Teilprojekt 2 Gebäude und Energieerzeugung

Teilprojekt 2: Gebäude und Energieerzeugung

Aufbauend auf der umfassenden Siedlungsanalyse und den strategischen Überlegungen werden durch die ISM+D, die IWB und in Kooperation mit dem Fachgebiet Entwerfen und Baugestaltung (EuB) der TU Darmstadt, sowie Experte für die technischen Komponenten Grobkonzepte auf Quartiersebene entwickelt. Dabei liegt der Schwerpunkt der Arbeiten auf der Integration unterschiedlich effizienter Wohnflächen, dezentraler Energieerzeugung, sowie thermischer und elektrischer Speichersystemen, um das energetischen Profil der Bestandssiedlung auf einem 30 % niedrigerem Primärenergiebedarfs im Vergleich zu einer herkömmlichen Sanierung zu bringen.

Zur Reduktion des Energiebedarfs und Nachverdichtung der Siedlung werden Konzepte für die Grundsanierung und Verdichtung aller am Siedlungsverbund beteiligten Gebäude entworfen. Eine Nachverdichtung findet sowohl durch eine Aufstockung der sanierten Gebäuden als auch durch einen hocheffizienten, energiepositiven Baustein statt, der zum einen mit unterschiedlichsten thermischen und elektrischen Erzeugungskomponenten ausgestattet ist und zum anderen über umfassende Speicherkapazitäten verfügt. Im gleichen Schritt wird die Ausstattung der freien Hüllflächen auf diesen Gebäuden mit Solarmodulen (Photovoltaik und/oder Solarthermie) ausgewertet. Aus den hier entwickelten Konzeptvarianten lassen sich Anforderungen und Planungsparameter der Entwicklung der Speicherlösungen und Betriebsstrategien ableiten. Bei der Entwurfsplanung der technischen Energieerzeuger werden alle energieaktiven Komponenten im energetischen Gesamtkonzept eingebunden, um diese in optimaler Weise zur Effizienzsteigerung des Quartiers nutzen zu können. Von zentraler Bedeutung ist hierbei die intelligente Verknüpfung aller energieerzeugenden Komponenten im elektrisch und thermisch interagierenden Gesamtsystem.

Digitale Visualisierung des Gebäude- und Sanierungskonzepts . Bild: TU Darmstadt (EuB und ISM+D).
Digitale Visualisierung des Gebäude- und Sanierungskonzepts . Bild: TU Darmstadt (EuB und ISM+D).

Zur kombinierten und effizienten Gewinnung von solar anstehender Umweltenergie in Form von Strom und Wärme sind sowohl in die Dach- als auch Fassadenfläche opake Solarkombimodule zu entwickeln und in Form von Demonstratoren hinsichtlich Funktionsfähigkeit und Wirksamkeit zu erproben. Die neuen hybriden PV-Kombimodule werden in speziellen Versuchsständen (Mock-Up) an dem Gelände der Universität Stuttgart eingehend analysiert. Im Rahmen von SWIVT entwickelt die Firma Autarq GmbH Dachsteine zur integrierten Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie aus erneuerbaren Energieträgern. Das Konzept wird ergänzt durch den Einsatz eines Solargartens, bestehend aus semitransparenten PV-Modulen in Kombination mit sogenannten Luftkollektoren zur Abführung und Speicherung der entstehenden thermischen Energiemengen. Die Nutzung von Abwärme aus Energiegarten, thermischen Pufferbereichen für Bestandsgebäude, welche gleichzeitig die Attraktivität und Nutzbarkeit der Wohnungen steigern sollen, wird durch hochaufgelöste Simulationsmodelle an dem IWB untersucht. Um die Erzeugung unabhängig vom solaren Strahlungsangebot sicherstellen zu können wird ein BHKW eingesetzt. Die Erzeugung von Wärme und Strom erlaubt unter Einsatz thermischer und elektrischer Speicher sowie intelligenter Steuerungslogik eine zeitlich entkoppelte und damit bedarfsgerechte Versorgung der Siedlung. Eine Wärmepumpe ermöglicht die effiziente Kopplung von Hoch- und Niedertemperaturkreisläufen und bildet eine Schnittstelle zwischen elektrischem und thermischem System.

In SWIVT eingesetzter Prototyp eines hybriden Dachziegels. Bild: Autarq GmbH
In SWIVT eingesetzter Prototyp eines hybriden Dachziegels. Bild: Autarq GmbH