PowerShade - Entwicklung strom­generierender Beschattungslösungen für energieflexible Gebäude im urbanen Raum

Status

laufend

Kurzfassung

Durch die maßgeschneiderte Weiterentwicklung der flexiblen und leichten crystalsol PV Technologie wird es möglich, PV in handelsübliche Sonnenschutzsysteme effizient, zuverlässig und kostengünstig zu integrieren. Vor allem die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten dieser Technologie erlauben die Entwicklung innovativer Integration in Gebäudeelemente.

Modellierungen zu Ertrag, Energiebedarf und Tageslichtsituation typischer urbaner Testbeds sollen die Potentiale und mögliche Regelungsstrategien solcher PV-Beschattungssysteme für energieflexible Gebäude in Städten aufzeigen und simulieren, als Grundlage für die Umsetzung neuronaler Netze in der Steuerung dienen und in weiterer Folge Tests im Labormaßstab ermöglichen. 

Der somit kombinierte Nutzen von Photovoltaik in der Gebäudehülle und die intelligent eingesetzte Beschattung tragen daher doppelt zur Energieeinsparung, Ressourcenschonung und damit zu einer nachhaltigen Zukunft im urbanen Raum bei. Die innovative Nutzung von Fensterflächen zur Stromerzeugung eröffnet hier neue Möglichkeiten mit großem Potential, welches zur Erreichung des Plusenergiestandards im dichtbebauten urbanen Umfeld erschlossen werden muss.

Ausgangssituation/Motivation

Bis zum Ende dieses Jahrhunderts werden 75 % der Menschheit in Städten leben. Der Bedarf an Energie wird damit eines der bestimmenden Themen sein. Zusätzlich werden die Auswirkungen des Klimawandels wie Hitzewellen vor allem im urbanen Bereich durch den Urban-Heat-Island-Effekt drastisch spürbar sein. Der Energieaufwand für Gebäudeklimatisierung wird merklich steigen. 

Städte und ihr Energieverbrauch rücken daher zunehmend in den Fokus der internationalen Klimaschutzdebatte. Dabei gäbe es hinreichend Potential zur Energieerzeugung mittels Integration von Photovoltaik (PV) in Fenster- und Fassadenelemente (BIPV). 

Um das energiepolitische Ziel "100% erneuerbare Stromerzeugung in Österreich bis 2030" erreichen zu können, muss die Photovoltaik - und damit auch BIPV - einen wesentlichen Anteil der Stromversorgung übernehmen. Eine Ausweitung von aktuell 1,25 GW auf etwa 15 GW ist dafür zumindest erforderlich. Dies kann nur durch effiziente Nutzung der Gebäudeflächen in Städten gelingen.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projektes "PowerShade" ist die Entwicklung von kostengünstigen und universell einsetzbaren stromgenerierenden Beschattungslösungen, welche durch intelligente Regelung gekoppelt mit künstlicher Intelligenz eine Steigerung der Energieflexibilität von Gebäuden im urbanen Raum ermöglichen. Durch die in diesem Projekt geplante Fusion von intelligenter Beschattungslösung mit kosteneffizienter, flexibler und leichter PV-Technologie ist es möglich, nachhaltig Resilienz und effizientere Gebäude zu gewährleisten. Dadurch werden Nutzungsflächen erschlossen, die mit traditionellen PV-Konzepten nicht zugänglich wären und damit das Potential für nachhaltige Energieerzeugung im urbanen Raum vervielfacht.

Methodische Vorgehensweise

Durch die maßgeschneiderte Weiterentwicklung flexibler und leichter PV Technologie - wie zum Beispiel der crystalsol PV-Technologie - wird es möglich, PV in handelsübliche Sonnenschutzsysteme effizient, zuverlässig und kostengünstig zu integrieren. Dazu werden die spezifischen Anforderungen an Leistung, Dauerhaftigkeit und Erscheinungsbild der Module in solchen Anwendungen genau untersucht und die Technologie so weiterentwickelt, dass hier ideale Voraussetzungen für leistungsfähige und beständige Beschattungslösungen geschaffen werden.

Durch die zusätzliche Entwicklung und Implementierung einer intelligenten, selbstlernenden Steuerung mithilfe von künstlichen neuronalen Netzwerken sollen NutzerInnenkomfort durch Tageslichtgewinn, Blendschutz, passive Temperaturregelung durch solaren Wärmeeintrag bzw. Kühllastminimierung durch Abschattung, photovoltaische Stromerzeugung und Energiebedarf in Balance gehalten werden.

Modellierungen zu Ertrag, Energiebedarf und Tageslichtsituation typischer urbaner Testbeds sollen die Potentiale und mögliche Regelungsstrategien solcher PV-Beschattungssysteme für energieflexible Gebäude in Städten aufzeigen und simulieren.

Erwartete Ergebnisse

Ergebnisse des Projekts sind auf ihre Realisierbarkeit geprüfte Funktionsmuster des zusammengesetzten PV-Beschattungssystems im Labormaßstab sowie die Verifikation der Untersuchungsergebnisse durch Funktionstests des Funktionsmusters unter simulierten Bedingungen im Labor sowie unter anwendungsnahen Bedingungen.

Projektleitung

Fachhochschule Technikum Wien, Kompetenzfeld Renewable Energy Systems

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• HELLA Sonnen- und Wetterschutztechnik GmbH
• Institut für Computertechnik, TU Wien

Fachhochschule Technikum Wien
Kompetenzfeld Renewable Energy Systems
Kurt Leonhartsberger, MSc.
Standort ENERGYbase
Giefinggasse 6
A-1200 Wien
Tel.: +43 (664) 619 25 86
E-Mail: kurt.leonhartsberger@technikum-wien.at
Web: www.technikum-wien.at