Bauen

Der Erweiterungsbau B von Osten aus gesehen. (Foto: Kurt Fuchs)

11.07.2019

Freie plastische Form

Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen: Erweiterungsbau B

In den letzten Jahren ist die Mitarbeiterzahl des Fraunhofer IISB in Erlangen weiter angestiegen. Heute forschen und arbeiten am Institut rund 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, hinzu kommen zahlreiche Studierende. 2012 wurde ein erster Erweiterungsbau seiner Bestimmung übergeben. Rund sieben Jahre später erhält das Institut jetzt seine zweite Erweiterung. Auf 4000 Quadratmetern Grundfläche – davon die Hälfte Nutzfläche – entstand der dringend benötigte Raum für über 50 neue Arbeitsplätze mitsamt Laboreinrichtungen. Am 8. Juli 2019 eröffnete Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger (FW) offiziell den Erweiterungsbau B.

Das Fraunhofer IISB ist eine der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Leistungselektronik in Europa. Der neue Erweiterungsbau wird schwerpunktmäßig für die Entwicklung modernster leistungselektronischer Systeme für Energieversorgung und Elektromobilität genutzt. Ein weiterer Fokus liegt auf der Erforschung und Erprobung komplexer Energieinfrastrukturen im Industriemaßstab.

Der Energiebedarf einer Hochtechnologie-Infrastruktur wie am Fraunhofer IISB ist vergleichbar mit der eines kleinen bis mittleren Unternehmens. Für die Erzeugung von Kälte und Wärme, Druckluft, Vakuum und Reinstwasser sowie den Betrieb der Infrastruktur und der Prozessgeräte werden große Mengen vor allem elektrischer Energie benötigt, auch treten im Betrieb große Lastspitzen auf. Der verantwortungsvolle Umgang mit Energie – und damit eine CO2-Reduzierung – ist für das Fraunhofer IISB ein zentraler Punkt sowohl im Betrieb als auch bei seinen Forschungsthemen. Das Institutsgebäude selbst dient hierbei als Demonstrations- und Testplattform und bietet dafür beste Voraussetzungen.

Blockheizkraftwerk

Neben modernen Laboren und Büroflächen eröffnet insbesondere die technische Infrastruktur breite Möglichkeiten für Energieforschung. So ist der Bau auf eine möglichst effiziente Kopplung verschiedener Energieformen und -träger und für die Nutzung regenerativer Energiequellen ausgelegt. Das Gebäude verfügt über ein Blockheizkraftwerk und verschiedene Kälte-, Wärme- sowie elektrochemische Batteriespeicher. Die Vernetzung der elektrischen Systeme, besonders für Energieerzeugung und -speicherung, erfolgt mittels eines lokalen Hochleistungs-Gleichstromnetzes, inklusive Gleichstrom-Schnellladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Als Besonderheit ist die in den Bau integrierte Mittelspannungsprüfhalle mit separater Schaltwarte zu nennen, die beispielsweise für die Entwicklung und Erprobung von Technologien im Mittelspannungsbereich und für kommende Smart Grids genutzt wird.

Ein umfassendes Energiemonitoringsystem mit mehr als 80 Messsystemen für Energieflussbetrachtungen, die Einbeziehung von Wetterdaten und innovativen Algorithmen unter Einsatz künstlicher Intelligenz unterstützen den optimalen Betrieb der Gesamtinfrastruktur. Eine DC-Verteilung mit spezieller Schutzausstattung für die Gleichstromversorgung der Labore und Arbeitsräume gehört zur Grundausstattung. Ein spezielles Gleichstrom-Testfeld im zweiten Obergeschoss übernimmt die Versorgung der Büroarbeitsplätze für 36 Räume.

Diese und etliche weitere ausstattungstechnische Maßnahmen machen das Fraunhofer IISB zu einem maximal flexiblen, energietechnischen Reallabor für die Untersuchung aktueller und zukünftiger energiewissenschaftlicher Fragestellungen. Trotzdem ist die Betriebssicherheit der umfangreichen Prozesstechnik am Institut garantiert. Die hier gewonnenen Erkenntnisse und Entwicklungen sind auf beliebige andere Energieinfrastrukturen in den Bereichen Industrie, Gewerbe und Quartier übertragbar.

Die architektonische Herausforderung war die Umsetzung eines komplexen Raumprogramms mit sehr gegensätzlichen Aufgaben in einem kompakten Baukörper. Der Erweiterungsbau B besetzt als freie plastische Form den südlichen Grundstücksanteil und schließt barrierefrei – unter Aufnahme der bestehenden Geschosshöhen – an den Erweiterungsbau A an. Der Grundriss des Neubaus entwickelt sich Z-förmig aus der ersten Erweiterung entlang der westlichen Grundstücksgrenze bis zur südöstlich gelegenen Schottkystraße.

Im Untergeschoss des neuen Gebäudes liegen die Technikzentrale der Haustechnik, Lagerräume und Labore, aber auch Arbeitsräume. Im Erdgeschoss befinden sich ausschließlich Arbeitsräume und Werkstätten einzelner Abteilungen des Instituts sowie die zweigeschossige Mittelspannungshalle.

Im ersten Obergeschoss sind weitere Arbeitsräume, Büros und der „Micro-Grid“-Demonstrationsraum zur Demonstration und Präsentation von Gleichstrom-Anwendungen gelegen. Im zweiten Obergeschoss konzentrieren sich Büros und Nebenräume für Mitarbeiter und Gastwissenschaftler und ein Besprechungsraum. Highlight im zweiten Obergeschoss ist der Lothar-Frey-Saal, ein nach dem letzten Institutsleiter benannter, großzügiger Vortragsraum mit Freiluftterrasse.

Die zentrale Verbindung aller Bereiche und Ebenen ist das großzügige, offene und über Oberlichter belichtete Treppenhaus. Hier bündeln sich horizontale und vertikale Erschließungen und bilden das Herz des Gebäudes. Die gewandelte Treppe vom Eingang bis in das zweite Obergeschoss bietet einen direkten Zugang zu den Vortrags- und Besprechungsräumen, ohne dabei die angrenzenden Labor- und Arbeitsbereiche zu stören.

2022 weiße Kreise

Für den Erweiterungsbau B hat die Bildhauerin Afra Dopfer ein rechteckiges Feld entworfen, das als Terrazzoarbeit in den Gebäudeboden im Treppenhaus eingebettet ist. Grundsätzlich betrachtet Dopfer den Raum als Material künstlerischer Arbeit. Nach ihrer Auffassung wird ein Raum nicht nur durch bloße Anschauung begriffen, sondern in erster Linie durch Benutzung und Erfahrung. Das Bodenfeld besteht aus 2022 weißen Kreisen und die Kreise sind so positioniert, dass sich – je nach Blickwinkel – immer neue Formen und Muster ergeben. Selbst zwei dicht nebeneinanderstehende Menschen würden nicht dasselbe sehen. So entsteht eine neue Raumgeometrie, die die Grenzen und die Form des Raums visuell infrage stellt.

Die Fassade des Gebäudes besteht aus Aluminiumblech. Mit der Ausführung einer Profilblechverkleidung wird der Labor- und Werkstattcharakter des ersten, bestehenden Erweiterungsbaus aufgegriffen und in die gewählte Fassadenbekleidung übersetzt. Die individuelle Kantung der Fassadenbleche und eine hochwertige Eloxaloberfläche veredeln das robuste und strapazierfähige Erscheinungsbild der Aluminiumverkleidung. Die horizontale Strukturierung der Fassade sowie die Einfassung der Öffnungen erfolgt durch zusätzlich adaptierte Metallbleche. Abhängig von Sonnenstand und Wetterlage sorgen die diffusen Reflexionen auf den unterschiedlich gewinkelten Flächen der Fassadenverkleidung für subtile, aber dennoch deutlich wahrnehmbare Veränderungen im äußeren Erscheinungsbild des Baus.

An den Süd- und Ostfassaden bildet die Profilblechfassade durch ihre individuellen Lochungen im Bereich der Fensterbänder den statischen Sonnenschutz. Durch die Verwendung von hochwertiger Dreifach-Sonnenschutzverglasung kann auf einen außenliegenden Sonnenschutz verzichtet werden. Zur Erhöhung des Nutzungskomforts wurde zusätzlich ein außenliegender Sonnenschutz für die Büroräume entlang der Süd- und Ostfassaden ergänzt.

Die Tragkonstruktion ist in konventioneller Stahlbetonmassivbauweise erstellt. Die Anordnung der Wände erfolgte auf Grundlage der geplanten Raumeinteilung. Die Anzahl der tragenden Wände wurde aus Gründen der Flexibilität auf ein statisch nötiges Minimum reduziert. Eine Besonderheit ist die hohe Nutzlast für Gabelstaplerverkehr und Lkw-Anfahrt in der Mittelspannungshalle.

Der neue Erweiterungsbau liegt kompakt und im direkten Anschluss an den Baubestand. Die Feuerwehrumfahrt und die geforderten Feuerwehraufstellflächen sind jetzt direkt an die Schottkystraße angeschlossen. Auf dem östlichen Teil des Grundstücks sind Pkw-Stellflächen und Fußwege ausgewiesen. Versickerungsfähige Oberflächen aus Betonsteinen und eine intensive Begrünung der Freiflächen ergänzen die Gestaltung. Auch sind hier Wertstoffsammelcontainer, Flächen für Laborcontainer, zum Beispiel für spezielle Großbatterien, und Gleichstrom-Schnellladesäulen für Elektrofahrzeuge zu finden.

Die Außenanlagengestaltung zwischen Gebäudebestand und dem Neubau ist auf die Höhenentwicklung des Geländes abgestimmt. Dabei wurde die vorhandene Zufahrt zu den Bestandgebäuden wiederhergestellt. Der ehemalige überdachte Müllplatz ist für weitere Fahrradstellflächen umgebaut worden, mit kurzen Wegen der Mitarbeiter zu den Gebäudezugängen. Eine attraktive Beleuchtung ergänzt die Wegeführung, die zudem mit einer neuen Beschilderung ausgestattet ist.

Der Erweiterungsbau wurde je zur Hälfte aus Mitteln des Freistaats Bayern und des Bundes finanziert.  (Thomas Richter)

(Das Treppenhaus mit den 2022 weißen Kriesen und das Blockheizkraftwerk - Fotos: Kurt Fuchs)

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