Optimale Nutzung der Sonnenwärme durch Gebäude
Der Energieverbrauch von Gebäuden verursacht große Mengen Kohlenstoffdioxid (CO2). Die Nutzung erneuerbarer Energie durch Solarthermie ist daher der Schwerpunkt intensiver Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Jedoch sind techno-ökonomische Verbesserungen erforderlich, um das Angebot an die Nachfrage anzupassen und dabei Kosten zu erreichen, die kommerziell attraktiv sind. Im Rahmen des Projekts "New advanced insulation phase-change materials" (NANOPCM) konzentrierten sich EU-finanzierte Wissenschaftler auf die Entwicklung von auf Nanotechnologie basierenden Speichermaterialien für thermische Energie, die mit herkömmlichen Baumaterialien vereinbar sind. Latentwärmespeicher (PCM, phase change materials) können latente Wärme speichern und freisetzen, indem sie schmelzen oder kristallisieren, und somit je nach Bedarf Wärme oder Kühlung liefern. Sie sind perfekt für die Nutzung der thermischen Energie der Sonne geeignet, die von den Wetterbedingungen und der Tageszeit abhängig ist. Ihre hohe Energiespeicherdichte ist besonders für Bauisolierung interessant. Die Wissenschaftler haben zwei Produktkategorien entwickelt: eingekapselte PCM mit zusätzlichen Nanomaterialien und Polyurethan-(PU)-Schaum, der PCM zusammen mit Nanomaterialien enthält. Die eingekapselten PCM wurden in einer Pilotanlage mit einer Technik hergestellt, die bereits unter zwei Patenten eingetragen ist. Der Schaum wurde gemäß den Standardverfahren für die PU-Schaumherstellung produziert, die auf den Zusatz von Additiven optimiert wurden, ohne dass mechanische Eigenschaften, Aushärtung und Ausdehnung dadurch beeinflusst werden. Anschließend wurden bereits entwickelte Verfahren und Vorgänge durchgeführt, die deutliche Kosteneinsparungen ermöglichten. Die ursprünglichen Ziele umfassten eine Amortisationszeit von weniger als sechs Jahren. Das Team konnte diese Erwartungen noch übertreffen und erzielte durch die Energieeinsparungen und die Kosteneffizienz der neuartigen Verkleidungen eine Amortisationszeit von etwa zwei Jahren. Lebenszyklusanalysen und Studien zur Giftigkeit waren wichtige Säulen des Projekts. Das Team lieferte auch ein Software-Tool zur Simulation des thermischen Verhaltens der Produkte mit NANOPCM-Technologie. Dieses kann leicht von Architekten, Ingenieuren und anderen eingesetzt werden, um die potenziellen Energieeinsparungen und zu erreichenden Temperaturen in einem Gebäude zu ermitteln, die mit NANOPCM-Isolierungsmaterialien erzielt werden können. Intelligente Materialien zur Wärmedämmung, die von Nanotechnologie und den zugehörigen Herstellungsverfahren Gebrauch machen, werden die thermische Speicherkapazität von Isolierungssytemen erhöhen und somit die Wärmeverluste durch Wände und Dächer verringern. Die ehrgeizigen Ziele der EU zur Senkung des Energieverbrauchs sollten Dank der NANOPCM-Technologie leichter zu erreichen sein. Sehen Sie hier das Projektvideo .
