Wasserkreislauf verbunden und im Technikraum zusammengeschlossen werden.
Damit die Mikroalgen innerhalb des Reaktors nicht absinken, wird das Kulturmedium mittels Druckluft ständig in Bewegung gehalten. Die relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit an den Innenflächen des Bioreaktors verhindert, dass sich die Mikroalgen grossflächig absetzen oder faulen.
Fassade nun wieder in Betrieb
Ganz ist dies allerdings nicht zu verhindern. Ende letzten Jahres musste die Anlage komplett gereinigt werden, nachdem das System zusammengebrochen war. Nach zwei Jahren Betrieb und einer genauen Analyse wurde erkannt, dass vor allem einige Bedingungen der Hydrodynamik verbessert werden mussten. Die Algen benötigen besondere Bedingungen. Vor allem in den Ecken der Hohlkörper kam es zu verstärkten Ablagerungen abgestorbener Algen. Alle Fassadenelemente wurden deshalb abmontiert und gereinigt. Um das Wachstum der Mikroalgenkulturen zu fördern, wird kontinuierlich Kohlendioxid in die Reaktoren gepumpt. Damit sich das Gas gut im Paneel verteilt, sind im unteren Bereich des Innenraums drei parallel verlaufende, vertikale Stege angebracht. Durch die so entstandenen vier voneinander getrennten Kanäle wird das Kohlendioxid in den Reaktor eingebracht.
Algenhaus © IBA
Deutlich ist zu erkennen, wie das Gas durch die Lamellen aufsteigt. Grosse und kleine Blasen blubbern unaufhörlich durch die Glasscheiben – und das nicht nur optisch. In unmittelbarer Nähe der Fassade ist das markante Geräusch gut zu hören.
Die Mikroalgen vermehren sich in rasantem Tempo. Unter idealen Bedingungen teilen sie sich einmal am Tag und verdoppeln damit ihre Biomasse. Die Einzeller nutzen das Sonnenlicht für ihr Wachstum. Durch Photosynthese entsteht zusammen mit den zugesetzten Nährsalzen eine Biomasse, die als Rohstoff für die Erzeugung von Biogas dient. Die Mikroalgen sind bei der Umwandlung von Lichtenergie in Biomasse wesentlich effizienter als andere Pflanzen. Rund 15 Gramm Trockenmasse pro Quadratmeter Fassadenfläche fallen durchschnittlich am Tag an. Ein Gramm trockene Biomasse enthält etwa 23 Kilojoule Energie. Bei Sonneneinstrahlung fungieren die Reaktoren zudem wie solarthermische Absorber. Sie heizen sich am Tag auf.
Im Haustechnikraum wird die Wärme der Trägerflüssigkeit über einen Wärmetauscher abgeleitet. Die gewonnene Wärmeenergie kann anschliessend im oder am Gebäude mittels eines Erdsole- oder Latentwärmespeichers genutzt werden oder erzeugt direkt warmes Wasser.