Ein System für Strom, Wärme, Kälte und Frischluft

Gemeinsam mit sieben Industrieunternehmen entwickeln Forschende der Universität Paderborn zurzeit ein System, das Gebäude gleichzeitig mit Strom, Wärme, Kälte und Frischluft versorgt, dabei energieeffizient ist und ganz auf erneuerbare Energien setzt. Das Projekt ist auf vier Jahre angelegt und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit rund drei Millionen Euro gefördert. An der Uni Paderborn ist es am Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET) angesiedelt und wird unter anderem von Gerrit Sonnenrein betreut – der Wirtschaftsingenieur ist Geschäftsführer des KET.

Zentraler Bestandteil des geplanten Versorgungssystems ist ein photovoltaisch-thermischer Kollektor, der auf Dächern und an Fassaden installiert werden kann. Mit Solarstrom, solarer Wärme und Umweltkälte kann der PVT-Kollektor sowohl Strom und Wärme als auch Kälte liefern. „Tagsüber wandelt das System Sonnenenergie in Strom und Wärme um und nachts nutzt es Umweltkälte – im Wesentlichen durch Strahlungsaustausch mit dem kalten Nachthimmel“, erläutert Gerrit Sonnenrein. Eine ebenfalls im System integrierte Wärmepumpe sorgt dafür, dass die im Gebäude erreichten Temperaturen bei Bedarf angehoben oder abgesenkt werden können. Wärme- und Kältespeicher überbrücken die Fehlzeiten zwischen Energieerzeugung und -bedarf. Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung komplettiert das System.

Da es sich ausschließlich aus regenerativen Energien speist, könnte diesem System aus Sicht der Forschenden künftig eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung zukommen. Zudem soll das neue Versorgungssystem dank optimal aufeinander abgestimmter Komponenten besonders energieeffizient sein. Und: Unternehmen, öffentliche Einrichtungen und Privatpersonen könnten mit dem System künftig Geld sparen, denn es soll unter anderem in den Bereichen Heizen und Kühlen den Energieverbrauch senken. „Die intelligente Steuerung und der Einsatz innovativer Speicher in unserem System könnten außerdem die Versorgungsnetze entlasten: Je nach Energiebedarf eines Gebäudes sorgen sie dafür, dass beispielsweise überschüssiger Strom aus öffentlichen Netzen genutzt wird“, ergänzt Wirtschaftsingenieur Sonnenrein. Eine zentrale Steuereinheit soll Bedienung, Regelung, Monitoring, Visualisierung und Energiemanagement ermöglichen. Für eine vorhersagende Regelung des Systems sollen Wettervorhersagemodelle integriert werden.

Damit das System des KET möglichst bald praxistauglich wird, arbeiten die Forschenden mit Experten aus dem Baugewerbe, Architekten, Heizungs-, Klima-, Regelungs- und Solartechnikern sowie mit Fachleuten für thermische Energiespeicherung zusammen. Wenn das Versorgungssystem entwickelt ist, soll es in einer ersten Praxisphase an Testgebäuden erprobt werden.