Foto: Wohnhaus der SolarCity

Energieschwamm: Das Gebäude als Energie­schwamm - Strom rein - Wärme raus

Ziel ist die Entwicklung und Demonstration in Praxistests von innovativen, dynamischen Regelungskonzepten in Kombination mit (Aussenluft)Wärmepumpen, welche durch Einzelraumregelung mit Überhöhungen bzw. Absenkungen von Raumtemperaturen zu einer bestmöglichen Wärme­speicherung von Strom (PV-Eigenverbrauch bzw. Netz-Überschussstrom) in der Gebäudemasse von Mehrfamilien-Gebäuden bei bestmöglichen aber auch variablen Komfortparametern führen. Wichtige Faktoren und Motivatoren für die Nutzerakzeptanz sollen ermittelt werden, als Basis für die Entwicklung von potentiell erfolgreichen Geschäftsmodellen.

Kurzbeschreibung

Status

laufend

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Die Nutzung der Gebäudemasse und im Besonderen der Fußböden bzw. Zwischendecken als thermischen Energiespeicher gewinnt zunehmend an Bedeutung, besonders getrieben durch den Trend zu dezentralen Wärmeversorgungssystemen auf Basis von Solarenergie (Solarthermie, Photovoltaik- bzw. Windstrom) welche unabhängig vom Bedarf ihre Energie liefert und daher in irgendeiner Form gespeichert werden muss.

Zusätzlich kommen deutlich volatilere Strompreise auf den Markt, was ebenfalls zunehmend den Bedarf an Energiespeicherung verstärkt. Während jegliche Art von extra installiertem Speicher (Wasserspeicher, Batterie) teils erhebliche Kosten und Platzbedarf verursacht, steht das Gebäude für sich sozusagen kostenlos zur Verfügung und muss „nur" aktiviert werden.

Inhalte und Zielsetzungen

Bereits durchgeführte Simulationsstudien als auch realisierte Gebäude zeigen sehr großes Speicherpotential durch Aktivierung der Gebäudemasse. Die Speicherung von elektrischer Energie in Form von Wärme erfolgt am effizientesten über eine Wärmepumpe, da damit die einzuspeichernde Wärme mittels Umweltwärme um den Faktor 3 bis 4 erhöht werden kann.

Die Problematik liegt im Wesentlichen in der Frage des Wohnkomforts (zu hohe/niedrige Temperaturen wegen Überwärmung/Unterkühlung) und potentiell erhöhter Wärmeverluste des Gebäudes darin, mit der richtigen Leistung, zur richtigen Zeit, am richtigen Ort, die richtige Menge Energie einzuspeichern.

Gleichzeitig muss das Wärmepumpen-Heizsystem möglichst effizient sein, die Wärme also bei möglichst niedrigen Temperaturen erzeugt werden. Dies gilt nicht nur für die Heizwärme, sondern hinsichtlich immer weniger Heizwärme verbrauchender Gebäude umso mehr für die Warmwasserbereitung.

Methodische Vorgehensweise

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Demonstration von innovativen, dynamischen Regelungskonzepten in Kombination mit (Außenluft)Wärmepumpen, welche durch Einzelraumregelung mit Überhöhungen bzw. Absenkungen von Raumtemperaturen zu einer bestmöglichen Wärmespeicherung von Strom (PV-Eigenverbrauch bzw. Netz-Überschuss-strom) in der Gebäudemasse von Mehrfamilien-Gebäuden bei bestmöglichen aber auch variablen Komfortparametern führen.

Weiters soll auch das Warmwassersystem durch innovative (Hygiene-) Maßnahmen auf niedrigerem Temperaturniveau deutlich effizienter gestaltet werden sowie ein ebenfalls deutlich erhöhtes Speicherpotential für PV- oder Netzüberschussstrom aufweisen.

Die sommerliche Warmwasserbereitung durch Kopplung von Überschussstrom und Gebäudekühlung mittels reversibler Wärmepumpe soll ein weiterer Baustein zur Steigerung der Gesamteffizienz wie auch des dezentralen Stromspeicherpotentials sein.

Aber auch die entscheidenden Faktoren und Motivatoren für eine gute Nutzerakzeptanz sollen ermittelt werden, als Basis für die Entwicklung potentiell erfolgreicher Geschäftsmodelle.

Erwartete Ergebnisse

Als Ergebnis werden in Praxistests zumindest annähernd bestätigte Regelkonzepte erwartet welche zu einem signifikanten Stromspeicherpotential in Form von Wärmespeicherung durch Gebäudemassenaktivierung bei gleichzeitig hoher Gesamtsystemeffizienz führen.

Erkenntnisse zur Nutzerakzeptanz aus den Praxistests in realen Gebäuden werden eine wichtige Basis für die Umsetzung und finale Entwicklung von Geschäftsmodellen darstellen.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften, Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen (UIBK)

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

  • Technische Universität Graz, Institut für Wärmetechnik (IWT)
  • iDM Energiesysteme GmbH (IDM)
  • Pink GmbH Energie- und Speichertechnik (Pink)
  • Grazer ENERGIEAgentur GmbH (GEA)

Kontaktadresse

Dipl.Ing. Alexander Thür, PhD
Technikerstrasse 13
A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (512) 507 - 63653
E-Mail: alexander.thuer@uibk.ac.at
Web: www.uibk.ac.at/bauphysik

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