Kleine solare Selbstversorger

Viele Objekte, Werkzeuge oder Dienste, die wir täglich nutzen, benötigen Energie, um Wärme, Licht, Motorkraft oder Rechenleistung zu produzieren. Eine ganze Reihe dieser Artefakte könnten durch Solarenergie Autarkie erlangen. Denn theoretisch liefert die Sonne in einer Stunde genug Energie, um den weltweiten Energiebedarf eines Jahres zu decken. Im Projekt „Heliobolici - kleine Selbstversorger“ haben wir Objekte und Anwendungskontexte untersucht, in denen Solarenergie genutzt werden kann, um energetische Unabhängigkeit zu erlangen. Wir sind der Frage nachgegangen, inwieweit diese Produktdimension neue Nutzungsrituale aber eben auch neue formal-ästhetische Archetypen hervorbringen kann. In Workshops haben wir hands-on Erfahrung in der Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Solarenergie gewonnen und in begleitenden Designsprints mögliche Anwendungsszenarien entwickelt. In der Ausarbeitungsphase wurden diese Erkenntnisse in innovative Gestaltungskonzepte für Produkte und Anwendungen überführt mit dem Ziel, die solare Energiegewinnung zu einer neuen Kulturtechnik zu formen. Das Projekt fand in Kollaboration mit dem eLAB unter Leitung von Felix Groll statt. Spezieller Dank gilt Prof. Mika Satomi und Hans Illiger für Ihren Support.

Energieerzeugendes Textil

Heute ist die Gewinnung von Solarenergie durch Privatpersonen immer noch eine Randerscheinung. In einem städtischen Szenario ist sie fast undenkbar. In unserem Projekt haben wir tägliche Routinen neu gedacht und mit dem Sammeln von Solarenergie verknüpft. TESSOL ist ein vielseitiges und flexibles Material, das sich durch seine Ästhetik und die verschiedenen möglichen Maßstäbe an unterschiedliche Kontexte und Momente im städtischen Alltag anpassen kann. Die besondere Textur wird durch die Tesselierung der Solarzellen nach dem Voronoi-Prinzip erreicht, welches Flächen in mathematisch beschreibbare Polygone unterteilt. Der Stoff sammelt Solarenergie, die an Ort und Stelle genutzt oder zum Aufladen einer tragbaren Batterie verwendet werden kann. Dank der Speicherung ist die gesammelte Energie auch zu einem anderen Zeitpunkt des Tages verfügbar. Die Batteriespeicher selbst können unterschiedlich groß sein. Damit können sie auf die Größe und den Ertrag des Gewebes angepasst werden, um der Situation angemessene Ladezyklen zu ermöglichen.
Es gibt viele Möglichkeiten TESSOL für Anwendungen maßzuschneidern. Alle Parameter wie Proportionen, Maßstab und Größen und die entsprechende Verkabelung können für den Fertigungsprozess digital geändert werden. Dadurch kann die Geometrie der Kacheln sowie die Draht-Binnenstruktur, als auch die Farbe und die Größe von TESSOL jeweils an eine Anwendung abgestimmt werden.

luftgefüllter Sonnenschutz für den urbanen Raum

Während die Energieeffizienz von Solarenergie allgemein anerkennen ist, ruft das Wort "Solarmodul" sofort das Bild von kalter Technik hervor. Was fehlt ist eine entsprechende Sensibilität für die Ästhetik sonnen-induzierter Rituale. Es stellt sich also folgende Frage: Wie kann man den Rhythmus von Sonne und Mensch auf ästhetische Weise durch ein Objekt miteinander verknüpfen?

Kons Oasis ist ein öffentlicher photovoltaischer Sonnenschutz für die Stadt. Wenn die Sonne besonders intensiv scheint, erzeugt er einen Schatten, der den Passanten zur Verfügung steht. Durch die Absorption des Sonnenlichts wird ein Aufblasprozess in Gang gesetzt, der die Struktur sanft wachsen lässt. Durch die Übertragung von Sonnenenergie in eine sanfte, organische Bewegung, hauchen diese Objekte dem öffentlichen Raum eine poetische Langsamkeit ein. Die Zustände des Objektes dienen gleichzeitig als einzigartiger Sonnenlichtindikator, der den urbanen Raum auf die Kraft der Sonne reagieren lässt und so eine beeindruckende, wandelbare Landschaft formt.

Ein Solarspiel für Kinder

Solange wir jung sind, lernen wir schnell: Die Verwendung von Spielzeug hilft uns, Ängste und Herausforderungen zu überwinden. Spielen ist gesundheitsfördernd, besonders wenn wir gemeinsames Spielen mit Aktivitäten im Freien verbinden. Heutzutage interagieren Kinder seltener miteinander und verbringen weniger Zeit im Freien: Nur etwa 20 % der Kinder spielen einmal pro Woche draußen. Dieser Mangel an Zeit im Freien und Kontakten, kann dazu führen, dass ein Kind als Erwachsener weniger gesellig ist und Probleme hat, zuzuhören bzw. mit anderen zu kooperieren.

Mâbat ist ein pädagogisches Solarspielzeug. Es schult die motorischen und sozialen Fähigkeiten und hilft, die Kraft der Sonnenenergie schon in jungen Jahren zu begreifen. Mâbat bietet zwei Modi, mit denen die Kinder das Sonnenlicht einfangen können, während sie draußen mit anderen spielen. Als spielerischer Begleiter sammelt Mâbat das Tageslicht und wandelt es in Energie um, die die Kinder zu Hause nutzen können, um ihre Umgebung nachts zu beleuchten. Für die Zukunft stelle ich mir vor, dass sich eine Spielgemeinschaft über die Grenzen der Nachbarschaft hinaus entwickeln könnte: Eine digitale App könnte es den Kindern ermöglichen, andere Teilnehmer zu finden, sich auszutauschen, zu konkurrieren und neue Mikrogemeinschaften zu bilden.

Eine solare Leuchte für den Innenraum

Nomad ist eine tragbare Solarleuchte, die durch das natürliche Licht in Innenräumen geladen wird. Hierdurch entsteht eine völlig neue Flexibilität in der Nutzung. Die reduzierte, symmetrische Form von Nomad kann wie eine Sanduhr verstanden werden: Leuchtkörper und Solarpanel sind – als äquivalente Elemente – in zwei runde Scheiben eingelassen. Diese können jeweils zu Boden oder Kopf der Ambiente-Leuchte werden, denn durch das Umdrehen wird zwischen den beiden Modi Laden und Leuchten gewechselt.

Die neue Routine des solaren Ladens wird durch eine LED-Anzeige am Steg unterstützt. Diese stellt die Lichtqualität im Raum dar und verdeutlich wie hoch die momentane Ladeleistung ist. Durch das Bewegen im Raum kann das solare Potenzial der eigenen vier Wände untersucht werden. Als ein in sich autarkes System greift Nomad auf Sonnenenergie, eine frei verfügbare, nachhaltige Ressource, zurück und macht sie im kleinen Maßstab für den Innenraum verfügbar.

Eine demokratische Solarinfrastruktur

In unserer digitalen Welt ist Elektrizität genauso essenziell wie Wasser. Warum ist also nicht überall im öffentlichen Raum Strom verfügbar?

Power Plant geht dieses Problem an, indem es eine Lösung anbietet, die auf die bereits bestehende Infrastruktur in der Stadtlandschaft aufgesattelt werden kann. Durch die Verwendung von Solarzellen in Kombination mit fluoreszierendem Acrylglas stellt die Ladestation kein visuelles Hindernis in der Stadt dar, sondern ist vielmehr ein neues Wahrzeichen lebendiger Stadtkultur. Das transparente Solarpanel-Prinzip eignet sich besonders für diffuse Lichtverhältnisse und damit auch für weniger sonnige Regionen. Die Ladestationen werden an ruhigeren Orten in der Stadt wie z.B. Plätzen oder Parks installiert, sodass Bürger*innen ihre Geräte aufladen können, während sie sich dort aufhalten. Als Solarladestation bietet Power Plant nicht nur kostenlosen öffentlichen Strom, sondern schafft auch einen sozialen Ort, der die Notwendigkeit von Schließfächern überflüssig macht.

Alles im System der Erde lässt sich einem der vier großen Teilsysteme zuordnen. Diese vier Teilsysteme werden „Sphären“ genannt: Lithosphäre (Land), Hydrosphäre (Wasser), Biosphäre (Lebewesen), Atmosphäre (Luft). Der Projektname Solar Sphere wurde von diesen Sphären inspiriert, indem es eine eigene Sphäre für solare Energie postuliert. Das Projekt richtet sich an Kinder im Alter von 5-10 Jahren und ermutigt sie, mehr über Solarenergie zu lernen.

Solar Sphere überträgt die nachhaltige Energie der Sonne auf einen Gleichstrommotor, der dann eine analoge Spieluhr antreibt. Da er direkt mit der verfügbaren Sonnenenergie arbeitet, kann die Energiemenge und damit die Geschwindigkeit des Motors reguliert, bzw. ein- und ausgeschaltet werden, indem man sich auf das Sonnenlicht zubewegt oder von ihm weggeht. Indem sie die Solar Sphere der Sonne aussetzen und ihrem Klang lauschen, sollen Kinder neugierig werden, spielerisch und sinnlich mehr über Solarenergie zu erfahren. Solar Sphere kann als melodische Verbindung zu den Sphären der Erde verstanden werden, da die Spieluhr mit grüner Energie arbeitet. Da Kinder genial sind und über ein großes Lern- und Entdeckungspotenzial verfügen, soll das Projekt die nächste Generation für den kreativen Umgang mit erneuerbarer Energie begeistern.

Ein solares Wasserreinigungssystem

Das Prinzip der Salzgewinnung durch Verdunstung ist ein natürlicher Prozess, der dem Menschen schon seit Jahrtausenden bekannt ist. Wir berufen uns auf das gleiche Prinzip nur mit dem Schwerpunkt auf die Wassergewinnung und das Salz als Nebenprodukt.

Parabolici ist eine simple, nachhaltige und dezentrale Lösung der Wasserbereitung durch die thermische Energie der Sonne, ohne jegliche Form von Elektronik. Mit einem länglichen Parabolspiegel bündeln wir Sonnenlicht auf ein mit Wasser gefülltes Rohr, welches sich stark erhitzt und das Wasser zum Kochen bringt. Den Dampf fangen wir anschließend wieder auf und lassen ihn kondensieren. Eine intelligente Anordnung des Salzwassertanks pumpt durch den Wasserdruck kontinuierlich neues Wasser in das System. Das Ergebnis ist ein Auffangbecken mit kondensiertem Wasser und ein separates Becken mit hochkonzentrierter Salzsole. Die Wasseraufbereitung funktioniert somit solange die Sonne tagsüber scheint.

Uns war es wichtig eine analoge und einfache Lösung zu bieten die leicht zu verstehen und reparieren ist. Sauberes Wasser ist unser Produkt und Parabolici die Assistenz. Mit Parabolici steht Sonne nicht für Trockenheit, sondern für sauberes Wasser.

Manchmal erleben wir Zeiten und Orte ohne Strom, z.B. bei Outdoor-Festivals oder beim Zelten in den Bergen, aber auch im Falle einer plötzlichen Katastrophe. Abgesehen von Aktivitäten, die absichtlich auf eine Erfahrung ohne elektrischen Energie setzen, brauchen wir Strom auch an diesen Orten. Als Energiequelle, die netzunabhängigen Strom liefern kann, ist Solarenergie perfekt geeignet.

Der Solar Hub wird in der Mitte einer temporären Ansiedlung installiert und dient als gemeinschaftliche Energieinfrastruktur, Treffpunkt und Wahrzeichen. Sein großes Dach wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie um und sammelt diese in einem zentralen Speicher. Von hier aus können kleine, vom Hub bereitgestellte Batteriekanister für den individuellen Gebrauch entnommen werden. Der Hub beleuchtet nachts die Umgebung und bildet den zentral gelegenen Begegnungsort der Ad-hoc-Gemeinschaft. Eine umlaufende Bank bietet die Möglichkeit zum Verweilen und Plaudern. Durch die Platzierung mehrerer Hubs kann die Stromerzeugung skaliert werden und größere Ansiedelungen, bzw. mehrere Quartiere versorgt werden.

Luftoasen im urbanen Raum

Luft umgibt uns jeden Tag. Sie ist eine Grundlage für Leben, über die wir meist nicht einmal nachdenken. Wenn die Luft die wir atmen, besonders gut oder schlecht ist, bemerken wir dennoch die Auswirkungen der Luftqualität. Verschmutzte Luft ist nicht nur lästig, sondern eine Gefahr für unsere Gesundheit und unser allgemeines Wohlbefinden. Frische Luft hingegen kann helfen, sich zu konzentrieren, den Sauerstoffvorrat aufzufüllen oder ein wenig zu entspannen.

OAZO ist ein System, das die Luftqualität in Städten verbessert. Mit ihren Dächern erzeugen die Objekte Solarenergie und nutzen diese, um zwei Filtersysteme zu betreiben. Sie reinigen die verschmutzte Stadt-Luft, z.B. von Feinstaub und organischen Verbindungen. Dadurch wird die Konzentration dieser Verbindungen in der Luft verringert. Als Produktfamilie bietet OAZO drei verschiedene Größen und ist somit in jeder Straßensituation einsetzbar. Das kleinste Mitglied ist etwa einen Meter hoch, benötigt nur wenig Platz und kann daher problemlos an jeder Straße aufgestellt werden. Seine größeren Verwandten haben Bänke. Ihre Solardächer sind lichtdurchlässig und schaffen eine entspannende Atmosphäre. Dadurch werden sie kleine Oasen im städtischen Raum, die zum Verweilen und Durchatmen einladen.

Die Gefahr von Waldbränden hat in den letzten Jahren weltweit zugenommen. Auch wenn Satellitentechnologie und Drohnen zur Beobachtung eingesetzt werden können, besteht nach wie vor ein Bedarf an Feuerwachtürmen, die mit Menschen besetzt sind. Ophanim ist ein tragbares Beobachtungsgerät, das mit Hilfe der Sonnenenergie in die Luft gebracht werden kann. Es nutzt dafür die thermischen Prinzipien von Solarballons. Mit Hilfe von optischen Sensoren mit Weitwinkel-Linsen, die in die Luft gebracht werden, kann das Personal des Wachturms seine Effektivität immens steigern, indem es einen erhöhten Blick auf das von ihm überwachte Gebiet hat.

OPHANIM-Ballons verbinden die inhärente zyklische Natur des Solarfluges mit dem Kontext Waldbrandbekämpfung, deren Bedeutung steigt je mehr die Sonne in voller Kraft scheint. Ein alternatives Anwendungsgebiet, das sich mit sonnenbetriebener Luftbeobachtung vereinen lässt, ist die Arbeit von Rettungsschwimmer in Küstenregionen. Hierbei besteht zusätzlich die Möglichkeit den Ballon als Schwimmkörper und visuelles Signal agieren zu lassen.

Zwischen Innen und Außen, offen und geschlossen, Licht und Schatten, Bewegung und Stillstand, an und aus, zwischen null und eins.

IN BETWEEN ist ein modulares System aus beweglichen Solarzellen, welche über die Intelligenz ihrer Materialität auf Lichtimpulse der Sonne reagieren. Im Sinne des Heliotropismus animiert die Intensität des Lichteinfalls jede der autarken Zellen dazu, sich individuell der Sonne zu- oder sich von ihr abzuwenden. Das Aufstellen der flexiblen PV-Folie wird dabei allein durch die Biegekraft ausgelöst, die in der Halterung aus Bimetall bei direkter Sonneneinstrahlung auftritt. Neben einer Maximierung der Energieernte, kommt es so im dahinter liegenden Raum zu einem dynamischen Spiel zwischen Licht und Schatten. Die Reaktivität des mit IN BETWEEN geschaffenen Zwischenraums ermöglicht es, bestehenden urbanen Strukturen eine weitere Nutzungsebene zu verleihen, ohne sie vollflächig einzunehmen. So kann die solare Energieernte den urbanen Raum - den Ort des Verbrauchs - mit einer neuen solardynamischen Ästhetik erschließen.