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Thermal Energy Storage Systems for Energy Efficient Buildings. An integrated solution for residential building energy storage by solar and geothermal resources

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Europäisches Konsortium entwickelt Solar- und Geothermieenergiesystem zum Heizen und Kühlen von Häusern

Bauunternehmen versprechen CO2-freie Gebäude ab 2050. Ein Konsortium aus acht europäischen Ländern hat sich zusammengeschlossen, um ein intelligentes nachhaltiges System zum Heizen und Kühlen von Wohnhäusern zu entwickeln.

Energie

Bauunternehmen versprechen die Dekarbonisierung von Gebäuden bis 2050, was bedeutet, dass beim Bau oder beim Heizen dieser Häuser keine von Brennstoffen verursachten CO2-Emissionen in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Das ist keine leichte Aufgabe. Ein europäisches Konsortium hat jedoch Schritte unternommen, um dieser Herausforderung zu begegnen. Es hat ein neues System für solare und geothermische Energie sowie zum Heizen und Kühlen entwickelt und in drei verschiedenen Klimazonen getestet: im heißen Zypern und Spanien sowie im kühleren Österreich. Das Projekt TESSe2b, das vom Polytechnischen Institut von Setúbal in Portugal koordiniert wird, hat gezeigt, dass das innovative System für Privathaushalte den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um 80-90 % senken kann. Das System verwendet zwei Arten erneuerbarer Energie zum Heizen, Klimatisieren und Erwärmen des Wassers im Gebäude sowie ein ausgeklügeltes System zur Speicherung von Wärmeenergie. „Wir verwenden mehr erneuerbare Energiequellen als die derzeit auf dem Markt erhältlichen Systeme. Außerdem ist unsere Methode zum Heizen, Kühlen und für die Warmwasserbereitung effizienter“, sagt Projektkoordinator Luis Coelho. „TESSe2b reduziert die Energiekosten und trägt zur Dekarbonisierung bei.“

Notlagerung für Regentage

Das Konsortium aus acht europäischen Ländern testete verbesserte Phasenwechselmaterialien für die Heiz- und Kühlspeicher, um das häufige Missverhältnis zwischen Energieangebot und -nachfrage zu beheben, wenn die Sonneneinstrahlung zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten schwankt. „Diese Materialien werden zur Speicherung latenter Wärme verwendet, die im Allgemeinen effizienter ist als die Speicherung empfindlicher Wärme“, erklärt Coelho. Im Rahmen des Projekts wurden zwei Arten von Phasenwechselmaterialien entwickelt – Paraffine und hydratisierte Salze – und Lösungen für die Erdwärmesonden erarbeitet. Diese konnten die Vorteile der gesteigerten unterirdischen Wärmespeicherung nutzen und den Wirkungsgrad der erdgekoppelten Wärmepumpen maximieren. Einer der bemerkenswertesten Aspekte von TESSe2b ist das Steuerungssystem. Es basiert auf einem selbstlernenden Algorithmus, der auf verschiedene Ziele eingestellt werden kann: Verringerung des Nettoenergieverbrauchs, Minimierung der Betriebskosten, Maximierung des Komfortniveaus oder ein Kompromiss zwischen diesen Zielen. „Das System lernt von selbst, wie es unter verschiedenen Bedingungen am besten arbeitet“, sagt Coelho. Die Entwicklerinnen und Entwickler haben kompakte Speicher in verschiedenen Kombinationen hergestellt, damit das System in bestehende Heiz-, Kühl- und Warmwassersysteme sowie in neue Gebäude eingebaut werden kann. Die Projektbeteiligten haben das System zum Patent angemeldet, und es laufen bereits Gespräche mit Unternehmen, die an einem Kauf interessiert sind. Die Nachfrage ist vorhanden, da viele europäische und andere Länder sich verpflichtet haben, in den nächsten 30 Jahren CO2-neutral zu werden. Eurostat-Zahlen zeigen, dass 75 % der Heiz- und Kühlenergie immer noch aus fossilen Brennstoffen, aber nur 19 % aus erneuerbaren Energien erzeugt werden. Derzeit macht laut „Mapping and Analysis of the Current and Future (2020-2030) heating/cooling fuel deployment (fossil/renewables)“ („Darstellung und Analyse der derzeitigen und künftigen (2020-2030) Verwendung von Brennstoffen (fossile/erneuerbare) für das Heizen und Kühlen“) die Heizung und Kühlung von Gebäuden und in der Industrie die Hälfte des Energieverbrauchs der EU aus. „Es ist klar, dass der Markt für Lösungen wie die unsere erheblich wachsen wird“, sagt Coelho.

Schlüsselbegriffe

TESSe2b, CO2-freie Gebäude, Dekarbonisierung, Wärmeenergiespeichersystem, Heizung, Kühlung, erneuerbare Energie

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