Photovoltaik im Krankenhausbau

Abstract

Große zusammenhängende Gebäudekomplexe bieten durch ihre großflächige Gebäudehülle gute Nutzungsmöglichkeiten für Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV). In der vorliegenden Arbeit wird die Anwendung und Auswirkung von Photovoltaik im Kontext zum Krankenhausbau untersucht. Nachdem im Theorieteil der Arbeit die Technologie, Systeme und Anwendungen von BIPV kurz erläutert werden, vermittelt der Verfasser danach österreichische und internationale Best-Practice-Projekte im Krankenhausbau. Der Hauptteil der Arbeit widmet sich einem konkreten Neubauprojekt. Anhand von Wettbewerbsunterlagen und vorliegenden Flächendaten wird mittels Variantensimulation eine Vorzugsvariante mit optimierter Kosten-/Ertragsperformance zur Eigenstromerzeugung mit BIPV hergeleitet. Im Methodenkapitel wird das Neubauprojekt vorgestellt, die unterschiedlichen Varianten erörtert und die Berechnungsmethodik dargelegt. Die ökonomischen Effekte werden als Kapitalwertberechnung ermittelt und die ökologischen Effekte als Berechnung der Einsparungen von CO2-Äquivalenten. Es wird des Weiteren ermittelt, welchen Anteil des elektrischen Gesamtverbrauches durch BIPV in diesem Krankenhaus spezifischer Nutzung abgedeckt werden kann und welche Amortisationszeit sich nach dynamischer Berechnung einstellt. Vor der Berechnung wurde die Annahme getroffen, dass eine Vorzugsvariante mit optimierter Kosten-/Ertragsperformance mindestens 3 % des Gesamtstromverbrauches durch Eigenstromerzeugung abdeckt und dabei die Amortisationszeit kleiner als 12 Jahre ist. Die ökonomischen und ökologischen Ergebnisse aller Varianten werden unterschiedlichen krankenhausspezifischen Nutzungen gegenübergestellt, diskutiert und vom Verfasser für das Neubauprojekt interpretiert. Nach der Variantensimulation stellt sich das Ergebnis ein, dass für die spezifische Krankenhausnutzung des Neubauprojektes mit der Vorzugsvariante mindestens 10 % des Gesamtstrombedarfes durch BIPV abgedeckt werden kann bei einer Amortisationszeit von 26 Jahren. Der durch die Herleitung der Berechnung entworfene Leitfaden ist ein übergeordnetes Ziel dieser Arbeit. Das eigentliche Neubauprojekt dient lediglich als Anschauungsbeispiel für den Leitfaden und dessen hergeleitete Berechnungsmethodik. An BIPV im Krankenhausbau interessierte Planer, Ingenieure und Architekten können den Leitfaden in einer Projektentstehung analog anwenden und als Hilfestellung für Potentialabschätzungen und Machbarkeitsstudien nutzen. Die Arbeit wird somit zu einem Mehrwert für Anwender im modernen Krankenhausbau zur Nutzung der Gebäudehülle für regenerative Eigenstromerzeugung.

Large contiguous building complexes offer good utilization possibilities for building integrated photovoltaics (BIPV) due to their large building envelope. In the present work, the application and impact of photovoltaics in the context of hospital construction is examined. After an short explaining of technology, systems and applications of BIPV in the theoretical part of the thesis, the author then presents Austrian and international best practice projects in hospital construction. The main part of the work is dedicated to a concrete new construction project. On the basis of competition documents and existing area data, a preferred variant with optimized cost / yield performance for own power generation with BIPV is derived by means of variant simulation. In the method chapter, the new building project is presented, the different variants discussed and the calculation methodology explained. The economic effects are calculated as a net present value calculation and the ecological effects as a calculation of the savings of CO2 equivalents. It also determines what proportion of total electrical energy consumption can be covered by BIPV in this specific use hospital and what payback period is calculated by dynamic calculation. Before the calculation, the assumption was made that a preferred variant with optimized cost / yield performance covers at least 3% of the total electricity consumption by own power generation and the payback period is less than 12 years. The economic and ecological results of all variants are compared to different hospital-specific uses, discussed and interpreted by the author for the new building project. According to the variant simulation, the result is that for the specific hospital use of the new construction project with the preferred variant, at least 10% of the total electricity requirement can be covered by BIPV with a payback period of 26 years. The guide designed by deriving the calculation is an overall goal of this work. The actual new building project merely serves as an illustrative example of the guideline and its derived calculation methodology. Planners, engineers and architects who are interested in BIPV in hospital construction can apply the guideline in a project development analogously and use it as an aid for potential assessments and feasibility studies. The work thus becomes an added value for users in modern hospital construction for the use of the building envelope for regenerative own power generation.