Flyer und Broschüren - Gebäudeenergietechnik

Die Bereitstellung von Wärme und Kälte verursacht etwa 40% des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs. Besonders schwer wiegt dabei die Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser, die mehr als 80% des Energieverbrauchs in den Haushalten beansprucht. Es ist daher dringend erforderlich, den Wärme- und zunehmend auch Kältebedarf möglichst effi zient und nachhaltig zu decken. Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Die tatsächliche energetische Güte von Gebäuden liegt häufig weit entfernt von den in der Planung festgesetzten Zielgrößen. Diese Diskrepanz kommt meist durch Defizite bei der Inbetriebnahme, Fehler in der Anlagentechnik oder ein unvorhergesehenes Nutzerverhalten zustande. Eine optimierte Betriebsführung von Gebäuden kann aktuellen Einschätzungen zufolge Einsparungen in Höhe von 5–30% erbringen. Allerdings bleiben Optimierungsmöglichkeiten in vielen Fällen unerkannt, da Gebäudebetreiber nicht über geeignete Werkzeuge verfügen, um Daten aus Gebäudeautomationssystemen ausreichend und effizient zu analysieren.

Bei bauwerksintegrierter Photovoltaik (BIPV) handelt es sich um Bauelemente, die zusätzlich zu ihrer bautechnischen Anwendung Elektrizität generieren. Über die gesamte Anwendungsdauer gesehen sind sie in manchen Fällen sogar günstiger als herkömmliche Bauelemente. Außerdem tragen sie zur Erreichung der nationalen und europäischen Klimaschutzziele bei.

Der Anspruch auf visuellen und thermischen Komfort, energetische Aspekte sowie die optimale Ausnutzung des Tageslichts stellen heute hohe Anforderungen an moderne Fassaden. Dies ist von Gebäudeplanern, Architekten, Bauherren und Herstellern von Fassadenelementen bei der Planung von Gebäudehüllen oder Verbesserung von Produkten zu berücksichtigen.

Effiziente Wärmeübertrager sind ein entscheidender Baustein für eine energiesparende, kompakte und kostengünstige Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden. Effizienz bezieht sich dabei nicht nur auf den energetischen Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers, sondern auch auf den erforderlichen hydraulischen Aufwand, den Materialeinsatz, das Bauvolumen und die Kosten. Die aufgezeigten Kriterien spannen ein komplexes Feld an Entwicklungsanforderungen auf, das wir gemeinsam mit unseren Partnern für die jeweiligen Anwendungen festlegen und mit geeigneten Methoden und Werkzeugen bearbeiten.

Die Beschaffenheit von Fenstern und Fassaden hat große Auswirkungen auf die energetischen Eigenschaften von Gebäuden. So verändern sie beispielsweise Tageslichtnutzung, solare Energiegewinnung und Wärmeverlust. Die optimale Nutzung des Tageslichts mit dem Ziel, Energiekosten zu reduzieren und visuellen Komfort zu steigern, ist daher ein FuE-Schwerpunkt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energie Systeme ISE.

Ziel der Bundesregierung ist, bis zum Jahr 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu realisieren. Dazu muss der Energieverbrauch der Gebäude gesenkt und gleichzeitig der Ausbau erneuerbarer Energien bei der Wärmenutzung vorangetrieben werden. Die bisherigen Sanierungsraten sind zu gering, um dieses Ziel zu erreichen. Darüber hinaus fehlen noch flexible und preiswerte Lösungen, die thermische Gebäudehüllensanierung und Optimierung haustechnischer Anlagen miteinander verbinden.

Bauwerksintegrierte solarthermische Systeme (BIST) senken Kosten, da sie gegenüber dem separaten Bau von Gebäudehülle und Solarthermieanlage den Materialaufwand und die benötigte Arbeitszeit reduzieren. Innovative, multi-funktionale BIST-Komponenten bieten über solarthermische Erträge hinaus auch Durchsicht und Sonnenschutz. Das Fraunhofer ISE entwickelt gemeinsam mit ausgewählten Partnern neue, innovative Technologien für solarthermische Fassaden.

Am Fraunhofer ISE wurden Verbindungen aus der Klasse der MOFs synthetisiert sowie zwei komplementäre Beschichtungsverfahren entwickelt, die diese Voraussetzungen hervorragend erfüllen, und bereits zum Patent angemeldet wurden. Sorptiv beschichtete Wärmeübertragerstrukturen mit MOFs, aber auch klassischen Sorptionsmitteln, stellen für zahlreiche Anwendungen die optimale Lösung dar.

Fluktuierende und dezentrale Energieerzeugung erfordern zunehmend die Koordination der Verbrauchsseite und die Nutzung vorhandener Flexibilitätsoptionen. Es entstehen neue Geschäftsmodelle und Märkte: Energiemanagement Gateways werden zur Vernetzung und Steuerung unterschiedlicher Anlagen, Sensoren, Zähler, Erzeugungsanlagen, steuerbarer Verbraucher, Feedbacksysteme und Netzinfrastruktur genutzt.

Im Rahmen des Projekts »Der hybride Stadtspeicher« arbeitet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE an der Entwicklung eines kostengünstigen, zuverlässigen, langlebigen und skalierbaren Lithium-Batteriesystems. Dabei soll über ein verbessertes Modul- und Systemdesign sowie ein optimiertes Batteriemanagement und die zugehörigen Schnittstellen eine einfache Integration in dezentrale Energiesysteme ermöglicht werden.

Solarthermische Systeme mit unterschiedlichen Arbeitstemperaturen finden Einsatz in der Gebäudetechnik, in der Industrie oder als Freilandanlagen. Die solar erzeugte Wärme (Wasser, Luft, Dampf) kann entweder direkt genutzt oder über Wärmekraftmaschinen in Strom bzw. mittels thermischer Kältemaschinen in Kälte gewandelt werden.

FuE mit optischen Methoden wird in mehreren Marktsegmenten der Solartechnik benötigt, so z. B. bei Solarzellen, Fenstern und Fassaden, solarthermischen Kollektoren und Konzentratorsystemen. Unsere Schwerpunkte liegen in der optischen Simulation, der Oberflächencharakterisierung und Analytik sowie bei der Entwicklung von optimierten Schichtsystemen mittels PVD-Verfahren sowie der Oberflächenstrukturierung mit Hilfe der Laserinterferenzlithographie.

Bei bauwerksintegrierter Photovoltaik (BIPV) handelt es sich um Bauelemente, die zusätzlich zu ihrer bautechnischen Anwendung Elektrizität generieren. Über die gesamte Anwendungsdauer gesehen sind sie in manchen Fällen sogar günstiger als herkömmliche Bauelemente. Außerdem tragen sie zur Erreichung der nationalen und europäischen Klimaschutzziele bei.

Der Anspruch auf visuellen und thermischen Komfort, energetische Aspekte sowie die optimale Ausnutzung des Tageslichts stellen heute hohe Anforderungen an moderne Fassaden. Dies ist von Gebäudeplanern, Architekten, Bauherren und Herstellern von Fassadenelementen bei der Planung von Gebäudehüllen oder Verbesserung von Produkten zu berücksichtigen.

Die Beschaffenheit von Fenstern und Fassaden hat große Auswirkungen auf die energetischen Eigenschaften von Gebäuden. So verändern sie beispielsweise Tageslichtnutzung, solare Energiegewinnung und Wärmeverlust. Die optimale Nutzung des Tageslichts mit dem Ziel, Energiekosten zu reduzieren und visuellen Komfort zu steigern, ist daher ein FuE-Schwerpunkt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energie Systeme ISE.

Bauwerksintegrierte solarthermische Systeme (BIST) senken Kosten, da sie gegenüber dem separaten Bau von Gebäudehülle und Solarthermieanlage den Materialaufwand und die benötigte Arbeitszeit reduzieren. Innovative, multi-funktionale BIST-Komponenten bieten über solarthermische Erträge hinaus auch Durchsicht und Sonnenschutz. Das Fraunhofer ISE entwickelt gemeinsam mit ausgewählten Partnern neue, innovative Technologien für solarthermische Fassaden.

FuE mit optischen Methoden wird in mehreren Marktsegmenten der Solartechnik benötigt, so z. B. bei Solarzellen, Fenstern und Fassaden, solarthermischen Kollektoren und Konzentratorsystemen. Unsere Schwerpunkte liegen in der optischen Simulation, der Oberflächencharakterisierung und Analytik sowie bei der Entwicklung von optimierten Schichtsystemen mittels PVD-Verfahren sowie der Oberflächenstrukturierung mit Hilfe der Laserinterferenzlithographie.

Die Bereitstellung von Wärme und Kälte verursacht etwa 40% des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs. Besonders schwer wiegt dabei die Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser, die mehr als 80% des Energieverbrauchs in den Haushalten beansprucht. Es ist daher dringend erforderlich, den Wärme- und zunehmend auch Kältebedarf möglichst effi zient und nachhaltig zu decken. Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Effiziente Wärmeübertrager sind ein entscheidender Baustein für eine energiesparende, kompakte und kostengünstige Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden. Effizienz bezieht sich dabei nicht nur auf den energetischen Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers, sondern auch auf den erforderlichen hydraulischen Aufwand, den Materialeinsatz, das Bauvolumen und die Kosten. Die aufgezeigten Kriterien spannen ein komplexes Feld an Entwicklungsanforderungen auf, das wir gemeinsam mit unseren Partnern für die jeweiligen Anwendungen festlegen und mit geeigneten Methoden und Werkzeugen bearbeiten.

Die tatsächliche energetische Güte von Gebäuden liegt häufig weit entfernt von den in der Planung festgesetzten Zielgrößen. Diese Diskrepanz kommt meist durch Defizite bei der Inbetriebnahme, Fehler in der Anlagentechnik oder ein unvorhergesehenes Nutzerverhalten zustande. Eine optimierte Betriebsführung von Gebäuden kann aktuellen Einschätzungen zufolge Einsparungen in Höhe von 5–30% erbringen. Allerdings bleiben Optimierungsmöglichkeiten in vielen Fällen unerkannt, da Gebäudebetreiber nicht über geeignete Werkzeuge verfügen, um Daten aus Gebäudeautomationssystemen ausreichend und effizient zu analysieren.

Ziel der Bundesregierung ist, bis zum Jahr 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu realisieren. Dazu muss der Energieverbrauch der Gebäude gesenkt und gleichzeitig der Ausbau erneuerbarer Energien bei der Wärmenutzung vorangetrieben werden. Die bisherigen Sanierungsraten sind zu gering, um dieses Ziel zu erreichen. Darüber hinaus fehlen noch flexible und preiswerte Lösungen, die thermische Gebäudehüllensanierung und Optimierung haustechnischer Anlagen miteinander verbinden.

Fluktuierende und dezentrale Energieerzeugung erfordern zunehmend die Koordination der Verbrauchsseite und die Nutzung vorhandener Flexibilitätsoptionen. Es entstehen neue Geschäftsmodelle und Märkte: Energiemanagement Gateways werden zur Vernetzung und Steuerung unterschiedlicher Anlagen, Sensoren, Zähler, Erzeugungsanlagen, steuerbarer Verbraucher, Feedbacksysteme und Netzinfrastruktur genutzt.

Im Rahmen des Projekts »Der hybride Stadtspeicher« arbeitet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE an der Entwicklung eines kostengünstigen, zuverlässigen, langlebigen und skalierbaren Lithium-Batteriesystems. Dabei soll über ein verbessertes Modul- und Systemdesign sowie ein optimiertes Batteriemanagement und die zugehörigen Schnittstellen eine einfache Integration in dezentrale Energiesysteme ermöglicht werden.

Solarthermische Systeme mit unterschiedlichen Arbeitstemperaturen finden Einsatz in der Gebäudetechnik, in der Industrie oder als Freilandanlagen. Die solar erzeugte Wärme (Wasser, Luft, Dampf) kann entweder direkt genutzt oder über Wärmekraftmaschinen in Strom bzw. mittels thermischer Kältemaschinen in Kälte gewandelt werden.

Am Fraunhofer ISE wurden Verbindungen aus der Klasse der MOFs synthetisiert sowie zwei komplementäre Beschichtungsverfahren entwickelt, die diese Voraussetzungen hervorragend erfüllen, und bereits zum Patent angemeldet wurden. Sorptiv beschichtete Wärmeübertragerstrukturen mit MOFs, aber auch klassischen Sorptionsmitteln, stellen für zahlreiche Anwendungen die optimale Lösung dar.