Polpaico Agrivoltaico

Betreut wurden Thesis und Projekt von den chilenischen Professoren Rodrigo Pérez de Arce und Emilio de la Cerda, die das Entwurfsstudio Mat Building und die Strukturen des ländlichen Territoriums leiteten.

Der Fokus lag auf dem ländlichen Raum im zentralen Chile. Dort entstanden im Laufe des 17. bis 19. Jahrhunderts zahlreiche sogenannte casas patronales, jene Bauten, die im kolonial geprägten Chile als Wohnsitz der landwirtschaftlichen Großgrundbesitzer genauso wie als soziokultureller Treffpunkt der Landarbeiter dienten. Die einfache Bauweise, meist bestehend aus einer simplen Enfilade aneinandergereihter Räume, begrenzt von ein- oder beidseitigen überdachten Korridoren, bedient sich lokal verfügbarer Materialien wie Lehm, Holz und Keramik. Die Gebäudetypologie ist durch ihre horizontale Ausbreitung und zumeist rechtwinklig angelegte Gebäudekomplexe charakterisiert, die sich um einen oder mehrere Patios entwickeln, die häufig parkähnlich gestaltet wurden.

Heutzutage stehen viele casas patronales leer und verfallen zunehmend. Die Ursachen sind multifaktoriell: Demographische Entwicklungen und wie die Urbanisierung und die starke Zentralisierung sorgt in Chile für Abwanderung im ländlichen Raum. Die Nutzung, für welche die Gebäude ursprünglich errichtet wurden, ist durch den Niedergang der riesigen landwirtschaftlichen Haciendas nicht mehr gegeben, die ehemaligen Ländereien wurden durch Agrar-Reformen vielfach parzelliert, repräsentative Landsitze wurden obsolet. Auch die Konstruktionsmethode der Häuser stellte sich im Lauf der Jahrhunderte als zu fragil und nicht den chilenischen Gegebenheiten angepasst heraus: Unbewehrte Wände aus Stampflehm oder Lehmziegeln haben den heftigen Erdbeben im seismisch aktiven Chile trotz ihrer Stärke von mindestens 60 cm wenig entgegenzusetzen.

Dies stellt ein Dilemma dar: Die Denkmalpflege möchte die Bauten als historische Zeugnisse von hoher räumlicher Qualität bewahren, während die Gesetzgebung den verwendeten Materialien im Erdbebenfall ein wahrscheinliches Versagen attestiert, Neubauten mit Lehm verbietet und Sanierungen, Umbauten oder Wiederaufbauten nur unter sehr strengen Vorgaben erlaubt. Doch eine der größten Schwierigkeiten ist es ohnehin, eine adäquate Nutzung in abgelegenen Gegenden zu finden. Das war die Aufgabe meiner Masterarbeit: Anhand eines konkreten Beispiels zukunftsfähige Lösungen für all diese Herausforderungen zu finden.

Die Geschichte der Casa Patronal Polpaico lässt sich bis ins frühe 17. Jahrhundert zurückverfolgen. Aufgrund fehlender finanzieller Mittel hat die Eigentümerfamilie den Gebäudekomplex seit dem Erdbeben von 1985 nicht mehr instandgesetzt. Die konstruktiven Elemente des Gebäudes sind seitdem kontinuierlich verfallen, manche Gebäudeflügel sind komplett eingestürzt und zwischen den rechtwinklig angeordneten Lehmwänden wie in der Kapelle klaffen tiefe Risse. Auch der einst prächtige Park vor dem Haupteingang und der palmenbestandene Innenhof sind über die Jahrzehnte komplett vertrocknet.

Mein Nutzungskonzept basiert auf der historisch landwirtschaftlichen Nutzung des Geländes. Die Felder wurden 2014 final aufgelassen, da die stetig sinkenden Niederschlagsmengen eine künstliche Bewässerung unter der prallen Sonne Chiles zu aufwendig und kostintensiv machten. Der Besitzer der Hacienda verpachtet einen Teil seiner Äcker an einen großen Energiekonzern, der auf der Fläche einen Solarpark errichtete.

Das brachte mich auf den Gedanken, alt und neu zu kombinieren. Agri-Photovoltaik beschreibt die innovative Technologie, über landwirtschaftlich genutzten Feldern eine PV-Anlage zur Stromgewinnung zu installieren und dadurch eine doppelte Bodennutzung zu ermöglichen. Im Kontext von Polpaico ist diese Maßnahme aus mehreren Gründen sinnvoll: Die starke Sonneneinstrahlung generiert in der Hauptstadtregion benötigte Energie, während die Nutzpflanzen durch den Schatten und die geringere Verdunstung durch die PV-Elemente vor dem Austrocknen geschützt werden.

Die Agri-PV-Technologie wird in Chile bisher nur im Rahmen kleinster Testfelder erprobt. Daraus leitet sich mein Konzept ab: Ein experimenteller Agri-PV-Campus als Reallabor. Die verbleibenden 50 ha der ehemaligen Hacienda werden wieder besät und bewirtschaftet, hierbei kommen traditionelle Anbaumethoden und zeitgenössische Konzepte wie Pixel Farming zum Einsatz. Darüber werden Photovoltaik-Elemente in unterschiedlichen Dimensionen aufgebaut: Vom bodennah installierten Einzelmodul bis zur aufgeständerten Großanlage. Der Campus dient als universitäre Ideenwerkstatt, um die Synergieeffekte zwischen Energiegewinnung und Landwirtschaft zu erforschen und die Wirksamkeit solcher Anlagen im lokalen Klima zu untersuchen.

Die casa patronal von Polpaico bietet den passenden baulichen Rahmen, um die Nutzungen eines Forschungscampus aufzunehmen. Gleichzeitig kann eine renommierte Universität als Betreiberin Ressourcen auftreiben, um die Instandsetzung zu finanzieren, und gleichermaßen dafür sorgen, dass Leben in das ungenutzte Areal einkehrt.

Die halbwegs intakten, ähnlich großen Räume des Gebäudes sind wie an einer Kette aufgereiht und lassen sich als Unterrichts- oder Lernräume, Kleinlabore oder zu Verwaltungszwecken nutzen. Die Kapelle mit ihrer repräsentativen Raumhöhe ist prädestiniert für eine Umnutzung als Bibliothek, während der zerstörte Nordflügel mit größer angelegten Räumen als Cafeteria wiederaufgebaut wird. Die Patios bieten Platz für Lern- wie Freizeitaktivitäten.

Um hochtechnologisierte Labortätigkeiten zu ermöglichen, wird jedoch mehr Platz benötigt. Eine große Halle steht als Abgrenzung der casona zu den Feldern an der Stelle, wo früher Ställe das Anwesen abgrenzten. Im nördlichen Bereich ist Platz für die landwirtschaftlichen Maschinen und Geräte, weiter südlich sind ins Gelände eingegrabene Großraumlabore, um Temperaturschwankungen zu minimieren und einen ebenerdigen Durchgang vom zentralen Patio zu den Testfeldern zu bieten.

Im Süden schließen hinter einem ruhigeren, privaten Patio zwei neue Gebäudeflügel mit Schlaf- und Gemeinschaftsräumen für bis zu 24 Forscher an. Im Norden bildet ein Pavillon den neuen Haupteingang, um interessierte Besucher in Ausstellungen über die Geschichte des Anwesens und die Nutzung für neue Technologien zu informieren. Neben dem reaktivierten Park, der als Treffpunkt der einheimischen Bevölkerung offensteht, fungiert eine Umspannstation als Blickfang an der Hauptstraße.

Die Konstruktion setzt auf eine Neuinterpretation der klassischen Lehmbauweise durch Strohballenwände und wird zum architektonischen Reallabor. Der Bestand mit seinen Lehmwänden wird durch Retrofit-Maßnahmen mit hölzernen Ringankern und Geogittern ertüchtigt, um zukünftigen Erdbeben standzuhalten. Sämtliche Wände der Neubauten sind aus Strohballen (240 x 120 x 70 cm) zusammengesetzt, deren Lehmputz zusammen mit Betonsockeln und geneigten Wellblechdächern das Erscheinungsbild der Gebäude prägt. Die Wandstärke von 120 cm macht zusätzliche Dämmung unnötig, die Konstruktion muss lediglich lückenlos verputzt und vor aufsteigender Feuchtigkeit geschützt sein. Die Unterkunftsräume setzen auf eine ähnliche Raumaufteilung wie im Bestand, während der Pavillon mit freistehenden Wänden und die Halle mit deutlich größeren Spannweiten spielt.

Die Wieder- und Umnutzung der Felder ist genauso experimentell wie die Bauweise: Auf dem Campus Polpaico Agrivoltaico wird an einer besseren Zukunft Chiles getüftelt.