16. März Abstract. Beat Bachmann Dipl. Masch. Ing. FH Technologie- und Innovationsexperte Stv. Geschäftsführer Hightech Zentrum Aargau AG

Transkript

1 Abstract Beat Bachmann Dipl. Masch. Ing. FH Technologie- und Innovationsexperte Stv. Geschäftsführer Hightech Zentrum Aargau AG «Neue Pfade im Hybridkollektor-Design» Beim Umbau der Energieversorgung spielen erneuerbare Energien eine herausragende Rolle. Bislang wurden die Sektoren Elektrizität und Wärmeversorgung dabei getrennt betrachtet. Der Aufschwung von Photovoltaik und Solarthermie verlangt aus Gründen des Klimaschutzes und im Interesse von Synergieeffekten nach einer Sektorkopplung dieser Bereiche. Zusammen mit der Firma Miloni Solar, der Hochschule Rapperswil und mit weiteren Partnern hat das Hightech Zentrum Aargau AG eine Machbarkeitsstudie eines neuartigen Hybridkollektors initiiert. Dieser Hybridkollektor soll als elektrische sowie thermische Quelle für eine Wärmepumpe zur Gebäudeheizung dienen. Architektonisch, wie auch ästhetisch soll der Kollektor dabei in die Fassade integrierbar sein. Die Vision ist, ganzjährig mit der Sonne zu heizen und zu kühlen. Es wurde ein integraler Ansatz gewählt more for less war die Devise. Dabei sind Erdsonden- oder Grundwasserbohrungen unnötig und auf eine Luftwasserwärmepumpe wird verzichtet. Der Hybridkollektor speist direkt auf die Primärseite einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ein. Der Hybridkollektor besteht aus einem durchlässigen Doppelglas-Photovoltaikmodul mit dahinterliegendem Luft/Wasserwärmetauscher. Nach umfangreichen Berechnungen, Simulationen und der Prüfung an einem Demonstrator wurde aufgezeigt, dass das Konzept funktioniert. Noch in diesem Jahr wird das System an einem MINERGE-A-Fünffamilienhaus weiter erprobt.

2 Beat Bachmann Dipl. Masch. Ing. FH Technologie- und Innovationsexperte Stv. Geschäftsführer Hightech Zentrum Aargau AG «Neue Pfade im Hybridkollektor-Design» Neue Pfade im Hybridkollektor Design Hey Folks, we are going to show you today the change. Beat Bachmann Technologie und Innovationsexperte 1

3 Wie alles begann Hightech Zentrum Aargau AG Innovationsberatung für Aargauer KMU Schwerpunkte Energie und Nanotechnologien Miloni Solar AG Baden Dättwil Architektur und Ressourceneffizienz MINERGIE und Solartechnik Hochschule Rapperswil HSR Institut für Solartechnik SPF Simulationen und Testing 7 Weshalb ein hybrides Kollektorsystem für die Fassade? Lokale Einschränkung bestehender Systeme am Standort Flächenkonkurrenz in Fassaden speziell beim verdichteten Bauen Alternative zu Regeneration mit Erdwärmesonden Ziel: more for less mehr Leistung und Funktion für weniger Geld Unterschiedliche Lebensdauererwartung und Wartungsansprüche Nutzung auch nicht solarer Wärmegewinne BFE Rechner: 8 2

4 Die Vision: Ganzjährig heizen/kühlen mit der Sonne Fassaden Hybridkollektor Thermisch und elektrisch aktiviert mit getrennten Systemen Simulationsmodell 5 Familienhaus Systemlösung 9 Das Projekt Diverse Konzeptentwürfe Technology meets Architecture Skalierbarkeit aufwuchsfähig mit der Fassade Modulvorfertigung, Endmontage auf der Baustelle Jahresarbeitszahlen zwischen jenen von Luft Wärmepumpen und denjenigen von Erdsonden Wärmepumpen 10 3

5 Die Machbarkeitsstudie Machbarkeitsstudie Konzeptüberprüfung PV Module luftumströmter Absorber Knackpunkt: Wieviel Fläche ist erforderlich Aufgabenteilung zwischen Dach und Wand 11 Simulationen und Berechnungen Mathematisches Modell PV Doppelglasmodul Äusserer und innerer Luftkanal Absorber Gebäudefassade 12 4

6 Resultate der Modellrechnung Worst case Annahme: Bei 5 C Aussentemperatur ohne Solareinstrahlung => 75W/m^2 Ohne Berücksichtigung des Wärmegewinns durch Kondensation Sensibiltätsanalyse: Variation des Luftspalts => 20 30mm Höhe des Fassadenelements => Stockwerksweise Trennung Selektivität der Kollektor Oberfläche => kein Vorteil Kalte Nacht Nebeltag Sonniger Tag 13 Ganzjahressimulation Modellobjekt (5 Familienhaus, Minergie A): Ortsspezifische Meteodaten Fassadenfläche 54m^2 8kW Heizleistung Resultate Monat Januar: COP Tfacade COP Tambient 14 5

7 Der Demonstrator Full Scale Demonstrator Prüfen der Herstell und Wartungsfähigkeit Validierung der Berechnungen/Leistungsdaten Vereisungs und Enteisungsverhalten 15 Lessons learnt Simulationen und Messungen haben Erwartungen für Hybrid Lösungen bestätigt Beim Modellhaus konnten 6% der Heizenergie nicht mit der Hybridfassade erzeugt werden Kombination mit Erdspeicher oder Eisspeicher nötig Verzicht auf Luft/Wasser und Erdsondenlösungen geht einher mit gesteigerter Komplexität Technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Erfolg erfordert Gesamtsicht 16 6

8 Wie es weiter geht Umsetzung an einem realen Gebäude soll 2017/2018 erfolgen BFE Antrag wird gemacht. Gesamtperformance soll gemessen werden 17 Danke Hey Folks, let s make tomorrows Energy World great again.. Vielen Dank! 18 7