Mit Solarzellen in der Außenhülle lassen sich im Schiffbau nachhaltige Niedrigenergiekabinen mit höherem Autarkiegrad bei Energieerzeugung und -verbrauch realisieren.
Der Gebäudesektor bietet durch die zunehmende Elektrifizierung, Hybridisierung und Vernetzung seiner technischen Ausstattung immenses Potenzial zur Vermeidung von CO2-Emissionen. Jedoch ist der Gebäudebestand extrem vielfältig, so dass sehr individuelle Lösungen gefragt sind – zumal mit Nahwärme, H2-Gas und Elektrizität perspektivisch gleich drei klimaneutrale Versorgungsnetzstrukturen zur Verfügung stehen. Dies stellt die Fachkräfte, auch angesichts des rasanten technologischen und demografischen Wandels, in der Umsetzung vor große Herausforderungen.
Separat betrachtet, ist jedes einzelne moderne Gebäude aus energietechnischer Sicht ein komplexes vernetztes System, in dem gebäudetechnische Anlagen von der PV-Anlage über die Wärmepumpe bis hin zur Wallbox zu einer aufeinander abgestimmten Betriebsführung vernetzt werden. Darüber hinaus sind Gebäude aus systemischer Sicht als Teil der übergeordneten vernetzten Strom-, Gas- und Wärmenetze zu betrachten: Ihre auf Sektorenkopplung basierenden Flexibilitätsoptionen müssen einen wichtigen Beitrag liefern, um angesichts schwankender Einspeisung die Energiebilanz in den Stromnetzen auszugleichen.
Die Forschungsgruppe Sektorenkopplung – Gebäude unterstützt die Energiewende durch die Entwicklung und Validierung von Elementen der technischen Gebäudeausstattung. Hier blicken wir insbesondere auf den Bereich der Wärmeversorgungssysteme und die Betriebsweise der Komponenten in einer realitätsnahen Systemumgebung. Um neben Einzelanlagen auch das „Gesamtsystem Gebäude“ zu optimieren, kommen dabei sowohl physikalische Modelle als auch experimentelle Laboraufbauten zum Einsatz. Auf diese Weise können wir eine den zeitgemäßen Anforderungen genügende Betriebsführung realisieren, die sowohl die Ziele des Nutzers (zum Beispiel den PV-Eigenverbrauch) als auch die Anforderungen des Gesamtsystems (zum Beispiel die Flexibilität der Energienachfrage) berücksichtigt.
Die dabei gewonnenen Kenntnisse nutzen wir institutsübergreifend für Softwarelösungen, die in vernetzten Systemen die Interaktion der Komponenten untereinander, mit Sensoren sowie mit externen Datenquellen wie Wetter- oder Preisinformationen gewährleisten. Unser Ziel ist hierbei die Entwicklung von adaptiven, selbstlernenden Systemen, die in der Praxis einen deutlich reduzierten Betreuungsaufwand durch Fachkräfte haben und gleichzeitig einen optimalen Betrieb der Anlagen gewährleisten.
