Forschung: Ein System für Strom, Wärme, Kälte und Frischluft

Es ist das Ziel der Bundesregierung, dass bis zum Jahr 2050 nahezu alle privaten und öffentlichen Gebäude in Deutschland „klimaneutral“ sein sollen. Dafür sollen die Gebäude energetisch saniert, mit neuer Anlagetechnik ausgestattet und zum größten Teil aus erneuerbaren Energien versorgt werden. Im Rahmen eines neuen Forschungsprojekts wollen Wissenschaftler der Universität Paderborn an diesem Ziel mitarbeiten und ein entsprechendes System entwickeln.

„Bisherige Forschungsprojekte konzentrieren sich auf Systeme, die für Gebäude lediglich Strom und Wärme erzeugen können. In unserem Forschungsprojekt entwickeln wir ein kombiniertes System, das erstmals Wohnhäuser und öffentliche Gebäude gesamtheitlich mit Energie versorgt – also zugleich Strom und Wärme, aber auch Kälte und Frischluft zum Heizen, Kühlen und Lüften produziert“, erklärt Eugeny Kenig von der Universität Paderboren.

Ein Kollektor für alles

Das geplante Versorgungssystem soll sich komplett aus erneuerbaren Energien speisen. Der zentrale Bestandteil ist ein photovoltaisch-thermischer Kollektor (PVT), der auf Dächern und an Fassaden von Häusern installiert werden kann. Mittels Solarstrom, solarer Wärme und Umweltkälte kann der PVT-Kollektor sowohl Strom und Wärme als auch Kälte erzeugen.

„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.

Heizung und Warmwasser aus erneuerbaren Energien

Dem umweltfreundlichen Gesamtsystem könnte künftig eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung zukommen. Denn während der Strom in Deutschland bereits zu einem großen Teil aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft erzeugt wird, stecken hinter den meisten Heizungen und Warmwasserversorgungen noch immer Anlagen, die überwiegend mit Erdgas und -öl betrieben werden. Diese „regenerative Lücke“ bei der Wärmeversorgung könnte mit dem neuen System verkleinert werden.