Neues System soll Geb?ude mit Strom, W?rme, K?lte und Frischluft versorgen

Bis 2050 sollen in Deutschland nahezu alle privaten und ?ffentlichen Geb?ude ?klimaneutral“ sein – so das ambitionierte Ziel der Bundesregierung. Der Plan: In 30 Jahren verbrauchen Wohnh?user, Bürogeb?ude und Co. deutlich weniger Energie als heute und beim Erzeugen von Strom, W?rme und K?lte für Geb?ude werden kaum noch klimasch?dliche Treibhausgasemissionen freigesetzt. Dafür sollen Geb?ude energetisch saniert, mit neuer Anlagetechnik ausgestattet und überwiegend aus erneuerbaren Energien versorgt werden. Im Rahmen eines neuen Forschungsprojekts wollen Wissenschaftler der Universit?t Paderborn ihren Teil dazu beitragen. Unter Federführung des Projektkoordinators Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung entwickeln sie gemeinsam mit sieben Industrieunternehmen ein System, das Geb?ude gleichzeitig mit Strom, W?rme, K?lte und Frischluft versorgt, energieeffizient ist und ganz auf regenerative Energien setzt. Das auf vier Jahre angelegte Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit rund drei Millionen Euro gef?rdert.

?Bisherige Forschungsprojekte konzentrieren sich auf Systeme, die für Geb?ude lediglich Strom und W?rme erzeugen k?nnen. In unserem Forschungsprojekt entwickeln wir ein kombiniertes System, das erstmals Wohnh?user und ?ffentliche Geb?ude gesamtheitlich mit Energie versorgt – also zugleich Strom und W?rme, aber auch K?lte und Frischluft zum Heizen, Kühlen und Lüften produziert“, erkl?rt Prof. Dr. Eugeny Kenig, Inhaber des Lehrstuhls für Fluidverfahrenstechnik und Vorstandsvorsitzender des ?Kompetenzzentrums für Nachhaltige Energietechnik“ (KET), einer zentralen wissenschaftlichen Einrichtung der Universit?t. Zusammen mit seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter M.Sc. Matti Grabo und KET-Gesch?ftsführer Dipl. Wirt.-Ing. Gerrit Sonnenrein betreut er das Forschungsprojekt.

Solarstrom und Umweltk?lte machen‘s m?glich

Das geplante Versorgungssystem setzt voll auf erneuerbare Energien: Zentraler Bestandteil ist ein photovoltaisch-thermischer Kollektor (PVT), der auf D?chern und an Fassaden von H?usern installiert werden kann. Mittels Solarstrom, solarer W?rme und Umweltk?lte kann der PVT-Kollektor sowohl Strom und W?rme als auch K?lte erzeugen. ?Tagsüber wandelt das System Sonnenenergie in Strom und W?rme um und nachts nutzt es Umweltk?lte – im Wesentlichen durch Strahlungsaustausch mit dem kalten Nachthimmel“, erl?utert Gerrit Sonnenrein. Eine ebenfalls im System integrierte W?rmepumpe sorgt dafür, dass die im Geb?ude erreichten Temperaturen bei Bedarf angehoben oder abgesenkt werden k?nnen. W?rme- und K?ltespeicher überbrücken die Fehlzeiten zwischen Energieerzeugung und -bedarf. Eine Lüftungsanlage mit W?rmerückgewinnung komplettiert das System.

Da es sich ausschlie?lich aus regenerativen Energien speist, k?nnte diesem Gesamtsystem künftig eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung zukommen: W?hrend der Strom in Deutschland bereits zu einem gro?en Teil aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft erzeugt wird, stecken hinter unseren Heizungen und unserer Warmwasserversorgung noch immer Anlagen, die überwiegend mit Erdgas und -?l betrieben werden – und insbesondere da entstehen klimasch?dliche Treibhausgasemissionen. Diese ?regenerative Lücke“ bei der W?rmeversorgung k?nnte das neue System verkleinern.

Energiesparend, kostensenkend und netzentlastend

Doch nicht nur das. Das neue Versorgungssystem soll hochenergieeffizient sein: ?Die aufeinander abgestimmten Komponenten des Systems werden dafür sorgen, dass es effizient arbeitet. Das bedeutet: Bei m?glichst geringem Energieverbrauch wird das System die selbsterzeugte regenerative Energie optimal nutzen und den Eigenbedarf des Nutzers – etwa an Strom und W?rme – umf?nglich decken“, beschreibt Matti Grabo. Und: Unternehmen, ?ffentliche Einrichtungen und Privatpersonen k?nnten mit dem modernen effizienten Versorgungssystem künftig Geld sparen, denn es würde u. a. in den Bereichen Heizen und Kühlen den Energieverbrauch senken. ?Die intelligente Steuerung und der Einsatz innovativer Speicher in unserem System k?nnten au?erdem die Versorgungsnetze entlasten: Je nach Energiebedarf eines Geb?udes sorgen sie dafür, dass beispielsweise überschüssiger Strom aus ?ffentlichen Netzen genutzt wird“, erg?nzt Gerrit Sonnenrein.  

Intelligente Steuerung mit integrierten Wettervorhersagemodellen

Das Versorgungssystem mit PVT-Kollektor, W?rmepumpe und Co. soll über eine zentrale Steuereinheit bedienbar sein. Dazu Matti Grabo: ?Die Steuereinheit wird Bedienung, Regelung, Monitoring, Visualisierung und Energiemanagement enthalten. Damit das System energetisch optimal arbeiten kann, werden wir au?erdem Wettervorhersagemodelle integrieren, die eine vorhersagende Regelung des Systems erm?glichen.“

Damit das System des KET m?glichst bald praxistauglich wird, arbeiten Grabo und Sonnenrein im Forschungsprojekt mit Experten aus dem Baugewerbe, Architekten, Heizungs-, Klima-, Regelungs- und Solartechnikern sowie mit Fachleuten für thermische Energiespeicherung zusammen. Wenn das Versorgungssystem entwickelt ist, wird es in einer ersten Praxisphase an Testgeb?uden erprobt.

?ber das ?Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik“ (KET) der Uni Paderborn

Das KET wurde vor dem Hintergrund des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung von Energietr?gern gegründet. Hier arbeiten Wissenschaftler der Fakult?t für Maschinenbau und der Fakult?t für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik zusammen. Ihr gemeinsames Ziel: die interdisziplin?re Forschung auf den Gebieten der innovativen Energieerzeugung sowie der effizienten und umweltfreundlichen Energienutzung voranzutreiben.

Simon Ratmann, Stabsstelle Presse und Kommunikation

Weitere Informationen zum Projekt: https://projektinfos.energiewendebauen.de/foerderkennzeichen/03en1009f

Weitere Informationen zum Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET): https://ket.uni-paderborn.de

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