RÁJ ENERGETICKÝCH ALTERNATIV
MIKROKLIMATICKÁ HALA V NĚMECKÉM HERNE JE VIZITKOU SOLÁRNÍHO VĚKU
Ve středu Porúří začal solární věk. V Herne – Sodingen, kde hornictví a hutnictví ještě před desítkami let zatemňovaly oblohu, se zrodila výkonná solární elektrárna jako součást mikroklimatické haly pro Postgraduální Akademii Mont-Cenis zároveň s objekty pro městskou část, dále s knihovnou, hotelem, restaurací a prostory pro trávení volného času. Nejen energetická, ale i architektonická mimořádnost této "elektrárny", je výsledkem německo-francouzské spolupráce.
V roce 1991 byla spolkovou zemí Severní Porýní – Vestfálsko a Mezinárodní stavební výstavou "Emšerský park" vypsána soutěž na novostavbu Postgraduální akademie, kterou vyhrál francouzsko-německý tým architektů. Ve spolupráci s inženýrskou anglickou společností byl dále pověřen environmentálním výzkumným úkolem – vědeckým vývojem "mikroklimatického pláště", který by měl nejen klimatizovat část budovy, ale velké území i s budovami vlastně posunout "klimaticky jižněji". Současně s tím rozhodli architekti integrovat do velké skleněné střechy a jihozápadní stěny tohoto skleníku panely fotovoltaických článků, čímž mohl být konečně realizován tento již dlouhodobý a velkorysý ideový záměr solární elektrárny, dnes plošně největší na světě. Původní důlní pozemky v okolí byly pak změněny v park, navazující na střed města a přecházející do chráněné krajinné oblasti. Skleněná budova se tak stala i viditelným novým středem městské části Herne – Sodingen. Celoskleněný plášť budovy v ní zajišťuje "klimatický posun" do Středomoří (obdobného např. okolí Nice) se všemi jeho přednostmi. Pochopitelně se pak snižuje energetická náročnost staveb umístěných pod pláštěm, které již nemusí být ani odolné proti větru a dešti a v létě proti přehřívání, neboť jsou větrány jak otevíratelnými částmi střech a fasád, tak i ventilovány mechanicky, stejně jako celá mikroklimatická hala. V horkém létě a za velmi chladné zimy je čerstvý vzduch přiváděn podzemními kanály (v nichž je přirozeně ochlazován, resp. ohříván) z vnějšího okolí haly. V létě je vypouštěn halou
a v zimě je recyklován (s výjimkou vzduchu znečištěného z toalet a z kuchyní). Tepelnou a mikroklimatickou pohodu samozřejmě zvyšují i vodní plochy a tekoucí voda, jakož i zakomponované zelené rostliny. Pro snížení energetických nároků v zimě a pro zajištění přirozeného letního chlazení je ventilační systém opatřen tepelným výměníkem, takže spotřeba energie haly je snížena na zhruba 32 kWh/(m2.rok). To ji spolehlivě řadí do kategorie nízkoenergetických staveb. Dešťová voda je z vnějšího pláště odváděna do velké podzemní cisterny a používána jako užitková k čištění a umývání a k zavlažování vegetace.
Ve vnitřním prostoru pláště (princip "domů v domě") jsou umístěny další stavby – hotelový dům, knihovna, radnice, jednací sál, restaurace, sportovní hřiště a Postgraduální akademie. Použitelné stavební materiály byly vyhodnoceny z ekologického hlediska. Přísnému výběru vyhověly pouze dřevo, sklo a beton. Nosná konstrukce mikroklimatické haly je dřevěná, stejně jako konstrukce a vnější pláště většiny vnitřních budov. Spojníky dřevěných částí jsou ocelové a celá konstrukce je zesílena ocelovými lany. Betonové konstrukce některých budov umístěných v mikroklimatické hale slouží jako tepelné akumulátory a vyrovnávají teplotní rozdíly. Klasické spojovací stavební materiály zásadně nebyly použity, čímž bylo dosaženo jednoduchosti údržby celé stavby a vysokého stupně recyklovatelnosti použitých materiálů.
Mikroklimatická hala s vestavěnými budovami je velmi úsporná i ve spotřebě energie na vytápění. Část dopadajícího slunečního záření je totiž využita jako energie tepelná a část je využita k výrobě elektrického proudu. Tepelné úspory dané obecně platnými normami pro ekologické stavby jsou zde překročeny o zhruba 55 %, k čemuž přispívá dobrý standard zastínění vnitřních budov, vlivy větracího zařízení se zpětným získáváním tepelné energie a skleníkový efekt vlastní haly. V celkové bilanci přináší mikroklimatická hala zisk 1060 MWh ročně, a to po odečtení energie potřebné na vytápění a teplou vodu. Ve 20 000 m2 zasklených ploch je na střeše a v jihozápadní stěně skleněné haly integrováno na 10 000 m2 panelů z fotovoltaických článků. "Integrované umístění", zde pravděpodobně poprvé použité, znamená, že vlastní panely fotovoltaiky jsou neoddělitelnou součástí jednotlivých skleněných ploch (stavebních prvků) střechy a fasády, tedy nejsou na nich samostatně připevněny, jak je obvyklé. Takto vzniklá solární elektrárna s 1 MWh špičkového výkonu zároveň chrání vnitřní část mikroklimatické haly před nadměrným slunečním zářením. Zařízení produkuje cca 750 MWh elektrické energie ročně (ekvivalent primární energie je 2 200 MWh ročně), z čehož je po odečtení spotřeby všech budov a zařízení dodáváno do veřejné sítě cca 550 MWh helektrické energie ročně. Zajímavým technickým řešením je umístění měničů stejnosměrného elektrického proudu získaného z integrovaných fotočlánků na proud střídavý. Měniče nejsou instalovány v obvyklé, samostatně umístěné a konstrukčně náročné stavbě, leč v 570 malých (30 x 30 x 20 cm), samostatných boxech, s hlavní budovou lehce integrovatelných. Každý z nich obsluhuje max. osm panelů fotovoltaických článků a propojuje je s elektrickou sítí.
Kromě této solární elektrárny je zde využito komplexního systému alternativních energetických zdrojů. Z nich nejdůležitější – v těsné blízkosti umístěné -je zařízení pro využití důlního plynu s obsahem 60 % metanu, unikajícího ze zrušených uhelných šachet v okolí, v objemu cca 1 milion m3 ročně. Plyn zužitkuje kogenerační elektrárna, vyrábějící 506 kWh elektrické a 756 kWh tepelné energie. Elektřinu provozovatel prodává do veřejné sítě a teplo spotřebovává z menší části hala akademie a většinou i blízká bytová výstavba a nemocnice.
Třetím provozem je baterie akumulátorů uchovávající přebytečnou elektrickou energii - až 1,2 MWh.
Všechna tři zařízení pak tvoří "Energetický park Mont – Cenis", v němž jeho autoři dali jednoznačně přednost ekologickým a alternativním energetickým zdrojům.
Fotovoltaické články integrovaně zabudované ve skleněných plochách haly nejsou rozmístěny rovnoměrně, ale v nepravidelných sestavách, působících dojmem mraků, což zajišťuje světelnou pohodu ve vnitřní části mikroklimatické haly. Pro lepší osvětlení středu haly a vnitřních částí budov je použito odrazových skel ("Lightshelves"), vhodně usměrňujících světlo dopadající okny a stropem na stěny. To značně zlepšilo osvětlení místností - až o 40 %. Hlavně v knihovně je bez podstatného zvýšení nákladů kvalitnější osvětlení slunečním světlem, a to díky využití speciálního skla s holografickým efektem. Doplněním tohoto skla mřížkou pro rozklad světla pak autoři řešení dosáhli ve vstupní místnosti knihovny pohyblivých duhových efektů na stěnách a na podlaze.
Stavba a celé vybavení mikroklimatické haly je pilotním zařízením, které umožňuje dlouhodobá studia ve prospěch dalších projektů tohoto typu. Využití moderních architektonických a stavebních prvků, v mnoha případech světově premiérové, odvážné a dosud ojedinělé, je ovšem příslibem vzniku nikoli pouze energeticky úsporných "ekodomů", ale dalšího vývojového stupně ekologických staveb, tj. staveb energeticky ziskových.
výtah a překlad z časopisu "Intelligente Architektur" 19/1999
Ing. Richard J. Barták, CSc. rjbartak@ecn.cz
projekty v praxi
Ve středu Porúří začal solární věk. V Herne – Sodingen, kde hornictví a hutnictví ještě před desítkami let zatemňovaly oblohu, se zrodila výkonná solární elektrárna jako součást mikroklimatické haly pro Postgraduální Akademii Mont-Cenis zároveň s objekty pro městskou část, dále s knihovnou, hotelem, restaurací a prostory pro trávení volného času. Nejen energetická, ale i architektonická mimořádnost této "elektrárny", je výsledkem německo-francouzské spolupráce. 
Celoskleněný plášť budovy v ní zajišťuje "klimatický posun" do Středomoří (obdobného např. okolí Nice) se všemi jeho přednostmi. Pochopitelně se pak snižuje energetická náročnost staveb umístěných pod pláštěm, které již nemusí být ani odolné proti větru a dešti a v létě proti přehřívání, neboť jsou větrány jak otevíratelnými částmi střech a fasád, tak i ventilovány mechanicky, stejně jako celá mikroklimatická hala. V horkém létě a za velmi chladné zimy je čerstvý vzduch přiváděn podzemními kanály (v nichž je přirozeně ochlazován, resp. ohříván) z vnějšího okolí haly. V létě je vypouštěn halou
a v zimě je recyklován (s výjimkou vzduchu znečištěného z toalet a z kuchyní). Tepelnou a mikroklimatickou pohodu samozřejmě zvyšují i vodní plochy a tekoucí voda, jakož i zakomponované zelené rostliny. Pro snížení energetických nároků v zimě a pro zajištění přirozeného letního chlazení je ventilační systém opatřen tepelným výměníkem, takže spotřeba energie haly je snížena na zhruba 32 kWh/(m2.rok). To ji spolehlivě řadí do kategorie nízkoenergetických staveb. Dešťová voda je z vnějšího pláště odváděna do velké podzemní cisterny a používána jako užitková k čištění a umývání a k zavlažování vegetace. 
Ve vnitřním prostoru pláště (princip "domů v domě") jsou umístěny další stavby – hotelový dům, knihovna, radnice, jednací sál, restaurace, sportovní hřiště a Postgraduální akademie. Použitelné stavební materiály byly vyhodnoceny z ekologického hlediska. Přísnému výběru vyhověly pouze dřevo, sklo a beton. Nosná konstrukce mikroklimatické haly je dřevěná, stejně jako konstrukce a vnější pláště většiny vnitřních budov. Spojníky dřevěných částí jsou ocelové a celá konstrukce je zesílena ocelovými lany. Betonové konstrukce některých budov umístěných v mikroklimatické hale slouží jako tepelné akumulátory a vyrovnávají teplotní rozdíly. Klasické spojovací stavební materiály zásadně nebyly použity, čímž bylo dosaženo jednoduchosti údržby celé stavby a vysokého stupně recyklovatelnosti použitých materiálů. 
Ve 20 000 m2 zasklených ploch je na střeše a v jihozápadní stěně skleněné haly integrováno na 10 000 m2 panelů z fotovoltaických článků. "Integrované umístění", zde pravděpodobně poprvé použité, znamená, že vlastní panely fotovoltaiky jsou neoddělitelnou součástí jednotlivých skleněných ploch (stavebních prvků) střechy a fasády, tedy nejsou na nich samostatně připevněny, jak je obvyklé. Takto vzniklá solární elektrárna s 1 MWh špičkového výkonu zároveň chrání vnitřní část mikroklimatické haly před nadměrným slunečním zářením. Zařízení produkuje cca 750 MWh elektrické energie ročně (ekvivalent primární energie je 2 200 MWh ročně), z čehož je po odečtení spotřeby všech budov a zařízení dodáváno do veřejné sítě cca 550 MWh helektrické energie ročně. Zajímavým technickým řešením je umístění měničů stejnosměrného elektrického proudu získaného z integrovaných fotočlánků na proud střídavý. Měniče nejsou instalovány v obvyklé, samostatně umístěné a konstrukčně náročné stavbě, leč v 570 malých (30 x 30 x 20 cm), samostatných boxech, s hlavní budovou lehce integrovatelných. Každý z nich obsluhuje max. osm panelů fotovoltaických článků a propojuje je s elektrickou sítí. 
Stavba a celé vybavení mikroklimatické haly je pilotním zařízením, které umožňuje dlouhodobá studia ve prospěch dalších projektů tohoto typu. Využití moderních architektonických a stavebních prvků, v mnoha případech světově premiérové, odvážné a dosud ojedinělé, je ovšem příslibem vzniku nikoli pouze energeticky úsporných "ekodomů", ale dalšího vývojového stupně ekologických staveb, tj. staveb energeticky ziskových. 
