Forschungspartnerschaft entlang der Wertschöpfungskette – Vom Reststoffproduzent zum Hersteller von innovativen Wärmeverbundsystemen

In EWB-Stunde im Februar 2023 berichtete Herr Dr. Roland Klein (Fraunhofer LBF) aus dem Verbundvorhaben: OrganoPor_Fassade.

„Nachhaltige Wärmeverbundsysteme sollten ähnliche Eigenschaften in der Anwendung wie heutige gängige Polystyrolschaumplatten haben.“, erläutert Herr Klein die Zielsetzung seines Vorhabens. „Sie sollten jedoch aus biogenen Materialien bestehen, gute Dämmeigenschaften haben und nicht entflammbar sein.“ Prädestiniert hierfür sind vor allem landwirtschaftliche Reststoffe, wie Getreidestroh, Rapsstroh oder Maisspindeln.

„Damit dieses neuartige Wärmeverbundsystem von Beginn an ganzheitlich gedacht wird, haben wir Forschungspartner entlang der Wertschöpfungskette integriert. So können wir gewährleisten, dass das Produkt nicht nur ökologische Standards erfüllt, sondern auch wirtschaftlich interessant für Produzenten ist und von der Baubranche akzeptiert wird.“, sagt Herr Klein. Ein Problem dabei ist die hohe Schüttdichte bzw. das Gewicht der verwendeten Rohstoffe. Durch verschiedene Verfahren zur Zerkleinerung der Ausgangsmaterialien kann die Dichte allerdings deutlich reduziert werden, wie im Projekt gezeigt werden konnte. Auch die Fertigung der Wärmedämmplatten und die Versuche zum Flammschutz im Labormaßstab verliefen positiv, sodass nun weitere Tests im anwendungsnahen Bereich durchgeführt werden.

Aktuell finden zudem Arbeiten zur Optimierung der Rezeptur sowie der Herstellungsprozesse, zum Beispiel zur Aushärtung des eingesetzten Ligninharzes, statt.

Wir bedanken uns für den interessanten Vortrag und wünschen dem Projektteam hierbei viel Erfolg!

Im folgenden Dokumente finden Sie allgemeine Informationen zu den Zielsetzungen und dem Konzept der EWB-Stunde. Außerdem gibt es einen Überblick über die Termine und Themen der kommenden EWB-Stunden in 2023:

Parabolrinnen- und Fresnelkollektoren – Innovative Technologie für Prozess- und Fernwärme

In der EWB-Stunde im März 2023 berichtete Herr Dirk Krüger (DLR) aus dem Verbundvorhaben: Modulus – Modulare Leistungsübergabestation.

Das Forschungsvorhaben Modulus erforscht das Optimierungspotenzial der modularen und skalierbaren Leistungsübergabestation. Diese Übergabestation dient als Schnittstelle zwischen dem Solarfeld, bestehend aus Fresnel- oder Parabolrinnenkollektoren, und dem industriellen Prozesswärmeabnehmer.

„Besonders geeignet sind Parabolrinnen- und Fresnelkollektoren für industrielle Prozesse mit Wärmebedarf im Temperaturbereich bis 300 °C, aber auch für Wärmenetze.“, berichtet Krüger.

„Der Betrieb von Parabolrinnenkollektoren mit einem guten Ertrag ist auch in Mitteleuropa möglich.“, hebt Dirk Krüger hervor. „Bisher wurden konzentrierende Kollektoren ausschließlich in südlichen Region verwendet, da dort die Sonneneinstrahlung höher ist.“

Berechnungen des DLR, des Fraunhofer ISE und der Universität Stuttgart kommen zu dem Ergebnis, dass die (direkte) Sonneneinstrahlung für einen ertragreichen Betrieb von konzentrierenden Kollektoren in Deutschland dennoch ausreichend ist. Parabolrinnenkollektoren können auch bei Betriebstemperaturen weit über 100°C ähnlich hohe Erträge wie stationäre Kollektoren bei für sie typischen Temperaturen in der Prozesswärme oder Wärmenetzen erzielen.

„Bei Gaskosten für Verbraucher um 12 Cent/kWh amortisieren sich große Solarfelder bereits nach weniger als 3 Jahren.“

Wir bedanken uns für den interessanten Vortrag und wünschen dem Projektteam hierbei viel Erfolg!

MultiFace – Komponentenentwicklung – Mit Innovativen Materialien zur multifunktionalen Fassade

In der Jubiläumsausgabe der EWB-Stunde im Dezember berichtete Herr Michael Brütting (ZAE Bayern) aus dem Verbundvorhaben: EnOB: MultiFace.

In dem Forschungsprojekt werden unterschiedliche innovative Materialien, wie z.B. ultrahochfester faserbewehrter Beton (UHPC), Phasenwechselmaterialien (PCM) und Vakuumisolationspaneele (VIP), zu einer multifunktionalen, architektonisch hochwertigen Fassade zusammengesetzt. Die dabei entstehenden Fassadenelemente sind nur etwa halb so dick wie klassische Elemente in Beton-Sandwich-Bauweise. Dies wirkt sich positiv auf die Energie- und Ressourceneffizienz der Gebäude aus, in denen die Fassadenelemente eingesetzt werden.

„Die Komponentenentwicklung für ein multifunktionales Bauteil funktioniert allerdings nicht ohne die Betrachtung des Gesamtsystems“ schilderte Herr Brütting seine bisherigen Erkenntnisse aus dem Projekt. Daher steht nicht nur die Entwicklung und Prüfung der einzelnen Komponenten, sondern auch die Simulation, Optimierung und Demonstration der multifunktionalen Fassade innerhalb des Systems Gebäude im Fokus des Vorhabens. Sich hierbei „auf bestimmte Anwendungsgebiete mit definierten Randbedingungen“ zu konzentrieren, ist hierbei wichtig, so Herr Brütting am Ende seines Impulses.

Das Vorhaben läuft noch etwa ein Jahr bis Ende 2023. Bis dahin stehen noch der Bau und die Erprobung des Demonstrators sowie die Präsentation der Projektergebnisse innerhalb eines Showcases auf dem Arbeitsplan.

Herzlichen Dank für den interessanten Vortrag und die anschließende, spannende Diskussion.

Monitoring-Forum 2022

Die Wissenschaftliche Begleitforschung Energiewendebauen hatte am 8. November 2022 zum Monitoring-Forum nach Petershagen eingeladen. Das Team der Wissenschaftlichen Begleitforschung durfte 24 Teilnehmende begrüßen.

Die Veranstaltung startete mit einer Einordnung der teilnehmenden Projekte in den Monitoring-Prozess.

Anschließend wurde das Monitoring-Forum mit einer kurzen Vorstellungsrunde offiziell eröffnet.

Nach der Begrüßung und Einführung wurde das Treffen mit der Präsentation von Stephen Bosch über den aktuellen Stand und das weitere Vorgehen bei der Entwicklung der Monitoring-Datenbank fortgesetzt. In dem anschließenden Austausch wurden konkrete Verbesserungsmöglichkeiten angesprochen und diskutiert.

Präsentation von Stephen Bosch

Nach einer kurzen Pause erhielten die Teilnehmenden vier unterschiedliche Impulsvorträge aus der Forschungspraxis zur konzeptionellen Ausgestaltung von Monitoring. In den vier Impulsvorträgen teilten Herr Rücker, Herr Zeh, Herr Kaiser und Herr Hartmann ihre Erfahrungen und Probleme während der Konzeptphase mit den anderen Teilnehmenden und gaben Tipps zum Vorgehen bei der Konzeptionierung von Monitoring-Projekten.

Monitoring-Phasen

Zum Abschluss des Monitoring-Forums hatten die Teilnehmenden bei einem gemeinsamen Abendessen die Möglichkeit, sich noch weiter auszutauschen und zu vernetzen. Dieses Angebot wurde gut genutzt.

Urban Factory II – Effizientere Ressourcennutzung durch besseres Netzwerken

In der EWB-Stunde am 3. November berichtete Herr Michael Bucherer (TU Braunschweig) aus dem Projekt Urban Factory II. Das Forschungsvorhaben, an dem neben dem Institut für Konstruktives Entwerfen, Industrie- und Gesundheitsbau (IKE) der TU Braunschweig 13 weitere Partner*innen aus der Wissenschaft, dem kommunalen Bereich sowie der Wirtschaft beteiligt sind, untersucht den Austausch von Ressourcen zwischen Fabriken und umgebender Stadt.

„Kommunen und Unternehmen, jeder leistet bereits einen Beitrag, um die Nutzung von nicht-erneuerbaren Ressourcen zu reduzieren. Doch Quartier und Fabrik sind zumeist unabhängig voneinander tätig.“, sagt Bucherer. „Um die Klimaziele zu erreichen, ist aber ein Zusammenwirken wichtig! Im Quartier kommen beide Systeme zusammen. Durch die Durchmischung besteht die Möglichkeit für Innovation.“ Daher liegt das Augenmerk des Projekts Urban Factory II auf möglichen Austauschbeziehungen im Übergangsbereich den zwischen beiden Systemen, um die Potenziale von Fabrik und Stadt synergetisch zu erschließen.

Im Vorhaben werden für Quartiere in Wolfsburg und Braunschweig Fragestellungen zur Identifikation von Potenzialen, von möglichen Maßnahmen und Schlüsselakteur*innen der urbanen Fabrik betrachtet. „Die Vernetzung über den Werkszaun hinweg kann nur gelingen, wenn Entscheidungen nicht nur auf der Basis von technisch-wirtschaftlichen Kriterien getroffen, sondern auch sozio-kulturelle Faktoren in die Bewertung einbezogen werden.“, meint Bucherer und beschreibt die Strategie, um die relevanten Ansprechpartner*innen zu finden, Vertrauen aufzubauen und den Austausch zu verstetigen.

Herzlichen Dank für den interessanten Vortrag und die spannende Diskussion.

Die Präsentation können Sie sich hier anschauen:

Der digitale Workshop „BIM im Gebäudebestand – Herausforderungen in der Sanierung“ fand am 19.09.2022 von 13:00 Uhr bis 16:00 Uhr statt. Die Veranstaltung wurde vom Modul Digitalisierung der wissenschaftlichen Begleitforschung zur Forschungsinitiative Energiewendebauen durchgeführt. Die insgesamt 40 teilnehmenden Personen gehörten größtenteils zur Forschung, sowie zur Industrie und zu Behörden. In diesem Workshop wurde die Methode des Building Information Modeling (BIM) in Bezug auf den Einsatz in der Gebäudesanierung in sechs Vorträgen vorgestellt und in einer Thesenbewertung diskutiert.

Das vorliegende Protokoll enthält eine kurze Zusammenfassung der Vorträge, der Diskussionen und der Gruppenarbeit:

Veranstaltungsbericht vom 11. Projektleitungstreffen.

Am 06.10.2022 wurde das Projekt TABSOLAR® vorgestellt!

TABSOLAR® – ein neuer Ansatz für thermoaktive (solare) Bauteilsysteme auf Basis von Ultrahochleistungsbeton (UHPC)

In der EWB-Stunde im Oktober 2022 berichtete Herr Dr. Michael Hermann vom Projekt TABSOLAR III. In dem vom Fraunhofer ISE koordinierten Verbundvorhaben geht es um die Entwicklung von durchströmbaren Bauelementen aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC), die sowohl als Fassadenkollektoren als auch als thermoaktive Bauteilsysteme (TABS) in Gebäuden eingesetzt werden können.

Ziel des Projektes ist Entwicklung und Anwendung des bereits in TABSOLAR und TABSOLAR II entwickelten TABSOLAR®-Konzepts mit mehreren Produktfamilien, die für unterschiedliche Anwendungen und Gestaltungsmöglichkeiten an der Fassade und in Innenräumen entwickelt werden.

Für Herrn Hermann geht es im Projekt jedoch um mehr als nur um die Entwicklung eines Bauelements: „Im Mittelpunkt des Vorhabens steht zwar die Komponente. Doch um das Produkt in den Markt zu bekommen, muss im Projekt die ganze Wertschöpfungskette betrachtet werden“. Hierzu gehören die Auslegung, Herstellung und Prüfung der TABSOLAR®-Elemente, für die zum Teil eigene Verfahren und Prozesse entwickelt wurden. Die Wertschöpfungskette umfasst aber auch die Entwicklung von Software wie der Augmented-Reality-App zur Vor-Ort-Visualisierung und dem TABSOLAR®-Konfigurator, einem Webkonfigurator zur Erstauslegung des TABSOLAR®-Systems, sowie die Umsetzung der für Frühjahr 2023 vorgesehenen Demonstrationsphase.

Der ganzheitliche Ansatz des Forschungsvorhabens spiegelt sich in dem breiten Konsortium mit insgesamt zwölf Partner*innen wider. Es sei aus Sicht des Referenten vor allem spannend, wie es in einem solchen Konsortium mit vielen etablierten Unternehmen am Ende gelingen kann, bei Erreichung der Projektziele möglicherweise ein neues Unternehmen zu gründen, um das Produkt zu vermarkten.

Wie Innovationsprozesse nach dem Ende eines Forschungsprojekts aufrechterhalten werden können, wurde in der anschließenden Diskussion vertieft. Daneben bestand die Möglichkeit zur Klärung weiterer Fragen zum TABSOLAR®-Konzept.

Vielen Dank an dieser Stelle nochmals an Herrn Hermann für den informativen und interessanten Impuls.

Die Präsentation wird unten als PDF zur Verfügung gestellt: