Intelligente Gebäude-Energie-Systeme

Bereits seit 2008 forschen die Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, Stadtwerke Wolfenbüttel, Sowiwas Handels GmbH sowie die De Montfort University Leicester in Großbritannien gemeinsam an der Steigerung der Effizienz eines Verbundbetriebes von regenerativen Mikro-Energieerzeugern für den Gebäudebereich. Das Projekt mit dem Titel „Intelligente Gebäude Energie Systeme (IGES)“ wird als EFRE-Projekt (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) vom Land Niedersachsen und von der Europäischen Union gefördert.

Auf einer kürzlich stattgefundenen Hausmesse eines Kooperationspartners, der Sowiwas Handels GmbH, wurde das Projekt anhand einiger Ergebnisse der interessierten Öffentlichkeit vorgestellt.

In der Anfangsphase des Forschungsprojekts wurden dezentrale regenerative Energiesysteme zur Nutzung in Wohngebäuden, größeren Liegenschaften sowie kleinen Siedlungseinheiten untersucht. Das angestrebte Merkmal des Anlagenverbundes ist der Ausgleich des schwankenden Leistungsangebotes regenerativer Energiequellen durch den Einsatz von elektrischen Energiespeichern, um die wechselnde Verbraucherleistung in einem Gebäude jederzeit und in ausreichendem Maß bereitstellen zu können. Dennoch wird hierbei nicht an eine völlig autarke Versorgung gedacht. Ein Energieaustausch mit dem Versorgungsnetz soll in Kooperation mit dem Energieversorger weiterhin erfolgen. „Erst wenn ein Bedarf entsteht, sei es innerhalb des Gebäudes oder im Versorgungsnetz, soll eine definierte Energiemenge ausgetauscht werden. Das Gebäude wäre so über weite Zeitbereiche zwar als energieautark anzusehen“, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Ekkehard Boggasch vom Institut für energieoptimierte Systeme der Ostfalia. Doch hat das System eher die Funktion eines intelligenten Netzknotens, eines sogenanntes „Smart Grid“, das Energie bedarfsgerecht aufnehmen und abgeben kann. Für diese Aufgaben ist ein intelligentes Management erforderlich, das die Regelung des Systems und die Interaktion übernimmt. Die einzelnen Komponenten des regenerativen Anlagenverbundes sind in einem verteilten System vernetzt. Dabei wird ein standardisiertes Bussystem aus der Gebäudeautomation eingesetzt, das eine ganzheitliche Betrachtung des Gesamtsystems, eines sogenannten „Intelligenten-Gebäude-Energie-Systems“ (IGES), ermöglicht.

Innovative Speichertechnologien
„Auch wenn das Projekt am 31.10. 2011 ausläuft ist der Energiepark modular angelegt, so dass dadurch fortlaufende Upgrades ermöglicht werden und wir damit ständig Up-to-Date bleiben“, erläutert Lars Baumann. Der im Projekt angestellte wissenschaftliche Mitarbeiter will die Ergebnisse aus dem Projekt in Kooperation mit der De Montfort University Leicester für seine Promotionsarbeit nutzen.

„Als wir 2008 damit anfingen war noch nicht abzusehen, dass das Thema Stromspeicher und Smart Grid eine derartige Aktualität, insbesondere durch den kürzlich beschlossenen Ausstieg aus der Kernenergie erlangen würde. Die Fakultät Versorgungstechnik möchte jetzt einen Forschungsschwerpunkt im Bereich elektrischer Energiespeicherung einrichten. Das IGES-Projekt hat hierzu die Grundlagen gelegt und war das richtige Projekt zum richtigen Zeitpunkt“, freut sich Dekan Prof. Dr. Jürgen Kuck.

Im Verlauf des Projektes wurden verschiedene Stromspeichertechnologien in den vorhandenen regenerativen Energiepark integriert. Neben konventionellen Bleiakkumulatoren, mit denen ein Einfamilienhaus etwa einen Tag lang elektrisch autark versorgt werden könnte, sind auch weitere innovative Speichertechnologien im Einsatz. Ein Elektrolyseur kann Strom, etwa bei einem Überangebot an Sonne oder Wind, in Wasserstoff umwandeln. Bei Bedarf kann dieser in Gasflaschen bei 30 bar gespeicherte Wasserstoff jederzeit und wetterunabhängig über eine Brennstoffzelle wieder in Strom zurückgewandelt werden.

Plusenergiehaus – Gebäude der Zukunft
Im Rahmen eines im April 2011 bewilligten BMBF-Projektes unter dem Titel „Dezentrale Speicher für Gebäude“ (DESG) konnten weitere Mittel zur Ergänzung des Systems eingeworben werden. Damit soll ein weiterer neuartiger Redox-Flow-Speicher angeschafft und in den Energiepark integriert werden, so dass die mit IGES gewonnenen Erkenntnisse mit einer weiteren Speichertechnologie nun praktisch umgesetzt werden können.

„Das Haus der Zukunft wird ein sogenanntes ‚Plusenergiehaus’ sein, das solche elektrischen wie auch thermische Speicher benötigt. Damit kann es letztlich mehr Energie liefern, als es selbst verbraucht“, sagt Prof. Dr. Lars Kühl von der Fakultät Versorgungstechnik.

Elektromobilität durch Wasserstoff
Als weiterer „Spin-Off“ von IGES können die Aktivitäten im Bereich Elektromobilität angesehen werden. Der elektrolytisch erzeugte Wasserstoff wird in handliche Hydridspeicher abgefüllt, die in einem Elektrofahrzeug (City-EL) zum Einsatz kommen. Dort dient der aus Wind und Sonne produzierte Wasserstoff in einer Brennstoffzelle als Brennstoff für die Mobilität. “Wir machen uns Gedanken, wie die elektrische Energie für die vielen Elektrofahrzeuge in der Zukunft bereitgestellt wird. Das wird in der heutigen Diskussion zur Elektromobilität nur wenig beachtet“, bekräftigt Boggasch. Auch die Idee des Ökotreibstoffs, Wasserstoff für die Elektromobilität einzusetzen, entwickelte sich im Verlauf des IGES-Projektes und wurde aus internen Forschungsmitteln der Ostfalia gefördert. In den Gebäuden der Zukunft wird das Elektromobil mit seinen Batterien auch in das Management der Stromspeicherung eingebunden werden. Es entwickelte sich hier bereits eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit der Fakultäten Versorgungstechnik und Elektrotechnik.
Kontakt:
Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften
Fakultät Versorgungstechnik
Prof. Dr. Ekkehard Boggasch
Salzdahlumer Straße 46/48
38302 Wolfenbüttel
E-Mail: e.boggasch@ostfalia.de