Evangelisch-Lutherische Kirchgemeinde, 99195 Riethnordhausen

                                              

 

                                              

 

 

 

 

 

Photovoltaik-Demonstrationsanlage

Kirche St. Bonifatius in Riethnordhausen

 

 

 

 

Abschlußbericht

über ein im Rahmen der Förderinitiative

„Kirchengemeinden für die Sonnenenergie“

von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördertes Projekt

 

AZ 15504/05

 

 

 

von

 

 

Pfarrer Polney (Kirchenvorstand) und

Christoph Schwarzkopf (Architekt)

 

 

 

Erfurt

Juni 2003


DIE ANLAGE

 

Die Flächenbelegung der Solarmodule ist in der nachfolgenden Abbildung aufgeschlüsselt. Die Gesamtleistung der Photovoltaikanlage beträgt 25,5 kWP.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Kirche St. Bonifatius von Südosten mit Photovoltaikbelegung auf der Südseite des Daches und am Ostgiebel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solarmodul, verspiegeltes Glas, abgeklebte Ableitungen, hinterklebt mit schwarzer Tetlarfolie

 

 


 

 

Schaltplan Photovoltaikanlage

 

 

 


Technische Daten – Sunnyboy 3000

 

Eingangsgrößen

Empfohlene max. PV-Leistung

PPV

4100 Wp

Max. DC-Leistung

PDC, max

2770 W

Max. DC-Spannung

UDC, max

600 V

DC-Spannungsbereich, MPPT

UPV

268 V ... 600V

Max. DC-Eingangsstrom

IPV, max

12 A

DC-Spannungsrippel

USS

< 10%

Max. Stringanzahl (parallel)

 

3

DC-Trenneinrichtung

 

Multi-Contact-Steckverbinder

Thermisch überwachte Varistoren

 

ja

Erdschlussüberwachung

 

ja

Verpolungsschutz

 

ja


Ausgangsgrößen

Max. AC-Leistung

 

3000 W

AC-Nennleistung

 

2600 W

Klirrfaktor

 

< 4%

Arbeitsbereich Netzspannung

UAC

198 V - 251 V

programmierbar von

 

180 V - 265 V

Netzfrequenz

fAC

49,8 Hz - 50,2 Hz

Phasenverschiebungswinkel

Cos-Phi

Kurzschlussfestigkeit

 

ja

Netzanschluss

 

AC-Steckverbinder

Wirkungsgrad

Max. Wirkungsgrad

 

95%

Euro-eta

 

93,6%

Leistungsaufnahme

Eigenverbrauch bei Betrieb

 

< 7 W

Eigenverbrauch im Nachtbetrieb

 

0,25 W

Normen

EMV

 

EN 50081,T.1
EN 50082,T.1

Netzrückwirkungen

 

EN 61000-3-2

Netzüberwachung

 

DIN VDE 126

Niederspannungsrichtlinie

 

EN 50178; EN 60146, Teil 1-1

Schutzart

nach DIN EN 60529

 

IP 65

Mechanische Größen

Breite

 

434 mm

Höhe

 

295 mm

Tiefe

 

214 mm

Gewicht

 

ca. 31 kg

Umgebungsbedingungen

Temperaturbereich

 

-25°C bis 65°C

Relative Luftfeuchtigkeit

 

0 ... 100%, Kl. 3K6


Technische Daten – Sunnyboy 2500

 

Eingangsgrößen

Empfohlene max. PV-Leistung

PPV

3450 Wp

Max. DC-Leistung

PDC, max

2375 W

Max. DC-Spannung

UDC, max

600 V

DC-Spannungsbereich, MPPT

UPV

600 V ... 224V

Max. DC-Eingangsstrom

IPV, max

12 A

DC-Spannungsrippel

USS

< 10%

Max. Stringanzahl (parallel)

 

3

DC-Trenneinrichtung

 

Multi-Contact-Steckverbinder

Thermisch überwachte Varistoren

 

ja

Erdschlussüberwachung

 

ja

Verpolungsschutz

 

ja

Ausgangsgrößen

Max. AC-Leistung

 

2500 W

AC-Nennleistung

 

2200 W

Klirrfaktor

 

< 4%

Arbeitsbereich Netzspannung

UAC

198 V - 251 V

programmierbar von

 

180 V - 265 V

Netzfrequenz

fAC

49,8 Hz - 50,2 Hz

Phasenverschiebungswinkel

Cos-Phi

Kurzschlussfestigkeit

 

ja

Netzanschluss

 

AC-Steckverbinder

Wirkungsgrad

Max. Wirkungsgrad

 

94,1%

Euro-eta

 

93,2%

Leistungsaufnahme

Eigenverbrauch bei Betrieb

 

< 7 W

Eigenverbrauch im Nachtbetrieb

 

0,25 W

Normen

EMV

 

EN 50081,T.1
EN 50082,T.1

Netzrückwirkungen

 

EN 61000-3-2

Netzüberwachung

 

DIN VDE 126

Niederspannungsrichtlinie

 

EN 50178; EN 60146, Teil 1-1

Schutzart

nach DIN EN 60529

 

IP 65

Mechanische Größen

Breite

 

434 mm

Höhe

 

295 mm

Tiefe

 

214 mm

Gewicht

 

ca. 30 kg

Umgebungsbedingungen

Temperaturbereich

 

-25°C bis 60°C

Relative Luftfeuchtigkeit

 

0 ... 100%, Kl. 3K6

 

 


anhang 1 - Monitoring/Visualisierung

 

In dem Verbindungsbau zum Turm befindet sich eine Anzeigetafel, welche

über die aktuellen Meßdaten der Solaranlage informiert.

 

Auf der Anzeigetafel wird auf der oberen Anzeige der aktuelle Wert der Einstrahlungsleistung in W/m² und auf der darunterliegenden Anzeige wird die derzeitige Einspeiseleistung in kWh angezeigt. In der untersten, 6-stelligen Anzeige ist die seit Inbetriebnahme der Anlage erzeugte Energiemenge in kWh abzulesen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Anzeigetafel von Süden

 

 


 

anhang 3 – Fotodokumentation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ansicht der Kirche von Südwesten

 

 

 


 

 

Kirche von Osten mit den Modulen am Giebel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kirche von Nordosten mit Photovoltaik-Modulen am Ostgiebel und optisch gleichen Modulen auf dem Norddach

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

montierte Module auf dem Süddach, entspiegeltes Glas


 

 

 

 

 

 

 

Photovoltaik-Nachbildung auf dem Norddach

      

 

 

anhang 4 – VERANSTALTUNGEN UND FÜHRUNGEN

 



anhang 5 - Baubeschreibung

 


Einführung - Geschichte

 

Am 21.10.01 wurde das Kirchenschiff der St.-Bonifatiuskirche in Riethnordhausen eingeweiht. Der Neubau ersetzt das durch einen Brand vor 5 Jahren zerstörte Gotteshaus, von dem nur der Turm wieder aufgebaut wurde. (Planung und Bauleitung: Architekt Lindemann, Weimar).

Der Neubau ruht teilweise auf den Fundamenten des Vorgängergebäudes, der barocken Kirche. Archäologische Forschungen ergaben, daß es vor dieser bereits  2 Kirchbauten an dieser Stelle gegeben hat, deren Geschichte bis in das 10. Jahrhundert reicht, was eine Gründung durch Bonifatius denkbar erscheinen läßt. Vermutlich nach Beschädigungen des 30jährigen Krieges wurde 1734 das Kirchenschiff abgerissen und an den Turm des 15.Jh. ein neues Schiff nach Planung des Eisenacher herzoglichen Baumeisters Kretschmar errichtet. Dieses hatte über 1.000 Sitzplätze – die Kirchgemeinde hat heute ca. 500 Gemeindeglieder.

Das war der Grund, daß anstelle der anfänglichen Überlegung, das alte Schiff nach dem Brand wiederzuerrichten, die Einsicht kam, daß für die heutige Gemeinde auch ein zeitgemäßes Bauwerk sinnvoll wäre.

 

 

Planungsvorgaben der Kirchgemeinde für das Kirchenschiff

 

In den Vorgaben zum Verhandlungsverfahren hieß es:

Der Verlust wird zunehmend  auch als eine Chance gesehen, neue Räume schaffen zu können, die  den sich seit der Säkularisierung stark verändernden gemeinschaftlichen und individuellen Bedürfnissen besser gerecht werden.

Mit der Beibehaltung des bisherigen Standortes und der Entscheidung für den Wiederaufbau des Kirchturmes in seiner historischen Gestalt werden die Bezüge zur Tradition bewußt zum Ausdruck gebracht. ...

 

Drei verschiedene Raumgrößen mit Kapazitäten von 40, 100 und 200 Sitzplätzen erscheinen zur Durchführung der genannten Veranstaltungen ausreichend. Der "Hauptraum" mit 40 Sitzplätzen soll vorrangig für den sonntäglichen Gottesdienst genutzt werden. Zentrum dieses Raumes bilden ein raumprägendes Kreuz, der Taufstein und der Altar.

Durch Erweiterung des Hauptraumes mit anderen Räumen sollen die größeren  Sitzkapazitäten additiv realisiert werden können und dabei eine räumliche Einheit bilden. Von allen Sitzplätzen aus muß das Zentrum mit Kreuz, Taufstein und Altar gut sichtbar sein. Der Zugang zum Zentrum soll über einen Mittelgang erfolgen. 

Darüber hinaus sind Nebenräume erforderlich: Sakristei / Teeküche / Toiletten /Wirtschaftsraum / Garderobe evtl. im Foyer...
Der die Kirche umgebende Friedhof ist schon von alters her ein Ort, an dem Menschen Ruhe und Stille suchen und finden können. An allen Stellen des Friedhofsgeländes, selbst an den Hängen (außerhalb der jetzigen Friedhofsmauern) und im alten Kircheninnenraum, sind Grabstätten zu finden. Neuanpflanzungen in den letzten Jahren haben die Anhöhe (Kirche und Friedhof)  für viele Anwohner auch zu einem Ort der Begegnung werden lassen, der er wohl auch in der Zukunft bleiben wird und bleiben soll. Umbettungen in größerem Umfang sind wegen des Kirchenbaus nicht vorgesehen.

Die Kirche im Zentrum des Friedhofs macht die Zusammengehörigkeit der Lebenden und Toten vor Gott ganz deutlich.

 

 

Planungsprozeß

 

Aufgrund eines Stegreifentwurfes in einem Verhandlungsverfahren wurde ein Weimarer Architekturbüro gefunden, das geeignet schien, die Wünsche der Kirchgemeinde zu erfüllen.

Einer Synthese aus dessen Planung für das Kirchenschiff und dem wiederaufgebautem Turm, der im Juni 1998 eingeweiht wurde, lehnten die Denkmalbehörden ab und verlangten stattdessen eine vollständige Rekonstruktion des Äußeren. Die ohnehin nicht einfache Aufgabe für die Kirchgemeinde wurde so noch schwieriger. Sie sah zunächst eine Hoffnung in der Trennung von den bis dahin planenden Architekten.

 

Die Kirchgemeinde beauftragte dann die Architekten Christoph Schwarzkopf (Erfurt) in Arbeitsgemeinschaft mit dem Münchner Architekten Walter Schinzel mit der Planung. Nach weiteren zähen Verhandlungen mit den Denkmalbehörden über die Möglichkeit eines Neubaues anstelle der Ruinenmauern des Schiffes, entschied der Gemeindekirchenrat, die Brandruine im Sommer 1999 abreißen zu lassen.

 

 

Der Neubau

 

Für den Neubau des Schiffes hatten wir die Vorgaben der Bauherrin und der Denkmalbehörden zu vereinbaren.

So entstand ein ruhiges Äußeres, obwohl das Innere überaus flexibel nutzbar sein wird: Dem Gottesdienstraum mit 40 Plätzen im Osten sind westlich drei Räume zuschaltbar, die auch untereinander, bis zu einem Saal mit 100 Plätzen, vereint werden können. Unter der Kirche waren die Fundamente von drei Vorgängerbauten zu erhalten, auf dem Dach eine Photovoltaikanlage zu integrieren.


Konstruktion

 

Das Fundament des barocken Vorgängerbaus wurde in die Frostschürze der Bodenplatte einbezogen. Die ziegelausgefachte Stahlkonstruktion der Außenwände erhielt außen eine Mineralfaserdämmung und eine Terrakottavorsatzschale mit Hinterlüftung. Die Dämmung ist auch über die Stahlkonstruktion des Daches weitergeführt. So befindet sich die gesamte Stahlkonstruktion vollständig im Warmen und ist Temperaturschwankungen nicht unmittelbar ausgesetzt.

Die Innenseite der Außenwände bildet eine Gipsfaserplattenschale, hinter der sich eine zweischalige Wandheizung verbirgt.

Große Metallfensterflächen geben den Räumen helles Licht.

Furnierte Mobilwände gestatten die flexible Nutzung der dem Gottesdienstraum angelagerten bzw. in ihn „hineingeschobenen“ Gemeinderäume.

Die Kirche schließt an den vorher wieder aufgebauten Turm mit einer gläsernen „Fuge“ an.

 

 

Grundriß und Innenraum

 

Die Kirche bildet im Grundriss ein Kreuz. Der „Ostarm“ des Kreuzes bildet den Gottesdienstraum mit 40 Plätzen. Das ähnlich einer Apsis nach außen gewölbte Fenster an der Ostseite ist nach einem Entwurf des Wernigeröder Künstlers Günther Grohs farbig verglast. Er schuf auch das Kreuz über dem Altar. Der romanische Taufstein, der um 1840 auf einem Riethnordhäuser Acker gefunden wurde, diente lange Zeit im Pfarrhof als Wasserbecken und wurde nun im Kirchenraum wieder aufgestellt. Altar, Pult und Untergestell des Taufsteins wurden nach Entwurf von Christoph Schwarzkopf gefertigt.

 

Im Norden und Süden  befinden sich als „Kreuzarme“ jeweils ein Gemeinderaum. Diese können dem Kirchsaal nach Bedarf zugeschaltet werden. Der Raum in der Mitte des „Kreuzes“ kann durch Öffnen von Schiebewänden sowohl mit dem Gottesdienstraum im Osten als auch mit den Gemeinderäumen verbunden werden. Für größere Gottesdienste bilden alle vier Räume gemeinsam einen Kirchsaal für 200 Besucher.

Alle Räume werden vom westlich gelegenen Foyer erschlossen. Im Westen schließen an dieses Teeküche, Garderobe, Toiletten und der Zugang zum Erdgeschoß des Turmes an. Im Foyer gelangt man über zwei Treppen auf eine Brücke. Sie führt im Osten auf die Orgel- und Chorempore, im Westen zum Turm und zwei Lagerräumen.

Auf der Empore wurde jetzt eine Orgel der Waltershäuser Orgelbau GmbH eingebaut.


Dach und Photovoltaikanlage

 

Eines der Ziele war, mit dem Bau die Umwelt möglichst wenig zu beeinträchtigen. Vor allem wegen der kurzen Planungsfrist – der Vorentwurf entstand im Oktober 1999 – konnten nicht alle Träume in Erfüllung gehen. Realisiert wurde u.a. die Photovoltaikanlage, die am 12. August 2001 in Betrieb genommen wurde. Für die Kirche entwickelten wir gemeinsam mit der Errichterfirma, FEG GmbH Sömmerda und dem Büro Steinigeweg, Weimar, eine eigenständige Lösung, die in ihrem Erscheinungsbild auf das Schieferdach des Turmes abgestimmt ist. Es sollte aus denkmalpflegerischen und ästhetischen Gesichtspunkten vermieden werden, daß sich die Module der Photovoltaikanlage farblich von der auf dem Turm befindlichen Schiefedachdeckung unterscheiden.

 

 

 

 

 

 

 

Nachstehend sollen einige andere Beispiele im Vergleich zu der in Riednordhausen realisierten Anlage aufzeigen, wie schlecht unserer Einschätzung nach Photovoltaikmodule auf Dächern wirken können, wenn sie nicht auf das Umfeld abgestimmt werden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Photovoltaikanlage in Riethnordhausen wurde auf der Südseite des Daches und am Ostgiebel ausgeführt. Um auf der Nordseite des Daches die gleiche optische Wirkung zu erzielen, wurde neben Verwendung identischer Glaselemente auch das gleiche Befestigungssystem benutzt.

Die eigens gefertigten Module bestehen aus fein genopptem Glas, auf das auf der Rückseite die monokristallinen Zellen auflaminiert sind. Die Ableitungen der Zellen sind schwarz abgeklebt. Die Glastafeln sind zudem mit anthrazitfarbener Tettlarfolie hinterklebt. So entstand eine matt glänzende Fläche, die sich dem Schiefer des Turmes sehr gut anpasst.

Absichtlich wurde darauf verzichtet, die Photovoltaikanlage gleichzeitig wasserführend auszubilden. So können defekte Module ausgetauscht werden, ohne die Funktion des Daches zu beeinträchtigen. Das Dach ist mehrschichtig ausgebildet: Auf die Stahlkonstruktion sind Baufurnierplatten geschraubt, hierauf befinden sich Dampfsperre und Mineralfaserdämmung mit Hinterlüftung. Die „Wetterhaut“ bildet eine Zinkblech-Leistendeckung. Deren Leisten dienen als Unterlage für die Halterungskonstruktion der Photovoltaikmodule – bzw. der Dummies auf der Nord- und Westseite des Daches. Die rahmenlosen Module wurden mit je 4 Halterungen auf der Unterkonstruktion verankert. Die Fugen zwischen den Modulen wurden sehr klein gehalten (max. 1,5 cm), um ein geschlossenes Erscheinungsbild der Dachfläche zu erzielen.

 

Die Photovoltaikanlage ist auf eine maximale Leistung von 25 kW ausgelegt. Sie erzeugt jährlich etwa 20.000 kWh Strom, der in das Netz eingespeist wird.

Die einschließlich erforderlicher Zusatzkonstruktionen etwa 600.000,- DM teure Anlage wurde mit Mitteln der Bundesstiftung Umwelt und des Landes Thüringen gefördert.

 

 

Außenanlagen

 

Die Außenanlagen wurden 2002 nach Angaben der Kirchgemeinde hergestellt.

 

 

Baukosten

 

Ohne den Wiederaufbau des Turmes, der nicht zu unserem Planungsauftrag gehörte, belaufen sich die Baukosten einschließlich Baunebenkosten auf 2 Millionen Euro.


anhang 5 - Architektenpläne

 

 



 

 

 

 

bauablauf/Finanzierung

 

 

 

 

Bauablauf

 

Montage Stahlbau                                 Oktober 2000

 

Montage Unterdach

                   Tragkonstruktion                    Dezember 2000/Juni 2001

 

Montage Photovoltaik                           Juli/August 2001

 

 

 

 

Finanzierung

 

Die etwa 600.000,- DM teure Photovoltaikanlage mit Monitoring-System einschließlich erforderlicher Zusatzkonstruktionen wurde mit Mitteln der Bundesstiftung Umwelt und des Landes Thüringen in Höhe von 300.000,- DM gefördert. Die erforderlichen Eigenmittel wurden aus der Versicherungssumme aufgebracht.