Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | Oktober 2012 - September 2014 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) |
| Kooperationspartner: | G.tecz Engineering UG, Betonfertigteile Spürgin GmbH & Co. KG, Visiotex GmbH, Zehnder GmbH, Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) |
| Webseite: | www.tabsolar.de |
TABSOLAR – Thermoaktive Bauteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC)
Abb. 1: Platte aus UHPC mit spektralselektiver Beschichtung, die mit unserer Sputteranlage aufgebracht wurde.
Abb. 2: Temperaturverteilung und Kollektorwirkungsgradfaktor F‘ für beispielhafte Kanalgeometrien (stationär).
Im Rahmen des Forschungsprojekts »TABSOLAR« entwickelt das Fraunhofer ISE neuartige fluiddurchströmte Bauteile auf Basis von Ultrahochleistungsbeton (UHPC). Mit innovativen Fertigungsmethoden sollen multifunktionale Komponenten wie gebäudeintegrierte Solarkollektoren oder thermoaktive Bauteilsysteme (TABS) für Neubauten und Bestandssanierung entstehen. Auf ersten UHPC-Proben haben wir bereits erfolgreich eine spektralselektive Beschichtung aufgebracht. Des Weiteren konnten unsere thermischen Simulationen zeigen, dass auch mit UHPC bei geeigneter Auslegung eine hohe thermische Effizienz zu erwarten ist.
In dem Verbund-Forschungsprojekt »TABSOLAR« verfolgen wir gemeinsam mit fünf Projektpartnern den Ansatz, multifunktionale Niedertemperatur-Bauteile als Wände, Decken oder Böden zu entwickeln, die mechanische (z. B. tragende Wand), thermisch aktive (von Fluid durchströmt), thermisch passive (Wärmedämmung) sowie gestalterische Funktionalität (Struktur, Farbe, Beschichtung) aufweisen. Basis für das neuartige Konzept ist ein Ultrahochleistungsbeton (Ultra High Performance Concrete, UHPC), der zu sehr filigranen, Material sparenden und gleichzeitig hochfesten Bauteilen verarbeitet werden kann.
Im Rahmen des Projekts werden parallel zwei mögliche neue Fertigungstechnologien untersucht: ein von uns entwickeltes, patentiertes Membran-Vakuumtiefziehverfahren und das Umgießen dreidimensional gestrickter Kanäle. Die Kanalstrukturen werden mit Hilfe unseres FracTherm®-Verfahrens erstellt. Wir haben erste UHPC-Proben erfolgreich spektralselektiv beschichtet (Abb. 1). UHPC weist im Vergleich zu Metallen geringe Wärmeleitfähigkeiten auf, die wir bei 20 °C zu 1,9 W/(mK) und bei 100 °C zu 1,6 W/(mK) bestimmt haben. Wir haben daher thermische Modelle erstellt und numerische Simulationen durchgeführt, um den Kollektorwirkungsgradfaktor F‘ zu bestimmen, der ein Maß für die thermische Effizienz eines Solarabsorber darstellt (Abb. 2). Die ermittelten Werte liegen im Bereich des Stands der Technik von typischen metallischen Solarabsorbern oder besser.