Wärmemanagement- und Wärmespeicherungstechnologien

Wärmemanagement- und Wärmespeicherungstechnologien
© Fraunhofer IBP / Christian Hass

Wärmemanagement- und Wärmespeicherungstechnologien.

Eine wirtschaftliche Energiebereitstellung ergibt sich aus einer effizienten Wärmeproduktion und einer optimalen Nutzung der produzierten Wärme. Durch die Anwendung innovativer Energiemanagementsysteme sind beide Faktoren wirksam und wirtschaftlich zu realisieren. Insbesondere beim Einsatz von Biomasseheizkessel als primäre Quelle zur Deckung des Energieverbrauchs in Gebäuden ist ein solches System sinnvoll, da diese gemäß den Angaben des Umweltbundesamtes ca. 35 Prozent des gesamten Endenergieverbrauchs decken und etwa 30 Prozent der gesamten CO2-Emissionen in Deutschland verursachen. Jede Steigerung der Energienutzungseffizienz, auch schon in geringem Maße, führt zu einer bedeutsamen Minderung des gesamten CO2-Ausstoßes.

In diesem Forschungsschwerpunkt werden hydraulische und regelungstechnische Konzepte und Systeme entwickelt und erforscht, die folgende Aufgaben ausführen:

  • eine effiziente und emissionsarme Betriebsweise aller sich in Gebäuden befindlichen Wärmebereitstellungssystemen (Biomasseheizkessel, Solaranlagen, Wärmepumpen usw.),
  • eine bedarfsgerechte Wärmeproduktion unter Berücksichtigung aller Einflussakteure und -faktoren.

Das Konzept des Fraunhofer IBP für eine effiziente Wärmebereitstellung beim Einsatz von Biomasseheizkesseln beruht darauf, dass die Wärmeproduktion gemäß einem momentanen und prognostizierten Wärmebedarf des Gebäudes erfolgen soll. Dabei wird der Wärmebedarf des Gebäudes durch eine Energiebilanz in Anlehnung an DIN V 18599, DIN V 4108-6 und DIN V 4701-1 automatisch durchgeführt. Zu berücksichtigen sind hierbei sowohl der Gebäudetyp als feste Angabe (Altbau ohne Wärmedämmung, sanierter Altbau mit oder Neubau ohne Wärmedämmung, Neubau mit Standardwärmedämmung, Neubau nach EnEV usw.) als auch die Nutzungs- (Hotel, Schule, Altenheim, Wohnquartier, Privatgebäude usw.) und Außenbedingungen (Temperatur, Sonneneinstrahlung usw.). Diese Faktoren führen zu einem variablen Wärmebedarf. Eine automatisch durchgeführte Wärmebilanz erstellt ein Wärmeproduktionsprofil, mit dem die Wärmebereitstellungssysteme zielführender betrieben und die thermische Leistung entsprechend geregelt wird.

Unser Team zeichnet sich durch ausgezeichnete Fachkenntnisse  in der Wärmeproduktion, insbesondere durch erneuerbare Energiequellen und -träger, sowie im  Wärmemanagement  und der dezentralen Wärmespeicherung aus. Letztere stellt einen elementaren Teil einer ökonomischen und ökologischen Wärmeversorgung dar, v. a. beim Betrieb von Biomasseheizkesseln. Im Bereich von Wasser- und Hochtemperaturspeichern für unterschiedliche Anwendungen und Einsatzbereiche, wie z. B. der Brennertechnik, verfügen wir über weitreichende Kompetenzen. Hierbei werden Hochtemperaturspeichermodule als thermische Oxidationsverfahren verwendet und explizit ausgelegt bzw. konstruiert.

Forschungsprojekte

  • Intelligentes Verbrennungs- und Energiemanagementsystem für eine effiziente und schadstoffarme Bereitstellung und Nutzung von Wärme aus Biomasseheizkesseln (VEMS)
  • »MagnesiaHSM« ein neuer ökologischer Schamottersatz, Entwicklung eines praxistauglichen, exotherm aushärtenden Wärmespeichermaterials auf Basis Magnesiumhydroxid