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Dr. Peter Stemmermann
Sprecher
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Prof. Andreas Wagner
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Topic 4 - Effiziente Energienutzung

Energieeffizienz ist eine wesentliche Basis für eine nachhaltige zukünftige Energieversorgung. Denn jede Kilowattstunde, die gar nicht erst verbraucht wird, entlastet die Umwelt hinsichtlich Ressourcen und Emissionen und senkt gleichzeitig die Energiekosten. Im Topic 4 forschen Wissenschaftler des KIT an Strategien und Technologien, die Energieeffizienz in technischen Systemen zu erhöhen. Der Fokus liegt dabei auf Gebäuden und industriellen Prozessen. Neben der bestmöglichen Ausnutzung der bereitgestellten Energie ist hohe Wirtschaftlichkeit eine wesentliche Zielsetzung der Arbeiten.

Materialien - Gebäudehülle

In diesem Themenfeld reicht das Spektrum der Arbeiten von der Neuentwicklung besser dämmender Baustoffe über Materialherstell- und Recyclingprozesse mit deutlich geringerem Energieeinsatz bis hin zur Charakterisierung und Vermeidung verschiedener Schädigungsvorgänge in Baumaterialien, um die Lebensdauer zu verlängern. Innovative Fassadenkonstruktionen mit textilen Materialien sowie die Integration solar- und gebäudetechnischer Systeme in die Gebäudehülle – insbesondere auch im Rahmen von Sanierungskonzepten – sind weitere wichtige Aktivitäten in diesem Kontext.

Technische Gebäudeausrüstung

Dieses Themenfeld umfasst die Entwicklung und Erprobung von Komponenten der Gebäudeenergietechnik mit Schwerpunkt Wärmetransformation. Weiterhin werden systemtechnische Konzepte und Regelungssstrategien zur Maximierung des Solarenergieertrags in Gebäuden entwickelt und mithilfe von Simulationen und Feldtests optimiert. Verschiedene  Querschnittsanalysen bewerten das Potenzial und die Wirtschaftlichkeit von gebäudetechnischen Systemen auf Maßstabsebenen vom Einzelgebäude bis zum Quartier.

 

Systemische Ansätze und Planungsmethodik

Gesamthafte Betrachtungen und Bewertungen stehen im Mittelpunkt dieses Forschungsfeld. Simulationsmodelle zur Analyse urbaner Energiesysteme oder für die energetische Modernisierung des Wohngebäudebestands werden ebenso entwickelt wie Konzepte zur Implementierung nachhaltiger Energiesysteme in Städten. In Demonstrationsvorhaben werden neue Planungs- und Bewertungsmethoden für energieeffiziente Quartiere und Städte eingesetzt und erprobt. Darüber hinaus werden auch Kriterien der Nachhaltigkeit sowie politische Rahmenbedingungen adressiert.

 

Energieeffiziente industrielle Prozesse mittels Mikrowellen

Mikrowellen ermöglichen den effizienten, selektiven Energie-eintrag in das Volumen von Materialien. Lediglich das spätere Produkt wird erwärmt. Dagegen bleibt das Produktionsgefäß (Autoklav) kalt. Es ergeben  sich Möglichkeiten zum Einsatz von sehr hohen Prozesstemperaturen, intelligenten Prozess-steuerungen mit verteilten Quellen und von hybriden Heizsystemen. Prozesszeiten können reduziert werden, insbesondere bei Materialien mit geringer Wärmeleit-fähigkeit. Der erfolgreiche Einsatz der Mikrowelle erfordert das Wissen über den gesamten Entwicklungsprozess.