Selbst produzierten Strom zu jeder Tages- und Nachtzeit selbst verbrauchen – das ist längst keine Vision mehr. Doch welche Technologie ist die beste? Fraunhofer UMSICHT vergleicht im Projekt „Redox-Herne“ nachhaltige Energiekonzepte für Wohngebäude. Kernstück ist die die Redox-Flow-Batterie.
Redox-Flow-Batteriespeicher und Wärmepumpen
Das Forschungsprojekt „Redox-Herne“ widmet sich Systemlösungen zur Eigenversorgung von Wohngebäuden mit regenerativer Energie. Im Herner Stadtteil Sodingen werden ab 2018 sieben Einfamilienhäuser mit vergleichbaren Rahmenbedingungen gebaut. Unterschiede werden hingegen bei den Energiestandards (EnEV 40 und EnEV 55) und der Gebäudetechnik gemacht. Fraunhofer UMSICHT analysiert an den Modellhäusern in Kooperation mit der Stadtwerke Herne AG und der Volterion GmbH die Verschaltungsmöglichkeiten zukunftsweisender Energietechnologien. Zentrale Elemente sind bei Fraunhofer UMSICHT entwickelte Redox-Flow-Batteriespeicher, die bei Sonne Energie speichern, um diese nach Bedarf abzugeben. Gespeist werden die Batterien von PV-Anlagen, an denen die Forscher die Wirkungsgrade polykristalliner und monokristalliner Solarzellen testen.
Des Weiteren kommen Wärmepumpensysteme zum Einsatz, z. B. mit Grabenkollektoren oder Wärmegewinnung unter den PV-Modulen. Letzteres soll auch für die Kühlung der PV-Module sorgen und damit deren Wirkungsgrad steigern. Die Raumwärme wird in den Gebäuden über unterschiedliche Wärmepumpensysteme erzeugt. Auch für die Trinkwarmwassererzeugung, die in Niedrigenergiehäusern zunehmend den Wärmeverbrauch dominiert, werden fortschrittliche Wärmepumpensysteme getestet.
Lösungen für Neu- und Umbauprojekte
"Im Zuge der Energiewende wird die Zahl konventioneller Kraftwerke deutlich schrumpfen. Besonders Nordrhein-Westfalen mit seinen energieintensiven Industrien und der hohen Bevölkerungsdichte wird das zu spüren bekommen. Diese Entwicklung müssen wir kompensieren, indem wir alle an den wirtschaftlichen Chancen des regenerativen Energiesektors teilhaben lassen", erläuter Joachim Krassowski aus der Abteilung Energiesysteme bei Fraunhofer UMSICHT. Krassowski und sein Team vergleichen die unterschiedlich konfigurierten Häuser mit einem Referenzhaus, das mit einem Lithium-Ionen-Energiespeicher und Erdwärmepumpe ausgestattet ist.
"Wir können auf diese Weise die optimalen Anlagenkonfigurationen für künftige Neu- oder Umbauprojekte aufzeigen und die Eignung der Systemlösungen im normalen saisonübergreifenden Betrieb demonstrieren", so der Fraunhofer-Forscher.Auch die künftigen Bewohner der Modellhäuser können über ihr Nutzerverhalten zur Maximierung des Eigenverbrauchs beitragen. Inwiefern hierdurch relevante Unterschiede entstehen können, analysiert Fraunhofer UMSICHT anhand zweier komplett identisch ausgestatteter Gebäude, bei denen die Einflüsse auf den Autarkiegrad des Gebäudes ausschließlich vom Verhalten der Bewohner abhängig sind. (fei)