In der letzten EWB-Stunde vom 05.10.2023 sprach Herr Dipl.-Ing. Karl Walther über seine Untersuchungen im Rahmen des Neubaus des Wilo-Campus in Dortmund, welche im Projekt VEProB erforscht werden.

Hier entstehen eine moderne Fertigungsstätte und ein Verwaltungsgebäude, welche über eine Vielzahl von Lüftungsanlagen, Wärme- und Kälteerzeuger und einen Kraft-Wärme-Kälte-Verbund verfügen sowie über ein Nahwärme- und Kältenetz miteinander verknüpft sind. Als Nichtwohngebäude sind die beiden Gebäude also hoch technisiert und stark vernetzt untereinander, was zu besonderen Ansprüchen an das Monitoring-Equipment, v.a. zur Erfassung der Wärmeströme einhergeht. Ziel des VEProB-Projekts ist es die Performance der einzelnen Teile im Betrieb zu erfassen, denn durch die viel installiert Gebäudetechnik sind die Herausforderungen sehr anspruchsvoll und auch die Kombinationen der unterschiedlichen Systeme ist sehr komplex. Hierzu wurde im Rahmen der Automation und Datenanalyse umfangreiches Monitoring betrieben. Dabei zeigten die Untersuchungen, dass das größte Potenzial für die Performanceerfassung bereits in der Planungsphase für die Entwicklung intelligenter Regelung liegt. Zentrales Hemmnis ist dabei vor allem das Regulatorische Design und der Entwicklungsbedarf an Simulationssoftware mit Kopplungsmöglichkeiten.

Wir danken Herrn Dipl.-Ing. Walther über den Austausch zum Thema Gebäudebetrieb und wie diese im Sinne des Klimaschutzes energetisch effizient betreiben werden können. Insbesondere welche Potenziale hier bereits während der Planungsphase entstehen.

Weiter Informationen zu dem Projekt VEProB.

Die Präsentation der EWB-Stunde finden Sie hier:

In der ersten EWB-Stunde nach der Sommerpause berichtete Prof. Dr. Helmut Müller, Direktor der Green Building R&D GmbH über unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten lichtlenkender Systeme. Dabei wurde zum einen die Entwicklung mikrooptischer Strukturen zur Optimierung der Raumbeleuchtung durch Umlenkung von Sonnenstrahlung in den Forschungsvorhaben untersucht. Eine andere Anwendung der optischen Systeme zeigt sich im Bereich der Photovoltaik, indem Sonnenlicht auf die Rückseite bifazialer Solarzellen umgelenkt wird. Lebensnahe Beispiele zeigten die praktischen Anwendungsmöglichkeiten und die damit verbunden Herausforderungen der beiden Möglichkeiten.

So zum Beispiel bei Raumbeleuchtung: Wer im Büro arbeitet, kennt das Problem: Draußen strahlt die Sonne, aber einfallendes Tageslicht reicht zum Arbeiten nicht aus, weil der Sonnen- / Blendschutz der Fenster geschlossen wird. Die künstliche Beleuchtung muss eingeschaltet werden. Eine widersprechende Situation, denn unnötige Energie wird verbraucht und das menschliche Wohlbefinden beeinträchtigt. Lichtlenkende Mikrostrukturen können helfen das direkte Sonnenlicht gegen die Decke und in die Raumtiefe umzulenken. Im Rahmen von Demonstrationsvorhaben konnte das Vorgehen bereits beim KVWL Bürogebäude in Dortmund sowie einer Schule in Krefeld erfolgreich zur Anwendung gebracht werden. Die Erprobung zeigt eine ökologisch wie ökonomisch zukunftsweisende Tageslichttechnik.

Zum Beispiel Photovoltaik: Bifaziale Solarzellen werden zunehmend weltweit eingesetzt, deren Rückseite transparent ist, so dass auch von dieser Seite einfallende Strahlung Strom erzeugt. Durch diffuse und vom Untergrund reflektierte Strahlung kann ein „bifazialer Gewinn“ von 5% bis maximal 30 % erzielt werden. Wenn aber direkte Sonnenstrahlung durch mikrooptische Systeme auf die Rückseite der PV-Module umgelenkt wird, kann etwa eine Verdopplung des „bifazialen Gewinns“ erreicht werden. Die Anwendung ist sowohl in gebäude- und bauwerksintegrierter PV (Dächer, Fassaden, Lärmschutzwände und -böschungen) als auch in Anlagen für freie Flächen- und Agrivoltaik vorstellbar.

Wir danken Herrn Professor Müller über den Austausch über Tageslichtbeleuchtung und Solarstrom und wie zukünftig Energieeffizienz, Lebenszyklusbilanz und Aufenthaltsqualität im Gebäudebereich verbessert werden können.

Weitere Information zu den Forschungsvorhaben TaLED und TaHo 

Die Präsentation der EWB-Stunde finden Sie hier:

In der letzten EWB-Stunde vor der Sommerpause berichtete Dr. Jan Riel, Professor für Verkehrsplanung und Verkehrstechnik an der Hochschule Karlsruhe, aufbauend auf den Erkenntnissen aus dem Forschungsvorhaben NEQModPlus über die Beziehung zwischen Quartiersplanung, nachhaltigem Mobilitätsverhalten und Energieverbrauch.

Hierzu präsentierte er Ergebnisse aus dem Teilvorhaben Mobilität, welches sich im Kern mit der Modellierung des mobilitätsbedingten Strombedarfs in Quartieren beschäftigt.

In diesem Zusammenhang stellte Herr Riel das „Tool Mobilität“ (TOM) vor und wie hieraus Mobilitätskennwerte und der Energiebedarf des Quartiers für die Mobilität abgeschätzt werden können. Ferner zeigte der Vortrag, welche Faktoren auf die Mobilität einen Einfluss haben und dass in diesem Zusammenhang weitere Forschung notwendig ist.

In der EWB-Stunde im Juni hat Frau Britta Kleinertz von der FfE - Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH über das Forschungsvorhaben Zukunftsstrategie Fernwärme berichtet.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Methode zur Erstellung von Transformationsstrategien für (Fern-)Wärmenetze entwickelt. Des Weiteren wurden praxisorientierte Steckbriefe zur Umsetzung entsprechender Maßnahmen erarbeitet.

Vielen Dank an Frau Kleinertz für den umfassenden Einblick in das Forschungsvorhaben Zukunftsstrategie Fernwärme sowie an die rund 50 Teilnehmenden für die anschließende Diskussion.

Hier finden Sie die Präsentation:

Hier geht es zur Dokumentation des 12. Projektleitungstreffen.

Hier geht es zur Website des 13. Projektleitungsstreffens Energiewendebauen.

Expertenbefragung der Wissenschaftlichen Begleitforschung

In der EWB-Stunde im Mai 2023 berichteten Mitarbeitende der fünf Module der Wissenschaftlichen Begleitforschung Energiewendebauen ausschnittsweise über die Ergebnisse der Expertenbefragung 2022/2023.

„Für die Wissenschaftliche Begleitforschung sind die Befragungen wichtige Instrumente, um mehr über die Projekte der Forschungsinitiative zu erfahren“, berichtet Frau Bur. „Die Expertenbefragung dient dazu, das Wissen, das wir in Workshops und Austauschrunden mit Forschenden sammeln, zu validieren. Daher ist die Meinung der Forschenden zu den Befragungsergebnissen besonders wertvoll“.

An der Expertenbefragung haben insgesamt 270 Forschende teilgenommen, deren Expertise vor allem im Bereich der Energie- und Anlagentechnik liegt. Die meisten haben mehr als 20 Jahre Erfahrung in diesem Bereich.

Im qualitativen Teil des Fragebogens hatten die Forschenden die Möglichkeit, in der Projektarbeit aufgetretene Hemmnisse sowie identifizierte Forschungslücken zu benennen. Im Themenfeld Hemmnisse waren Nennungen bzgl. des Datenschutzrechtes auf regulatorischer Seite, der Kommunikation vieler Partner innerhalb eines Forschungsprojektes auf organisatorischer Seite, sowie bzgl. der hohen Kosten innovativer Technologien auf wirtschaftlicher Seite am häufigsten vertreten. Im Bereich der Forschungslücken zeigten sich Inhalte über die gesamte Kette der Digitalisierung als Schwerpunkte. Diese betreffen unter anderem die Standardisierung der Datenaufnahme, -verarbeitung und -haltung sowie die Anwendung von Tools auf Basis der gesammelten Daten.

Von Modul 3 der Wissenschaftlichen Begleitforschung wurden im Austausch mit Quartiersprojekten Thesen zu den Themen Energiemarkt, Versorgung und Wärmewende entwickelt. Die Thesen wurden mit der Expertenbefragung von der gesamten Projektlandschaft quantifiziert. Die Auswertungen ergeben unter anderem, dass die aktuell steigenden Baukosten Projekterfolge gefährden. Felix Rehmann vom Modul Digitalisierung der Begleitforschung geht auf die Kernaussagen der Ergebnisse ein. Von den Befragten werden Datenschutz, Integration einzelner Bestandteile, die konkrete Bewertung der ökologischen Vorteile der Digitalisierung und Datenbeschaffung als Herausforderungen angesehen.  Standards, gemeinsame Open-Source Anwendungen, Leitfäden zur korrekten Datenerfassung und -verarbeitung, sowie Methoden zur kontinuierlichen Anreicherung von Modellen sehen die Befragten als Lösungsansätze.

Die Expert*innen Umfrage hat ergeben, dass 99,6 % der befragten Personen mit uns übereinstimmen, dass es für eine zügige Umsetzung der Energiewendebauen wichtig ist, über Sektoren und Fachbereiche hinweg, gut zusammenzuarbeiten und gut zu kommunizieren. Im Austausch mit anderen Forschenden und Menschen aus der Praxis liegen wertvolle Chancen, bestätigten 96,2%. Das bestärkt uns in unserer Arbeit, uns für den projektübergreifenen und interdisziplinären Austausch einzusetzen und ausreichend Räume für diesen Austausch zu schaffen.

„Die Forschungsinitiative Energiewendebauen entwickelt sich permanent weiter.“, stellt Anna Bur abschließend fest. Suffizienz wird zukünftig auch für den Bereich Energiewendebauen relevanter werden. Bereits heute befassen sich viele Quartiersprojekte mit einzelnen Suffizienzaspekten wie bspw. der Verbindung von Mobilität und Wohnen. Aspekte, die das Einzelgebäude betreffen, werden in Zukunft an Relevanz gewinnen. „Die Ergebnisse der Befragung zeigen jedoch auch, dass Suffizienzmaßnahmen, die mit Verzicht assoziiert werden, von den Forschenden weniger stark in der Forschungsinitiative gesehen werden als andere Maßnahmen.“

Die Wissenschaftliche Begleitforschung wird die Ergebnisse der Befragung in Artikeln, Kurzstudien und Empfehlungen an das BMWK einfließen lassen. Herzlichen Dank an alle, die an der Befragung sowie der EWB-Stunde teilgenommen haben.

Hier finden Sie die Vortragsfolien der letzten EWB-Stunde:

In der EWB-Stunde im April hat Herr Marcus Fuchs (heatbeat) das Projekt Reallabor: TransUrban.NRW vorgestellt: Transformation der netzgebundenen, urbanen Wärme- und Kälteversorgung mit intersektoralen Power-2-Heat Lösungen als Beitrag zum Strukturwandel in den Kohlerevieren NRWs.

Hier finden Sie die Präsentation zu der Projektvorstellung: geht

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: