Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Solarkollektoren aus Ultrahochleistungsbeton verbinden Energieeffizienz und Ästhetik

16.01.2017

Bei der Integration erneuerbarer Energien in die Gebäudehülle kann Solarthermie eine wesentliche Rolle spielen. Bislang basieren solarthermische Produkte in der Regel auf durchströmten Bauteilen aus Metall, die einen hohen Anteil der Solarstrahlung aufnehmen und zur Vermeidung thermischer Verluste wenig Infrarotstrahlung abgeben. Mit diesem Stand der Technik wird der Gebäudeintegration und architektonischen Aspekten jedoch oft wenig Rechnung getragen. Im Projekt »TABSOLAR II« verfolgt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Industriepartnern den neuartigen Ansatz, solarthermische Kollektoren aus Ultrahochleistungsbeton herzustellen.

Geeignete Verfahren wurden bereits erprobt. Das Projektteam erarbeitet nun die nächsten Schritte hin zur späteren Produktfertigung und Anschlusskonzepte für die Gebäudeintegration. Der aktuelle Stand der Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.


TABSOLAR-Element aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC), das im Membran-Vakuumtiefziehverfahren hergestellt wurde.

©G.tecz Engineering GmbH

Im Projekt »TABSOLAR II« forscht das Fraunhofer ISE gemeinsam mit fünf Partnern aus Industrie und Forschung daran, auf Basis durchströmter Bauelemente aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC – Ultra High Performance Concrete) ressourcen- und kosteneffiziente Produkte zu entwickeln, die in der Fassade verbaut werden und so Gebäudehüllen für den Einsatz erneuerbarer Energien nutzbar machen.

Für die neuartigen Bauteile wurden spezielle Rezepturen für UHPC entwickelt. Aus diesem können sehr filigrane, materialsparende und gleichzeitig hochfeste Betonfertigbauteile gegossen werden. Die Kanalstrukturen der UHPC-Kollektoren werden im vom Fraunhofer ISE entwickelten und patentierten bionischen FracTherm®-Verfahren realisiert.

Dieses erzeugt auf Basis eines Algorithmus mehrfach verzweigte Strukturen wie z. B. in Blättern. Mit dem Verfahren können nahezu beliebige Formen mit einem gleichmäßig durchströmten Kanalnetzwerk versehen werden. Es wurde bereits in anderen Konzepten und Fertigungsverfahren, z. B. für Solarabsorber oder für die Kühlung von Werkzeugen, erfolgreich eingesetzt.

»Nachdem wir in einem ersten Projekt ein Herstellungsverfahren für UHPC-Kollektoren im Labormaßstab entwickelt haben, verfolgen wir nun die notwendigen Schritte in Hinblick auf spätere Produkte«, so Dr.-Ing. Michael Hermann, zuständiger Projektleiter und Koordinator Innovationsprozesse Wärme- und Kältetechnik. »In TABSOLAR II liegt unser Fokus auf der Fassadenanwendung von UHPC-Kollektoren.« Die Fraunhofer-Forscher und ihre Projektpartner konzentrieren sich aktuell auf zwei wesentliche Aspekte.

Zum einen ist es Ziel, das vom Fraunhofer ISE entwickelte und erprobte Membran-Vakuumtiefziehverfahren (MVT-Verfahren) auf praxistaugliche Größen zu skalieren und auf produktionsnahen Anlagen zu realisieren. Bei diesem Verfahren werden die Außenkonturen der späteren Fluidkanäle in einen Werkzeugblock gefräst. Der Block wird mit Bohrungen versehen und mit einer Membran überdeckt. Unter Zuhilfenahme von Vakuum wird dann eine Halbschale des UHPC-Bauteils tiefgezogen und noch vor Aushärtung mit einer Platte aus frischem UHPC zusammengebracht. Die Herstellung von Bauelementen im MVT-Verfahren wurde für Formate von 340 mm x 460 mm bereits erfolgreich im Labor umgesetzt. Jetzt geht es darum, für die Baubranche praxistaugliche Formate zu realisieren.

Zum anderen verfolgt das Projektteam das Ziel, je nach Anforderungen der Zielmärkte für UHPC-Kollektoren unterschiedliche Ausführungen anzubieten. Die Ausführung »TABSOLAR Premium« soll mit einer spektralselektiven Beschichtung sowie Antireflexglas versehen und hinsichtlich Effizienz mit marktgängigen Solarkollektoren vergleichbar werden. »TABSOLAR Economy« steht für lackierte oder durchgefärbte UHPC-Kollektoren mit Low-E-Verglasung und etwas geringeren Erträgen. In der Kategorie »TABSOLAR Design« liegt der Fokus auf der gestalterischen Ausführung.

Diese Kollektoren sind unverglast und können mit verschiedensten Strukturen und Farben versehen werden. Die ersten beiden Kategorien werden für direkte solare Anwendungen, z. B. zur Trinkwarmwasserbereitung oder für die Nutzung in Solar-Kombisystemen, konzipiert. Die dritte Kategorie zeichnet sich durch vielfältige architektonische Gestaltungsmöglichkeiten aus. Da sie deutlich geringere Temperaturniveaus und Wirkungsgrade erreicht, ist sie z. B. als Niedertemperatur-Wärmequelle für Wärmepumpen geeignet. »Für alle drei Kollektorvarianten werden Systemsimulationen, Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Lebenszyklusbetrachtungen durchgeführt«, so Hermann. »Nur so können diese für die spätere Integration in die Gebäudehülle von uns optimiert und zielgerichtet zu einem wettbewerbsfähigen Produkt auf dem Markt weiterentwickelt werden.«

Um die späteren Produkte für Fachleute, Architekten oder Installateure zu veranschaulichen, soll zum Projektende ein Demonstrationsgebäude entstehen, dessen Fassade UHPC-Fertigelemente enthält. Das Anschauungsobjekt soll mit einfacher Messtechnik ausgestattet sein und so eine Visualisierung des thermischen Verhaltens der Elemente ermöglichen. »Ein Demogebäude im realen Betrieb liefert uns wichtige Erkenntnisse für die Weiterentwicklung der Produktkategorien«, so Hermann. »Außerdem gibt es uns die Möglichkeit, unsere Ergebnisse vor Ort zu präsentieren und direkte Reaktionen von potenziellen Interessenten einzuholen.« Die beteiligten Partner denken außerdem bereits weiter in die Zukunft. Sie möchten das Demogebäude auch nutzen, um erste Anwendungen von UHPC-Bauelementen im Innenraum, z. B. für thermoaktive Bauteilsysteme (TABS), zu evaluieren und damit weitere Potenziale der entwickelten Technologie aufzuzeigen.

Das Projekt »TABSOLAR II – Solarabsorber und andere thermisch aktive Bauteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC)« wird vom Fraunhofer ISE koordiniert. Projekt-partner sind die Firmen G.tecz Engineering UG (haftungsbeschränkt), Betonfertigteile Spürgin GmbH & Co. KG, Facade-Lab und Priedemann Fassadenberatung GmbH sowie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). TABSOLAR II wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Weitere Informationen zum Projekt und den bisherigen Ergebnissen finden Sie hier:
https://www.tabsolar.de/
http://www.enob.info/de/neue-technologien/projekt/details/thermoaktive-bauteile-...

Auf der Messe BAU vom 16. bis 21. Januar 2017 in München stellt das Fraunhofer ISE seine Entwicklungen im Rahmen des Projekts »TABSOLAR II« vor. Besuchen Sie uns am Stand der Fraunhofer-Allianz BAU in Halle C2,
Stand 538.

Weitere Informationen:

http://www.ise.fraunhofer.de

Karin Schneider | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht OLED auf hauchdünnem Edelstahl
21.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

nachricht Die Chancen der Digitalisierung für das Betriebliche Gesundheitsmanagement: vitaliberty auf der Zukunft Personal 2017
19.09.2017 | vitaliberty GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie