Energie Urban

Energieeffizienz als Grundlage

Die sauberste Kilowattstunde ist die, die gar nicht erst erzeugt werden muss. In unseren Konzepten nimmt daher die Suffizienz einen zentralen Stellenwert ein. Unser wichtigstes Ziel ist es, durch intelligent angepasste Planungsprozesse den Energie­bedarf möglichst gering zu halten oder gänzlich zu vermeiden. Strategien und Komponenten des klimagerechten Bauens werden fortwährend weiterentwickelt und konsequent angewendet.

 

Energieoptimierte Gebäude

Essentiell für energieoptimierte Gebäude ist ihre Energieeffizienz und Betriebsführung. Ein Kernaspekt ist die Untersuchung neu entwickelter Komponenten für Fassaden und Gebäudehüllen im Hinblick auf ihre energetischen Eigenschaften und Auswirkungen auf die Energiebilanz der Liegenschaften. Hierzu bietet die Fraunhofer-Allianz Energie, über umfängliche Laborversuche und Simulationen hinaus, u. a. Tests im Maßstab 1:1 an Freiland-Versuchsgebäuden an. Zudem birgt allein ein optimierter Gebäudebetrieb das Potenzial, die aufgewendete Energie um bis zu 30 Prozent zu reduzieren und damit enorme Kosten einzusparen. Hierzu genügen häufig geringe Investitionen, da lediglich die Gebäudeleittechnik entsprechend eingestellt werden muss. Eine Betriebsoptimierung, die auf Energieeinsparung und Verbesserung des Komforts abzielt, erfordert praxis­taugliche Instrumente. In der Fraunhofer-Allianz Energie werden solche Werkzeuge entwickelt und getestet. Zu diesen zählen u. a. die Datenver­arbeitung und -visualisierung, die automatische Fehler­erkennung und -diagnose sowie die modellbasierte Optimierung.

 

Vom Consumer zum Prosumer

Die Konzepte der Fraunhofer-Allianz Energie für solare Niedrigenergie-, Passiv- und Null- sowie Plusenergiehäuser verknüpfen die passive Solarenergienutzung zur Wärmegewinnung, einen hohen baulichen Wärmeschutz und kontrollierte Lüftungsprozesse mit hoher Wärme­rück­gewinnung durch Wärmetauscher. Auch lokale erneuerbare Energieerzeuger werden in die Konzepte und Szenarien integriert. Insbesondere im Altbau lässt sich der Energieverbrauch durch eine energetische Sanierung senken und durch zugeschnittene Konzepte zur Gebäudesanierung auch hier, insbesondere durch die Einbettung in ein übergeordnetes Quartierskonzept, der Übergang vom Consumer zum Prosumer gestalten. Unser Dienstleistungsangebot reicht von der Konzept- und Technologieentwicklung über Gebäudesimulationen bis hin zu Testständen für Einzelkomponenten sowie dem intensiven Monitoring bereits installierter Objekte. Wir analysieren und bewerten den Einzelenergiebedarf von Gebäuden und begleiten maßgeschneiderte Energieeffizienzprogramme für Kommunen, Städte und Regionen.

 

Heizen und Kühlen von Gebäuden

Experten der Fraunhofer-Allianz Energie untersuchen zukunftsfähige Anwendungen zur Wärme- bzw. Kälteerzeugung. Neben solarthermischen Systemen und der Verbrennung von CO₂-neutralen Stoffen, stehen Wärmepumpensysteme sowie die Kraft-Wärme-Kopplung in Blockheizkraftwerken im Fokus der Forschung – die letztgenannten Technologien auch hinsichtlich eines möglichst netzdienlichen Betriebs. Für diese aktiven Anwendungen werden Betriebsverhalten und Effizienz im Rahmen detaillierter Felduntersuchungen und Systemsimulationen ermittelt. Einzelne Komponenten werden auf Testständen und mit Hilfe von Detailsimulationen weiterentwickelt. Die durchgeführten Normprüfungen dienen dem fundierten Effizienzvergleich.

 

Quartierskonzepte

Die Erarbeitung von Konzepten für energieeffiziente – bis hin zu CO₂-neutralen Städten und Gemeinden steht im Blickpunkt unserer Experten. Auf der Ebene ganzer Siedlungen werden Energiekonzepte entwickelt (im Plusenergiebereich und darunter), die die Implementierung von Energieeffizienzmaßnahmen im Zusammenspiel mit der Integration erneuerbarer Energien zur Wärme-, Kälte- und Stromerzeugung umfassen. Um die Energie­nutzung zu optimieren, wird dabei auch auf die Anwendung exergetischer Prinzipien und die entsprechende Bewertung von Energieanwendungen zurückgegriffen.

Auch Themenstellungen zur Stadtklimatologie, wie etwa die Vermeidung sogenannter Wärmeinseln und die ausreichende Tageslicht- und Frischluftversorgung, widmen sich die Experten der Fraunhofer-Allianz Energie.

 

Technologien für kommunale Energiesysteme

Im Geschäftsfeld »Energie Urban« der Fraunhofer-Allianz Energie werden neue Technologien für den Ausbau elektrischer Versorgungs-, Nahwärme- und Kältenetzen entwickelt. Diese reichen von der Erzeugung über die optimierte Einspeisung und Verteilung bis hin zur Integration von elektrischen und thermischen Speichern in kommunale Energiesysteme. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die vernetzte Interaktion über Informations- und Kommunikationsplattformen (IKT), wie die Entwicklung und Erprobung von Smart Grid und Smart Meter Technologien zur Nutzung von Demand-Side-Management.