Das 1985 gegründete Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB betreibt angewandte Forschung und Entwicklung in den beiden Geschäftsbereichen Halbleitertechnologie für die Mikro- und Nanoelektronik sowie Leistungselektronik. Bei mittlerweile 180 Mitarbeitern und einem Betriebshaushalt von rund 14 Millionen Euro jährlich stieß das 1994 eingeweihte Institutsgebäude kapazitiv an seine Grenzen, so dass am 3. Mai 2010 der Erste Spatenstich für eine Erweiterung erfolgte.
Die Büros, Elektroniklabors und Fahrzeugwerkstätten des am 30. März 2012 offiziell eröffneten Erweiterungsbaus werden in erster Linie für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich Leistungselektronische Systeme genutzt. Gleichzeitig werden im Hauptgebäude des Instituts zusätzliche Freiräume für die anderen Arbeitsgebiete des IISB geschaffen.
Das Fachgebiet Leistungselektronik ist gerade für die Zukunftsthemen Elektromobilität und nachhaltige Energieversorgung von größter technologischer Bedeutung. Durch moderne Leistungselektronik kann elektrische Energie sehr effizient gewandelt und verteilt werden. So lassen sich erhebliche Einsparungen im Energieverbrauch erzielen beziehungsweise Verluste minimieren, sei es in Haushalt und Büro, in der industriellen Produktion oder beim Transport von elektrischem Strom. Der anstehende Ausbau der Leitungsnetze zu so genannten Smart Grids erfordert ebenfalls neue leistungselektronische Lösungen. Ohne die Schlüsseltechnologie Leistungselektronik ist die von der Bundesregierung beschlossene Energiewende nicht möglich.

Eine Solaranlage
auf dem Dach

Entsprechend der fachlichen Nutzung umfasst die Ausstattung des Erweiterungsbaus neben Büros, vor allem Elektroniklabore und Fahrzeugwerkstätten. Unter anderem ist hier das „Anwendungszentrum für Gleichstromtechnik und hocheffiziente Stromversorgungslösungen von morgen“ des vom IISB koordinierten Fraunhofer-Innovationsclusters „Elektronik für nachhaltige Energienutzung“ angesiedelt.
Im Anwendungszentrum werden Möglichkeiten entwickelt und getestet, Teile des heutigen Wechselstromnetzes durch Gleichstromnetze zu ersetzen. Dadurch lassen sich unnötige Energieumwandlungsvorgänge und teure, ineffiziente Netzteile vermeiden. Daneben nutzen die Erlanger Wissenschaftler den neuen Gebäudekomplex zur Entwicklung von Leistungswandlern, Antriebseinheiten, Batteriesystemen, Ladegeräten und Gesamtfahrzeugkonzepten für Elektro- und Hybridautos.
Das Bestreben zur nachhaltigen Energienutzung schlägt sich auch in der Konzeption des Gebäudes und in der Nutzung selbst nieder. Durch die flexible Auslegung des Erweiterungsbaus können Eigenentwicklungen des Fraunhofer IISB in die Gebäudeinfrastruktur des Erweiterungsbaus integriert sowie im Alltag genutzt und getestet werden. Beispielsweise ist für die Bürobeleuchtung der Einsatz einer direkten Hochvolt-Gleichstromversorgung geplant. Die Elektroinstallation in den Bürobereichen hält bereits Anschlussdosen für die Versorgung von Rechnerarbeitsplätzen durch lokale Niederspannungsnetze vor.
Auf dem Dach wurde für Forschungszwecke eine Solaranlage mit einer derzeitigen Nennleistung von 10 KW installiert. Zur Speicherung der Solarenergie sind im Kellergeschoss Räumlichkeiten zur Installation selbst entwickelter elektrischer Energiespeicher vorgesehen. Im Innenhof des IISB wurden Ladesäulen für die Speisung von Elektrofahrzeugen aus dem selbst erzeugten und gespeicherten Solarstrom aufgestellt. So kann im Erweiterungsbau die gesamte Kette einer nachhaltigen Energieversorgung – von der Erzeugung bis zur Nutzung – erforscht und in der Gebäudeinfrastruktur abgebildet werden.

Zwei- bis
dreigeschossige Bebauung

Die Bereiche des Fraunhofer-Instituts und der umgebenden Universität Erlangen-Nürnberg sind geprägt von einer durchgehend zwei- bis dreigeschossigen Bebauung. Beim Erweiterungsneubau des IISB wurde diese Höhenstaffelung aufgegriffen und ein winkelförmiger, dreigeschossiger Baukörper entwickelt. Die vorhandenen Geschosshöhen wurden übernommen, so dass ein barrierefreier Übergang von Alt- zu Neubau gegeben ist.
Der Anschluss an das Bestandsgebäude erfolgt mittels einer gläsernen Fuge. Die Elektroniklabore im Erdgeschoss und im 1. Obergeschoss bilden aus Sicherheitsgründen jeweils eigene, abschließbare Bereiche. Das 2. Obergeschoss ist mit Büros belegt. Die Büros haben einen Doppelboden erhalten, über den eine flexible Elektroinstallation möglich ist. Die Installationen in den Laborgeschossen sind frei und sichtbar verlegt, so dass auch hier maximale Flexibilität gegeben ist.
Die massive innere Gebäudekonstruktion wurde durch hochwärmegedämmte, innovative Außenwandelemente in Holzbauweise ergänzt. Diese Bauweise erlaubt einen hohen Vorfertigungsgrad, eine schnelle Montage und schließt Kältebrücken faktisch aus. Der außenliegende Sonnenschutz wird durch regelbare Großlamellen gewährleistet, die sich je nach Sonnenstand und Außentemperatur in einem optimalen Winkel einstellen. Zugleich dienen sie mit ihrer reflektierenden Oberfläche als Lichtlenkelemente, die eine bessere Ausleuchtung der Räume und damit eine verringerte Kunstlicht-Nutzung zur Folge haben.

Hinterlüftete Aluminum-Lamellenfassade

Die nicht transparenten Fassadenteile wurden mit einer hinterlüfteten Aluminium-Lamellenfassade verkleidet. Bei der Fassadengliederung wurden die Hauptlinien der Bestandsbebauung aufgenommen. Um ein harmonisches Gesamtbild zu erhalten, sind die Glattbleche und Metalllamellen analog zum Bestand in weißer Farbe ausgeführt. Durch die beweglichen Lamellen stellt sich das Gebäude in wechselnden Zuständen dar, die von „offen/transparent“ bis hin zu „geschlossen“ reichen.
Die Beheizung sowie die Kühlung des Gebäudes erfolgt primär über eine so genannte Betonkernaktivierung. Hierfür wurden Rohrschlangen in die Geschossdecken einbetoniert. Diese werden im Winter von warmem Wasser und im Sommer von kaltem Wasser durchflossen. Die Abgabe von Wärme im Winter beziehungsweise die Wärmeaufnahme im Sommer erfolgt direkt über die Betondecken der Räume. Durch die kompakte Bauform und die hochwertige Gebäudehülle konnte der Energiebedarf für Wärme und Strom wirksam reduziert werden. Die leichte, außenliegende Fluchttreppe kann einfach versetzt werden: Beim Neubau ist bereits die Möglichkeit einer zukünftigen Erweiterung berücksichtigt worden.
Der Erweiterungsbau des Fraunhofer IISB wurde im Rahmen des Konjunkturpakets II mit 8,3 Millionen Euro von der Bundesregierung und dem Freistaat Bayern gefördert. (BSZ) (Blick in ein Wandlerlabor; die Solaranlage dient Forschungszwecken - Fotos: IISB)