PV-Tool: Entwicklung eines Simulationstools zur Auslegung modularer energieerzeugender Fassadensysteme mit Latentwärmespeichern (Phase-Change-Materials, PCM)

Projektleiter	Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weller
Mitarbeiter	Dipl.-Ing. Christian Popp
Förderung	BMWI – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Laufzeit	2019-2021

Ziele und Arbeitsprogramm

Die Bundesregierung Deutschlands strebt einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand bis zum Jahr 2050 an. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen neben der Verringerung des Energieverbrauchs auch die Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien direkt am Gebäude eine breite Anwendung finden.

Fassadenintegrierte Photovoltaik(PV)-Systeme besitzen ein großes, aber wenig genutztes Potential zur Gewinnung erneuerbarer Energie. Bisher wird die Integration von PV-Modulen in Warmfassaden als problematisch betrachtet, da in dieser Einbausituation hohe Modultemperaturen erreicht werden, was zu einem Leistungsverlust der PV führt. Durch die Kombination von PV-Modulen mit Latentwärmespeichern (PCM) kann diese Temperaturerhöhung jedoch kompensiert werden, da die PCM große Mengen an Energie während des Schmelzvorgangs aufnehmen. Ein richtig gewählter Schmelzpunkt des PCM verringert somit die Temperatur und steigert den Ertrag der PV-Module in Warmfassaden.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Auslegungstools für den gezielten Einsatz von PCM und PV in Warmfassaden. Damit können in einer frühen Projektphase die benötigte Menge sowie die thermischen Eigenschaften des PCM für die jeweilige Fassadenausrichtung, den geografischen Standort und die Nutzung des Gebäudes individuell abgestimmt werden, um eine maximale Leistungssteigerung zu erreichen. Die Einbettung des Tools in ein Gebäudesimulationsprogramm ermöglicht es zudem, den Einfluss des PCM auf die Wärmeverluste durch die Fassade und damit auf den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes zu berücksichtigen. Darüber hinaus wird ein modulares Fassadensystem mit skalierbaren Verkapselungen (Behälter für PCM) entwickelt, um die je nach Anwendung erforderliche PCM-Menge in die Fassade zu integrieren und variable PV-Modulgrößen flächendeckend mit PCM-Verkapselungen zu belegen.

Partner

PAZDERA AG, Coburg
Rubitherm Technologies GmbH, Berlin
ADO-Metall GmbH, Geeste
Institut für Bauklimatik, TU Dresden

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Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weller

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Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dipl.-Ing. Christian Popp