DFG-EUPHORIC
Der Effekt von Photovoltaikanlagen auf Hausdächern auf das städtische Mikroklima und den thermischen Komfort im Innenraum (EUPHORIC)
Ansprechperson: Prof. Dr. Matthias Mauder
Kooperationspartner: Prof. Björn Maronga (Leibniz Universität Hannover), Dr. Stefan Riechelmann (Physikalisch-technische Bundesanstalt)
DFG-Projektnummer 515096414
Projektbeschreibung
Das Projekt hat das Ziel den Effekt von der flächendeckenden Installation von Photovoltaikanlagen (PV) in Stadtgebieten auf das Außen- und Innenraummikroklima im Hinblick auf den thermischen Komfort und Luftqualität zu untersuchen. Wir möchten einen Schritt nach vorne machen um zu verstehen, wie PV Anlagen das Mikroklima im Kontext des Klimawandels und dem zukünftigen Bedarf an elektrischer Energie beeinflussen und damit die existierenden Widersprüche in der wissenschaftlichen Literatur aufzulösen. Um dieses Ziel zu erreichen wollen wir eine neue PV Parametrisierung für Dach-PV Anlagen in das Large-Eddy-Simulationsmodell PALM implementieren und mit PALM den Effekt flächendeckender PV Anlagen in Stadtgebieten unter realistischen atmosphärischen Bedingungen zu untersuchen. Der LES Ansatz wird es ermöglichen vollkommen neue und noch nie dagewesene Antworten hinsichtlich des generellen Effekts von PV Anlagen, aber auch über das Einflussgebiet des Effektes sowie die Abhängigkeit von Gebäudeverteilung und -konfiguration, zu geben. Weiterhin erlaubt das in PALM eingebettete Gebäudemodell unterschiedliche Gebäudephysik zu beschreiben, so dass wir explizit die Wechselwirkung zwischen PV Anlagen und Gebäudehülle untersuchen können. Sailor et al. (2021) haben darauf hingewiesen, dass die Rückkopplungseffekte zwischen Gebäudehülle und PV Anlagen massiv von den im Gebäude verwendeten Materialien abhängen.Gleichzeitig werden die die potenzielle Stromproduktion durch PV Anlagen in der Stadt mit dem sich verändernden Bedarf in Bezug setzen. Um diese Ziele zu erreichen, müssen wir eine geeignete Parametrisierung von PV Anlagen in PALM (weiter)entwickeln, welche alle thermodynamischen und Strahlungsprozesse berücksichtigt. Um eine solche Parametrisierung zu validierien, werden wir einerseits Messungen auf einem Teststand für PV-Module an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig durchführen. Zudem soll ein gebäudeskaliges Feldexperiment auf einer großen Solarfarm auf einem Gebäudedach in Dresden durchgeführt werden, welches relativ idealisierte Bedingungen wie horizontale Homogenenität der Oberfläche im Footprint-Gebiet aufweist, welche in urbanen Gebieten ansonsten kaum erreicht wird.