Entwicklung stromgenerierender Beschattungslösungen für energieflexible Gebäude im urbanen Raum (PowerShade)

Entwicklung stromgenerierender Beschattungslösungen für energieflexible Gebäude im urbanen Raum

Ziel des Projektes „PowerShade“ ist die Entwicklung von kostengünstigen und universell einsetzbaren stromgenerierenden Beschattungslösungen, welche durch intelligente Regelung gekoppelt mit künstlicher Intelligenz eine Steigerung der Energieflexibilität von Gebäuden im urbanen Raum ermöglichen.

Abbildung 1: Sunplugged CIGS Folie, Abbildung 2: HELLA Flachlamelle AF80, https://www.hella.info/de/produkte/af-80#Antriebsarten

Bis zum Ende dieses Jahrhunderts werden 75% der Menschheit in Städten leben. Der Bedarf nach Energie wird damit bestimmendes Thema sein. Zusätzlich werden die Auswirkungen des Klimawandels wie Hitzewellen vor allem im urbanen Bereich durch den Urban-Heat-Island-Effekt drastisch spürbar sein.  Der Energieaufwand für Gebäudeklimatisierung   wird   merklich   steigen. Städte   und   ihr   Energieverbrauch rücken daher zunehmend in den Fokus der internationalen Klimaschutzdebatte. Dabei gäbe es hinreichend Potential zur Energieerzeugung mittels Integration von Photovoltaik (PV) in Fenster – und Fassadenelemente (BIPV). Um das energiepolitische Ziel „100% erneuerbare Stromerzeugung in Österreich bis 2030“erreichen   zu   können, muss   die Photovoltaik -und   damit   auch   BIPV -einen wesentlichen Anteil der Stromversorgung übernehmen. Dies kann nur durch effiziente Nutzung der Gebäudeflächen in Städten gelingen. Durch die in diesem    Projekt    geplante    Fusion    von    intelligenter    Beschattungslösung    mit kosteneffizienter, flexibler und leichter PV-Technologie ist es möglich, nachhaltig Resilienz und effizientere Gebäude zu gewährleisten. Dadurch werden Nutzungsflächen erschlossen, die mit traditionellen PV-Konzepten nicht zugänglich wären und damit das Potential für nachhaltige Energieerzeugung im urbanen Raum vervielfacht.  Für die Energieeffizienz von Gebäuden wird doppelt gesorgt, indem der außeninduzierte Kühlbedarf minimiert, sowie die für den Gebäudebetrieb benötigte Energie obendrein gleich im Produkt selbst zur Verfügung gestellt wird. Durch die zusätzliche Entwicklung und Implementierung einer intelligenten, selbstlernenden Steuerung mithilfe von künstlichen  neuronalen  Netzwerkensollein  Gleichgewicht zwischen   verschiedensten   Aspekten   der   Gebäudenutzung ermöglicht   werden. Nutzerkomfort durch Tageslichtgewinn, Blendschutz, passive Temperaturregelung durch    solaren    Wärmeeintrag    bzw.    Kühllastminimierung    durch    Abschattung, photovoltaische     Stromerzeugung     und     Energiebedarf sollen     dadurch unter verschiedenen Aspekten in Balance gehalten werden. Die Basis für diese Innovation sollen Beschattungsprodukte der Firma HELLA sein. Die Integration von Photovoltaik in diese Produkte stellt große Herausforderungen an die PV-Technologie, für die die sunplugged-Technologieideale Grundvoraussetzungen bietet: biegsam, leicht, mit fast uneingeschränkten Gestaltungsmöglichkeiten. Im Zuge dieses Projekts werden die spezifischen Anforderungen an    Leistung, Dauerhaftigkeit    und    Erscheinungsbild    der    Module    in    solchen Anwendungen genau die Technologie so weiterentwickelt, dass hier ideale   Voraussetzungen   für   leistungsfähige   und   dauerhafte   Systeme   geschaffen werden.  Die FH Technikum Wien wird mit  ihrer Expertise  auf  dem  Gebiet  der BIPVsowie im Bereich der energetischen Betrachtung von Gebäuden und Stadtquartieren im  Zuge  von  Modellierungen  und  Simulationen  dabei  den  Einfluss  verschiedener Szenarien  und   Systeme  untersuchen,   quantifizieren   und   dadurch   zur  Definition idealer Lösungen maßgeblich beitragen.

^{Abbildung 3: Darstellung der Simulationskonfiguration, FHTW}

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