An Stand A3.360 informieren wir über unsere aktuellen Forschungstätigkeiten in den Bereichen PV, PV-T, Building Integrated Photovoltaics (BIPV), OPV, Wärme- und Energiespeicherung, Energieoptimierte Gebäude und Quartiere.

Am Stand wird eine Solarzelle mit einem neuartigen integrierten Kurzzeitspeicher als Demonstrator gezeigt. Die bei Photovoltaik natürlicherweise auftretenden und unvermeidbaren schnellen Leistungsfluktuationen – beispielsweise durch Wolken verursacht – stellen für viele Anwendungen ein großes Problem dar. Der neuartige, in die Solarzelle integrierter Speicher dient dazu, solche Leistungsfluktuationen zu glätten.

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

Der Neubau der Umweltstation der Stadt Würzburg geht in Betrieb: ein ökologisch vorbildliches, hochmodernes Gebäude mit Vorbildcharakter.

Das ZAE Bayern führte daran, im Rahmen eines durch die Deutsche Bundestiftung Umwelt geförderten Projekts, umfangreiche Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Assessment) durch. Dabei wurden die emissionsbedingten Umwelteinwirkungen (z. B. Treibhauspotenzial, Versauerungspotenzial) und der Ressourcenverbrauch (Primärenergie) für die Konstruktion sowie der Energieverbrauch über eine Lebensdauer von 50 Jahren betrachtet. Das umfasst auch eine energetische Bewertung der Baumaterialien von ihrer Herstellung bis zum Recycling. Für die Umweltstation ergab sich gemäß der DGNB-Bewertung die Höchstpunktzahl, womit eine Platin-Auszeichnung im Teilbereich Ökobilanz möglich wäre.

Ergänzend zu einer hervorragenden Dämmung der Gebäudehülle wurden Teile der Rohbaukonstruktion in Recyclingbeton ausgeführt. Das recycelte Material wurde aus dem Rückbau von Betongebäuden gewonnen, aufbereitet und den neuen Betonmischungen hinzugefügt. So wurde die Menge an zu deponierendem Bauschutt verringert und ein weiterer Abbau von natürlichem Kies unnötig.

Zur Gebäudebeheizung und -kühlung kommt als innovative Technik eine Eisspeicheranlage zum Einsatz. Dieser sorgt im Sommer für nahezu kostenlose, umweltfreundliche Gebäudekühlung und erhöht im Winter, im Zusammenspiel mit Solarabsorbern auf dem Gebäudedach, die Effizienz der Wärmepumpe, die das Gebäude umweltschonend beheizt. Der Strom für die Wärmepumpe wird dabei größtenteils mittels einer Photovoltaikanlage auf dem Dach regenerativ erzeugt.

Derzeit beginnt ein, ebenfalls durch das ZAE Bayern ausgeführtes, umfangreiches Monitoringprogramm, das einen energieeffizienten Betrieb der Umweltstation sicherstellt. Ein Teil der gewonnenen Daten wird in der Umweltstation online visualisiert.

Die Gäste, allesamt vom Fach und in der Entwicklung oder Herstellung von PCM oder ihrer Anwendung in Wärmespeichern tätig, bekamen einen Einblick in die Ausführung und Ergebnisse des Projektes „properPCM“ präsentiert.

In Vorträgen und einer Ausstellung von Laborexponaten wurde gezeigt, wie am ZAE neue Phasenwechselmaterialien entwickelt und evaluiert wurden. Von der grundlegenden Motivation über die theoretische Suche nach nutzbaren Salzhydraten bis zur experimentellen Verifikation und Langzeitprüfung wurde auf alle Details eingegangen.

Außerdem hatten die Gastvortragenden, Sebastian Pinnau von der TU Dresden und Rebecca Ravotti von der Hochschule Luzern, Interessantes über das Screening eutektischer Gemische und Ester als PCM zu berichten.

Nach einer angeregten Diskussion folgte schlussendlich noch ein Impulsvortrag zur ökologischen Bewertung von PCM von Rafael Horn, Universität Stuttgart. Nach diesem beschränkte sich die verbliebene Aufnahmefähigkeit der Teilnehmer auf Kuchen, einen der schmackhaftesten Energiespeicher, die der menschliche Erfindergeist bisher zu schaffen vermochte.

Der englischsprachige Masterstudiengang richtet sich an Studenten, die die Energiewende nicht nur abwarten, sondern aktiv mitgestalten wollen. In seinem Rahmen werden Fähigkeiten und Wissen zu allen Aspekten der künftigen Energieversorgung, von Energieeffizienz über erneuerbare Gewinnung bis hin zur Distribution über dezentrale Netze, vermittelt. Unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Ulrich Wagner ließ sich die Gruppe theoretisch erklären und praktisch demonstrieren, wie sich die spätere Anwendung einer solchen Ausbildung gestaltet.

Energiespeicherung ist ein Schlüssel zu einer Nachhaltigen Energieversorgung, da die fluktuierenden Quellen der erneuerbaren Energien gepuffert werden können. Somit ist es möglich, die Bereitstellung von Energie mit deren Bedarf zu synchronisieren.

In dem kürzlich gestarteten Forschungsprojekt PCM-Metro-2 entwickelt das ZAE Bayern neue Methoden zur Charakterisierung des dynamischen Verhaltens von Wärmespeichern auf Basis von sogenannten Phasenwechselmaterialien (PCM). Bei diesen Latentwärmespeichern wird die Energie genutzt, die nötig ist um den Aggregatzustand von Materialien von fest nach flüssig zu ändern. Dadurch lassen sich sehr große Energiemengen in einem kleinen Temperaturintervall speichern.

In dem Projekt werden Einflussparameter auf das zeitliche Verhalten von PCM auf Materialebene über die Komponentenebene bis hin zur Systemebene untersucht. Durch das bessere Verständnis der dynamischen Prozesse auf den unterschiedlichen Anwendungsebenen wird die Auslegung von Speichersystemen vereinfacht.

Im Fokus stehen die Optimierung von Messmethoden zur Bestimmung der Wärmeleit- und Wärmespeicherfähigkeit, und Arbeiten zum besseren Verständnis der Dynamik solcher Speichersysteme. So ist es in vielen Anwendungen nicht nur wichtig zu wissen, wieviel Wärme gespeichert werden kann, sondern auch wie schnell die Ein- und Ausspeicherung erfolgen kann.

Das Verbundprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Insgesamt konnten 107 Auszubildende im Kammerbereich Würzburg-Schweinfurt in ihren jeweiligen Ausbildungsberufen herausragende Leistungen bei ihrer Abschlussprüfung erzielen. Unter ihnen, Philipp Potsch, der seine dreijährige Ausbildungszeit zum Physiklaboranten am ZAE Bayern durchführte. Die hervorragende Prüfungsleistung des Auszubildenden wurde im Rahmen einer Feierstunde im Rossini-Saal des Arkadenbaus in Bad Kissingen gewürdigt. Voller Stolz nahm Philipp Potsch seine Auszeichnung aus den Händen von Otto Kirchner, IHK-Präsident Würzburg-Schweinfurt, entgegen.

Die Berufsausbildung hat neben der Qualifikation von wissenschaftlichen Nachwuchs am ZAE Bayern einen hohen Stellwert. So ist das ZAE Bayern seit 20 Jahren ein anerkannter Ausbildungsbetrieb. Die gelernten Physiklaborantinnen und – laboranten unterstützen die Wissenschaftler des ZAE Bayern bei ihren Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der angewandten Energieforschung.

Im Energy Efficiency Center am ZAE Bayern konnten kleine und große Fans der Maus sich von den ZAE-Forschern den Arbeitsalltag zeigen lassen. Bei der Stickstoffshow begrüßten die ZAE-Forscher- und Forscherinnen die kleinen und großen Gäste mit: „Meine Damen, meine Herren: Hier kommt die Maus“. Mit großen Augen beobachteten die großen und kleinen Besucher das rauchende Spektakel.

Eine weitere Station war das „Zwergen-Labor“. In diesem Labor, indem normalerweise Nanomaterialien entwickelt werden, könnten die Besucher neue Arten von Energiespeicher und Solarzellen testen und man lernte, was Seerosen mit Nanomaterialien gemeinsam haben. Höhepunkte waren ebenso die Führungen durch die Klima-Forschungs-Station und die Green Box. Für die Kleinsten war natürlich die spektakuläre Herstellung von Eis mit flüssigen Stickstoff ein besonderes Highlight.

Das Ziel des Exzellenzclusters ct.qmat ist die Erarbeitung grundlegender Konzepte und des Materialdesigns für zukünftige Technologien. Neben dem Physik-Team der Julius-Maximilians-Universität und den Wissenschaftlern der Technischen Universität Dresden beteiligen sich in dem Großprojekt auch außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, wie das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW), zwei Max-Planck-Institute für Physik komplexer Systeme und für Chemische Physik fester Stoffe, das Helmholtz-Zentrum (HZDR) aus Dresden und das ZAE Bayern aus Würzburg. Die insgesamt 25 beteiligten Projektleiter und ihre Teams werden an beiden Standorten Würzburg und Dresden in den kommenden 7 Jahren an neuartigen Materialien gemeinsam forschen. Das Anwendungsspektrum dieser Materialien reicht von Informationsverarbeitung, über die Energieversorgung bis hin zur Medizintechnik. Würzburger Sprecher des Clusters ist Physikprofessor Ralph Claessen. Das ZAE Bayern wird durch seinen Wissenschaftlichen Leiter und Vorstand Prof. Vladimir Dyakonov vertreten. Die Anknüpfung des ZAE Bayern im Projekt beruht insbesondere auf seiner 25-jährigen Expertise in den Bereichen der Synthese und Charakterisierung von neuartige Funktions-Nanomaterialien von für hocheffiziente Systeme mit dem sehr geringen Energieverbrauch. Das ZAE Bayern gratuliert den beiden antragsstellenden Universitäten zu diesem herausragenden Erfolg und freut sich auf die Zusammenarbeit auf diesem zukunftsträchtigen Forschungsgebiet.

Die Veranstaltung fand im Rahmen der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsinitiative Energiewende Bauen statt und informierte über derzeit laufende und zukünftig geplante Aktivitäten im Themenfeld energieoptimierte Gebäude und Quartiere. Mit dem Symposium konnte ein projektübergreifender Austausch von Ideen und Erfahrungen zwischen Entwicklern, Planern und Anwendern aus den Bereichen Architektur, Industrie und Forschung ermöglicht werden.

Membranen rücken als sogenannter fünfter Baustoff, neben Holz, Stein, Glas und Metall, in den Blickpunkt der Architekten. Mit Membranen lassen sich in der textilen Architektur neuartige, leichte und flexible Konstruktionen aus Membranen realisieren und somit neue gestalterische und bautechnische Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. Textiles Bauen gewinnt daher zunehmend an Bedeutung und wird vor allem im Bereich der Großbauten vorangetrieben. Ein zunehmend wichtiges Einsatzfeld von Membrankonstruktionen liegt bei der energetischen Sanierung von Bestandgebäuden.

Daher ist es wenig verwunderlich, dass das Symposium im Energy Efficiency Center (EEC) des ZAE Bayern mit 14 Fachvorträgen großen Anklang bei Fachleuten, vom Membranhersteller bis hin zum Planer und Endanwender ebenso wie bei Energieberatern und Forschern gefunden hat. Vorgestellt und diskutiert wurden technische Lösungen mit lichtdurchlässigen Membrankonstruktionen zur optimalen Nutzung von Tageslicht. Die Konstruktionen müssen dabei auch über ein möglichst hohes Maß an Wärmedämmung verfügen. Durch auf die Membranen aufgebrachte spezielle Beschichtungen lassen sich die thermischen Eigenschaften noch verbessen. Innovativ sind auch winkelselektive Sonnenschutz-Systeme zur Vermeidung sommerlicher Überhitzung, d. h. Systeme, die abhängig vom Sonnenstand die direkte Einstrahlung, ähnlich wie bei einem Raffstore, vermeiden.

Anwendungsmöglichkeiten dieser Materialien, Komponenten und Systeme sind neben dem flexiblen Einsatz in Dach- und Fassadenflächen von Gebäuden auch die Überdachung von Innenhöfen oder Gebäudearealen. So zieht auch Projektleiter und Gastgeber Dr. Manara ein sehr positives Fazit am Ende der Veranstaltung: „Optimierte Membrankonstruktionen verfügen über ein hohes Potenzial den Licht- und Wärmeeintrag in Gebäude maßgeschneidert zu steuern und gleichzeitig den Energieverbrauch für Kunstlicht und Heizung zu reduzieren“.

Prof. Vladimir Dyakonov, Vorstand des ZAE Bayern, und Stadtrat Matthias Pilz, Vertreter der Stadt Würzburg, begrüßten zum 1. bundesweiten ZUSE-TAG REGIONAL die Besucher im ZAE Bayern. In seinen Grußworten betonte Prof. Dyakonov, wie wichtig die angewandte Forschung für den Industriestandort Deutschland ist und nur so, Innovation schnell den Weg von der Idee in die Praxis finden. Auf den großen Nutzen durch die außeruniversitären Forschungsinstitute SKZ und ZAE für den Wirtschafts- und Forschungsstandort Würzburg wies auch Stadtrat Matthias Pilz in seiner Ansprache hin.

Neben der Möglichkeit, moderne Forschung im Rahmen von Führungen durch die Labore direkt zu erleben, nutzten die interessierten Besucher die Möglichkeit, sich bei Vorträgen über aktuelle Entwicklungen im Bereich der Energieforschung aus ersten Hand zu informieren. So wurden Themen wie Energiewende, energieeffiziente Gebäude und Anwendungen der Nanotechnologie behandelt.

Der Präsident der ZUSE-Gemeinschaft, Dr. Ralf-Uwe Bauer, resümiert in einer ersten Bilanz über den ZUSE-TAG REGIONAL „Unsere Forschungseinrichtungen haben am ZUSE-TAG REGIONAL den hohen Wert und die große Vielfalt ihrer Innovationen eindrucksvoll erlebbar gemacht. Im Gegenzug haben wir viel Wertschätzung erfahren.“.

Nachdem die Tage des klassischen Virus gezählt sind und immer öfters Ransomware und Zero Day Exploits an der Tagesordnung stehen, hat die IT des ZAE Bayern ein Sicherheitsaudit aktueller Next-Generation Endpoint Security Software vorgenommen und sich für eine, auch von unabhängigen Quellen empfohlene Lösung entschieden. Die Jury lobte in der Laudatio das große Engagement der IT-Verantwortlichen und den Mut zur Innovation. Letztlich kommt die nun im Einsatz befindliche Sicherheitslösung nicht nur dem ZAE Bayern, sondern allen Kooperationspartnern zu Gute. Der Award wurde am 20.06.2018 in Nürnberg verliehen und persönlich von den Mitarbeitern C. Hilgers und C. Müller des ZAE Bayern entgegengenommen.

Auf der Hannover Messe präsentierte das ZAE Bayern aktuelle Ergebnisse aus der angewandten Energieforschung. Ein Highlight der Messepräsenz war der Besuch des neuen bayerischen Wirtschafts- und Energieminister Franz Josef Pschierer, um sich persönlich über die aktuellen Aktivitäten des ZAE Bayern aus erster Hand zu informieren. So wurden dem Minister drei Exponate vorgestellt, die sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien befindet und die gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft entwickelt wurden

Möglichkeiten der Integration von gedruckten Photovoltaikmodulen in Gebäuden wurden anhand eines Isolierglasfensters mit integrierten semitransparenten PV-Modulen aus dem Bereich Erneuerbare Energien demonstriert. Mit einer solchen gebäudeintegrierten Photovoltaik ließen sich riesige Flächen zur Stromerzeugung erschließen.

Eine geothermische Weichenheizung für Eisenbahnstellwerke, die unabhängig von Energieversorgung im Winter Weichen eisfrei hält, wurde vom Bereich Energiespeicherung ausgestellt. Diese Lösung des ZAE befindet sich gegenwärtig in der Zulassungsphase und könnte allein in Deutschland bei bis zu 50.000 Weichen zum Einsatz kommen.

Eine mobile Messung des Wärmedämmwertes von Isolierglasfenstern ermöglicht ein mobiles Messgerät, das im Bereich Energieeffizienz des ZAE Bayern entwickelt wurde und nun von einem bayerischen Industriepartner vertrieben wird. Das Gerät ermöglicht die Qualitätssicherung von Isolierglasfenstern im eingebauten Zustand und in der Fertigung.

Staatsminister Pschierer zeigte sich beeindruckt davon, wie das ZAE Bayern mit seiner angewandten Forschung bayerische Unternehmen bei der Umsetzung der Energiewende unterstützt.

Das Bayerische Zentrum für Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) stellt zur Landesgartenschau 2018 in Würzburg seine Forschungsarbeiten zu energieeffizienten Klimafassaden sowie seine Bildungs- und Informationsangebote in den Mittelpunkt. Das markante Forschungs- und Demonstrationsgebäude des ZAE Bayern (Energy Efficiency Center) mit seiner textilen Dachkonstruktion ist aufgrund der örtlichen Lage unmittelbar in die Landesgartenschau eingebunden.
Gleich drei Beiträge sollen den Besucher im nächsten halben Jahr für Klima- und Energiethemen begeistern, Zusammenhänge verdeutlichen und zum Nachdenken anregen. Während in der Ausstellung im Energy Efficiency Center Themen rund um Klima, Energie, nachhaltiges Leben und Wohnen behandelt werden, präsentiert sich das Institut im Außenbereich mit der Green Box, einem Info-Container mit einer interaktiven Projektionswand zum Themenkomplex „Klima und Mensch“ und der Klima-Forschungs-Station, welche Forschung an Klimafassaden hautnah erleben lässt. Partner sind hier das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz und die Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau. Die Beiträge werden auch nach der Landesgartenschau für die Öffentlichkeit zur Verfügung stehen.

Klima-Forschungs-Station – Pflanze trifft Bauwerk

In der Klima-Forschungs-Station wird an zwei Klimahäusern die Wirkung von verschiedenen grünen Klimafassaden auf ein gesundes und behagliches Stadt- und Wohnklima vergleichend untersucht. Auf dem Prüfstand stehen unterschiedliche Fassadenbauweisen und Werkstoffe in Kombination mit darauf abgestimmten Begrünungssystemen.

Die Integration von Maßnahmen für Klimaschutz und -anpassung in den Städten ist von ausschlaggebender Bedeutung. Eine wesentliche Rolle spielen hier Gebäude, die mit ihren Fassaden und massiven Substanz zum einen den Klimakomfort in den Gebäuden, zum anderen das sogenannte Mikroklima in den städtischen Straßenzügen beeinflussen. Gut wärmegedämmte und verschattete Fassaden reduzieren den Wärmeeintrag in die Gebäude und damit energieaufwendigen Klimatisierungsbedarf. Die damit verbundene energieeffiziente Bauweise ist überhaupt die Grundlage für die Reduzierung von klimaschädlichen Treibhausgasen durch Heiz- und Kühlgeräte und die Realisierung einer nachhaltigen Energieversorgung auf der Basis von Erneuerbaren Energien. Das ZAE Bayern erforscht hier neue multifunktionellen Fassadentechnologien, die je nach Jahreszeit ein optimiertes Wärmemanagement für das Gebäude ermöglichen. Technologien sind hier schaltbare Wärmedämmungen oder funktionelle Oberflächenbeschichtungen, die Wärmeverluste im Winter oder Überhitzung im Sommer reduzieren. Die neue Qualität in der gezielten Synergie zwischen Fassadenbegrünung und Fassadentechnik bietet Vorteile für das Gebäude und das direkte Gebäudeumfeld. So reduzieren Verdunstungseffekte die sommerlichen Wärmelasten in den Straßenzügen und für das Gebäude. Ebenso kommen durch das Blattwerk der Pflanzen saisonale Verschattungseffekte zum Tragen. Diese Effekte in Zusammenhang mit der Gebäudetechnik zu optimieren ist das zentrale Thema in der Klima-Forschungsstation.

Ausstellung im Energy Efficiency Center

Das Herzstück des Energy Efficiency Center, dem Forschungs- und Demonstrationsbau des ZAE Bayern, ist ein Informationszentrum, welches die Themen Energie, energieeffizientes Bauen, innovative Gebäudetechnologie ganzheitlich erfahrbar macht. Mit der Ausstellung möchte das ZAE Bayern den Besuchern die gesellschaftliche Relevanz von Ökologie, Energie und Technologie näherbringen. Das Ausstellungskonzept basiert auf 15 Themenwürfel - jeder der 15 Würfel steht für einen inhaltlich relevanten Themenkomplex. Innerhalb des Würfels sind in unterschiedlicher Tiefe aufbereitete Texte, Versuche oder interaktive Elemente zum Raten, Fühlen, Studieren oder Testen untergebracht. An einer Umweltwand werden mit Hilfe von Tablets die Themen Ökologie, Ressourcenschonung, Kreislaufwirtschaft, nachhaltiges Bauen und Stadtentwicklung gerade für Schüler altersgerecht aufgearbeitet.

Green Box „Klima-Wandel meistern“

In der Nähe der Klima-Forschungs-Station und unmittelbar vor dem Energy Efficiency Center fällt er schon von weitem durch seine grünen Wände mit seiner vertikalen Bepflanzung auf. Der grüne Container steckt voller Ideen und Anregungen um den Klimawandel zu meistern. Die Besucher haben die Möglichkeit sich über den Klimawandel zu informieren. Die Innenwände des Containers sind mit Touch-Projektionen bespielt, die einen kli-mafreundlichen Lebensstil mit folgenden Themenfeldern: Mobilität, Konsum, Ernährung und Energie aufzeigen. Mit Hilfe neuester Technologien werden Grafiken und Illustrationen zum Leben erweckt. Die Besucher, ob klein oder groß, erhalten einen Einblick in die verschiedenen Themenfelder und entdecken spielerisch, was sie zum Klimaschutz beitragen können. Dieser Ansatz des interaktiven Lernens macht die Informationsvermittlung zum emotionalen Erlebnis.

Die Errichtung der Klima-Forschungs-Station sowie die Ausstellung im Infocenter wurden von Stiftungen und Sponsoren unterstützt. Einen besonderen Dank gilt dem Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz für die Förderung des Ausstellungsbetrages Umweltbausteine im Infocenter des Energy Efficiency Centers und der Bereitstellung der Green Box und dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Energie und Technologie für die Unterstützung der Ausstellung im Infocenter des Energy Efficiency Centers.

Herzlichen Glückwunsch an David Kiermasch und die ZAE Forschergruppe Solar-Hybride Systeme (SHS), Preisträger des Park Systems Outstanding Poster Awards des Fachverbandes Chemische Chemie und Polymerphysik (CPP) der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG). Der von der Park Systems Europe GmbH gesponserte Preis wurde in der Hauptversammlung am 15.03.2018 in Berlin verliehen. Die Arbeit mit dem Titel "Charge carrier recombination in planar n-i-p and p-i-n perovskite solar cells - the role of interfaces " ist eine Kooperation des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern), der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und der Universität Valencia in Spanien. Die bei der DPG-Frühjahrtagung in Berlin vorgestellte Arbeit befasste sich mit der Rekombinationsdynamik der Ladungsträger in planaren n-i-p und p-i-n Perowskit-Solarzellen. David und Koautoren erklärten die Unterschiede zwischen den beiden Zelltypen indem sie Ladungsträger-Rekombinationsdynamiken mit stationären und transienten elektrischen Messungen untersuchten und verschiedenen Rekombinationsraten beobachteten. Diese preisgekrönte Arbeit wurde durchgeführt im Rahmen des Forschungsprojekts HYPER “Potential der Perowskit-Photovoltaik: Untersuchung relevanter physikalischer Parameter und Materialeigenschaften sowie effizienzlimitierender Faktoren in Hybrid-Perowskit-Solarzellen” gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung (Förderinitiative "Materialforschung für die Energiewende", Projektkennzeichen 03SF0514B).

Die World Sustainable Energy Days in Wels (Österreich) ist eine der führenden Tagungen im Bereich Energieeffizienz und Nachhaltigkeit mit über 600 Teilnehmern aus 50 Ländern. Im Rahmen dieser Tagung werden jedes Jahr junge Wissenschaftler für hervorragenden Leistungen auf die Young Researchers Conference eingeladen.

Dieses Jahr ist das dem ZAE Bayern erstmalig gleich mit zwei Beiträgen gelungen:
Bharat Chhugani und Felix Klinker wurden für ihr Paper "Performance enhancement of room integrated PCM wallboards with night ventilation" ausgezeichnet. In ihren Forschungen untersuchten sie zunächst messtechnisch das passive Kühlvermögen und das Regenerationsverhalten von PCM-haltigen Gipskartonplatten im realen Gebäude. Das Potential der Maßnahme wurde in detaillierten thermischen Gebäudesimulationen untersucht. Bei geeigneter Regelung der Nachtlüftung konnte die Regenerationsrate um ca. 30 % gesteigert werden. Die realen Messwerte zeigen, dass in der Nacht ausreichend regenerierte PCM-Wandelemente im Tagesverlauf passive Kühlleistungen erbringen können, die mit einer massiven Betonwand vergleichbar sind.

Der zweite ausgezeichnete Beitrag von Andreas Käßer, Bharat Chhugani und Dr. Michaela Reim hatte die Optimierung des Nutzerkomforts in Gebäuden zum Thema ("Survey based analysis with focus on automated building system and user comfort"). Ihr Beitrag stellte die Ergebnisse einer am Energy Efficiency Center, dem Forschungs- und Demonstrationsgebäude des ZAE Bayern, durchgeführten Nutzerumfrage vor. Es wurde mittels eines Pop-Up-Fensters an den Arbeitsplatz-PCs stündlich und über ein ganzes Jahr das Temperatur- und Lichtempfinden der Nutzer abgefragt. Anschließend wurden verschiedenste Parameter (Geschlecht, Raumtemperatur, Helligkeit, Tageszeit, etc.) mit der Zufrieden- bzw. Unzufriedenheit der Nutzer korreliert. Diese Ergebnisse geben Hinweise auf Optimierungsmöglichkeiten der Gebäudeautomation und zeigen somit mögliche Energieeinsparpotentiale bei gleichzeitiger Erhöhung der Nutzerzufriedenheit auf.

15 Experten moderierten die Themen in sechs Workshops. In einem Übersichtsvortrag ging Prof. Dr. Heiko Paeth auf aktuelle Erkenntnisse der Klimaforschung ein und stellte lokale Klimaprojekte vor. Unter anderem Untersuchung des städtischen Mikroklimas und die Bedeutung von Stadtbäumen zur Reduzierung der sommerlichen Wärmebelastung in Würzburg. So werden aktuell an mehreren Standorten in Würzburg Klimadaten und das Leistungsvermögen von Bäumen gemessen. Messtechnik und Daten werden an der Klima-Forschungs-Station und im Infocenter des ZAE Bayern präsentiert. Das Programm wurde durch eine Führung durch die Klima-Forschungs-Station abgerundet. Hier forscht das ZAE Bayern in Kooperation mit der Landesanstalt für Wein- und Gartenbau an innovativen energieeffizienten grünen Fassadenkonzepten, die Stadt- und Gebäudeklima verbessern sollen.

Parallel dazu fanden zwei Tagungen statt: Die Energy Storage Europe Conference, ESE 2018, und die International Renewable Energy Storage Conference, IRES 2018. Dr. Andreas Hauer vom ZAE Bayern hielt als Conference Chair der ESE 2018 eine Key-Note Lecture zum Thema „Flexible Sector Coupling“ und moderierte zusammen mit Prof. Dirk-Uwe Sauer von der RWTH Aachen, wissenschaftlicher Leiter der IRES 2018, eine hochkarätig besetzte Podiumsdiskussion. Tim Weverinck erhielt den Best Poster Prize (3rd Place) für seinen Beitrag „PEM Electrolysis for P2G – Potential of Hybridization with External Energy Buffer“.

Wer heute ein Haus bauen oder sanieren möchte, kommt am Thema effiziente Wärmedämmung nicht mehr vorbei. Neben der Wärmedämmung rückt auch immer mehr die Wärme- und Kältespeicherung in den Fokus. Eine bisher noch wenig verbreitete Speichertechnologie basiert auf der Verwendung von Phasenwechselmaterialien (Englisch: Phase Change Materials (PCM). Bei diesen Materialien werden Schmelz- und Erstarrungsvorgänge ausgenutzt, um größerer Wärmemengen bei einer definierten Schmelztemperatur zu speichern. Die Schmelztemperatur wird durch die Wahl des PCM bestimmt. Daher ist es wenig verwunderlich, dass das Symposium im Energy Efficiency Center (EEC) des ZAE Bayern mit 17 Fachvorträgen großen Anklang bei Sachkundigen der Baubranche und Energieberatern sowie Forschern auf dem Gebiet der PCM gefunden hat. Das EEC – selbst mit PCM-Kühldecken sowie PCM–Wandelementen ausgestattet – gab dem Symposium den richtigen Rahmen und konnte von den Teilnehmern während einer Führung eingehend besichtigt werden. Die praxisorientierten Vorträge von Vertretern aus Wissenschaft und Industrie stellten die vielseitigen Möglichkeiten der PCM-Nutzung sowohl in Energiespeicherhäusern und Wohn- als auch in Bürogebäuden oder beispielsweise Kindergärten dar. Auch Themenaspekte wie die Umweltverträglichkeit von PCM-Systemen und bereits in Einzelfällen vorhandene Langzeiterfahrung wurden im Rahmen des Symposiums behandelt.
Die aktive Teilnehmerbeteiligung und die regen Diskussionsbeiträge machten das große Interesse am Thema deutlich. So zieht auch Projektleiter und Gastgeber Dr. Weinläder ein sehr positives Fazit am Ende der Veranstaltung: „PCM bietet optimale Chancen, Temperaturspitzen abzupuffern, Wärme und Kälte im Gebäudebereich energieeffizient zu speichern, und bei Bedarf abzurufen. Die Diskussionen zeigten, dass die Technologie ein großes Umsetzungspotential besitzt und der Bedarf an gegenseitigen Informationen in der Branche sehr hoch ist. Die Veranstaltung soll deshalb nächstes Jahr fortgesetzt werden.“

Sein Physikstudium absolvierte der gebürtige Jenenser an der TH München. Nach seiner Promotion am Physik-Department der TU München bei Prof. E. Lüscher über ein Thema der Atomphysik ging Jochen Fricke für zwei Jahre nach Pittsburgh (USA), wo er sich mit der Physik der oberen Atmosphäre auseinandersetzte. Etwa zur selben Zeit gründete er mit einem Kollegen die populärwissenschaftliche Zeitschrift „Physik in unserer Zeit“, deren Redaktion er 23 Jahre lang leitete. Für seine redaktionelle Arbeit und seine Buchpublikationen erhielt er 1990 die „Medaille für Naturwissenschaft-liche Publizistik“ der Deutschen Physikalischen Gesellschaft.

Nach seiner Rückkehr nach Deutschland wurde Fricke 1975 zum Professor an der Universität Würzburg ernannt. Dort widmete er sich nun der Energieforschung, wobei die Entwicklung hocheffizienter Wärmedämmungen, die zu dieser Zeit in der Raumfahrt zur Anwendung kamen, zu seinem wissenschaftlichen Steckenpferd wurde. Visionär Fricke glaubte jedoch an eine breitere Anwendung solcher Systeme, vor allem um den steigenden Energiebedarf zu reduzieren, und machte Vakuumsuperisolation zu dem zentralen Thema des ZAE Bayern in Würzburg. In diese Periode fiel auch die Ausgründung des heute börsennotierten Unternehmens va-Q-tec AG. Seit 2012 ist Prof. Fricke Ehrenbürger der Universität Würzburg.

„Sein Forscher-Einsatz galt und gilt der Steigerung der Energieeffizienz in allen Bereichen sowie der Verbesserung der Marktfähigkeit von Erneuerbaren Energien. Dazu bedarf es eines tiefen Verständnisses von Technik in der Energieanwendung, Motivationsfähigkeit und Überzeugungskraft“, würdigt Prof. Ulrich Wagner, Ordinarius am Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik der TU München, stellvertretender Vorsitzender des ZAE-Kuratoriums und ehemaliger Energievorstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, den Jubilar.

Sein Nachfolger am ZAE Bayern, Leiter des Lehrstuhls für Energieforschung, Prof. Vladimir Dyakonov bezeichnet Fricke als Visionär der Energieforschung, der ein Vorreiter der Energiewende ist und dabei vor allem auf die besondere Rolle der Energieeffizienz in dem künftigen Energiemix aufmerksam gemacht hat.

Bis heute ist Prof. Fricke in der Energieforschung nicht nur in verschiedenen Gremien, sondern auch in der Lehre an der Fakultät für Physik und Astronomie aktiv. Im Dezember 2004 wurde er mit der Staatsmedaille für besondere Verdienste um die bayerische Wirtschaft ausgezeichnet. Seit 2006 ist er Sprecher des bayerischen Clusters „Energietechnik“ und fördert damit im Auftrag des Bayerischen Wirtschaftsministeriums aktiv den Wissensaustausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft.

Der Bayerische Energiepreis wird seit 1999 alle zwei Jahre vergeben. Er besteht aus einem Hauptpreis (kategorieübergreifend) und jeweils einem Preis in acht Kategorien:

• Gebäude als Energiesystem / Gebäudekonzept
• Energieerzeugung - Strom, Wärme
• Energieverteilung und Speicherung - Strom, Wärme
• Energieeffizienz in industriellen Prozessen und Produktion sowie Energieeffizienznetzwerke
• Produkte und Anwendungen
• Kommunale Energiekonzepte
• Initiativen / Bildungsprojekte
• Energieforschung - Nachwuchsförderpreis

Insgesamt wird ein Preisgeld in Höhe von 31.000 Euro vergeben, davon erhält der Hauptpreisträger 15.000 Euro.

Die Auszeichnung mit dem Bayerischen Energiepreis erfolgt auf Vorschlag. Vorschlagsberechtigt sind die im Internet aufgeführten Stellen. Bewerber müssen ihre Projektbeschreibung bis spätestens 09. März 2018, 24:00 Uhr einreichen.

Mehr Informationen finden Sie auf der offiziellen website. Beachten Sie dabei besonders die Bekanntmachung.

Viel Erfolg!

In der Mittags- und Netzwerkpause wurden rege Gespräche in der Kontaktschmiede geführt. Die ZAE Mitarbeiter aller Standorte stellten Ihre Arbeit und Expertise anhand diverser Exponate und Vorführungen dar. Themen waren energieeffiziente Gebäude und Industrieprozesse, Speichertechnologien, Wärmebereitstellung, Photovoltaiksysteme und Smart Grid Technologien, Nanomaterialien und viele andere.

Zurück im Festsaal der alten Kongresshalle wurden politische Rahmenbedingungen und Trends aus der Sicht des Bayerischen Wirtschaftsministeriums dargestellt, die schließlich auch in der finalen Podiumsdiskussion aufgenommen wurden. Hier ging es um die nächsten Schritte auf dem Weg zur flexiblen Sektorenkopplung: Vertreter aus Politik und der kommunalen/regionalen Energieversorgung, sowie aus Wirtschaft und Forschung debattierten konstruktiv miteinander. Auch das Publikum brachte sich aktiv ein, durchaus auch kritische Fragen wurden auf das Parkett gebracht.

In den nächsten Tagen werden wir ausführlicher berichten sowie Präsentationen und Fotos auf der website hochladen. Wir danken allen Beteiligten und Teilnehmern für einen interessanten und dynamischen Tag!

Erstmals vorgestellt wurde die Idee, eine eigene bayerische Einrichtung zur Energieforschung zu schaffen, 1986 von dem Münchner Experimentalphysiker Rudolf Sizmann. Schon fünf Jahre später war es so weit: Zu den Gründern gehörte auch der Würzburger Physiker Jochen Fricke, der den gleichnamigen Trägerverein mit Sitz in Würzburg bis 2005 als Vorsitzender führte. Der Etat für die ersten fünf Jahre betrug zunächst 20 Millionen Mark, nach erfolgreicher Evaluierung wurde die Förderung verstetigt. Heute unterstützt das Wirtschaftsministerium die Arbeit mit vier Millionen Euro im Jahr.

An den Standorten Würzburg, Erlangen und Garching und zwei Außenstellen in Nürnberg und Arzberg bei Hof forschen heute 230 Mitarbeiter an „einer nachhaltigen und bezahlbaren Zukunft der Energieversorgung“.

Das Energy Efficiency Center (EEC), das 2013 auf dem Würzburger Hubland eröffnet wurde, ist jedoch mehr als nur eine Forschungseinrichtung. Das Gebäude wurde mit einer neu entwickelten Wärmedämmung und einer textilen Hülle umgeben und erprobt so erfolgversprechende Ansätze für eine energiesparende Bauweise.

Die Forscher arbeiten eng zusammen mit den Universitäten Erlangen, Würzburg und der TU München sowie Unternehmen. „Wir probieren neue Ideen zügig aus, entwickeln neue Verfahren und verwerten die erzielten Erkenntnisse in konkreten Projekten“, beschrieb Vereinsvorsitzender Hartmut Spliethoff vom Lehrstuhl für Energiesysteme an der TU München die erfolgreiche Arbeitsweise als Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und praktischer Umsetzung.

Erst im vergangenen Herbst erhielt das ZAW Bayern den Bayerischen Energiepreis für ein Messgerät, das leicht anwendbar den Wärmedämmwert von Verglasungen innerhalb weniger Minuten ermittelt. Auch haben die Forscher Solarzellen entwickelt, die hauchdünn wie Papier flexibel einsetzbar sind. Damit lassen sich etwa Mobiltelefone bekleben, die sich am Tageslicht selber aufladen. Ständig entladene Akkus könnten damit schon bald der Vergangenheit angehören. Erst im April hat das ZAE Salzhydrate vorgestellt, die große Wärmemengen aufnehmen und speichern. So lassen sich Gebäude umweltschonend kühlen.

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Das ZAE beschäftigt rund 230 Mitarbeiter an den drei Standorten Würzburg, Erlangen und Garching. Forschungsthemen sind ‚Energieeffizienz‘, ‚erneuerbare Energien‘ und ‚Energiespeicherung‘, wobei insbesondere auf deren Vernetzung Wert gelegt wird. Das ZAE arbeitet an der Schnittstelle zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung und kooperiert dabei mit zahlreichen Industriepartnern, vom bayerischen KMU bis hin zum europäischen Großkonzern. Die letzten 25 Jahre waren von zahllosen Highlights geprägt, etwa der ‚Solarfabrik der Zukunft‘ in Nürnberg, wo neuartige, umweltschonende Verfahren zur Herstellung von Solarzellen entwickelt werden, hauchdünn wie Papier und dadurch flexibel einsetzbar oder dem hochinnovativen ‚Energy Efficiency Center‘ in Würzburg, das als bundesweit einzigartiges Forschungs- und Demonstrationsgebäude Maßstäbe für zukunftsorientiertes Bauen setzt.

Das ZAE ist ein entscheidender Pfeiler in der für Bayern so wichtigen Energieforschung. Allein ein Drittel der Ausgaben der Länder in diesem Bereich kommt aus Bayern. Über alle Ressorts hinweg investiert die Bayerische Staatsregierung rund 80 - 100 Millionen Euro pro Jahr in die Energie der Zukunft. Auch das Thema Digitalisierung spielt dabei eine wesentliche Rolle. Digitale Technologien können helfen, Erzeugung, Verteilung und Verbrauch von Energie so zu vernetzen, dass die Energieversorgung nicht nur weiterhin sicher und umweltfreundlich, sondern auch besonders wirtschaftlich ist und sich neue Geschäftsmodelle bieten. „Wir entwickeln die Energieformen der Zukunft, damit die Energiewende eine bayerischen Erfolgsgeschichte bleibt“, so Aigner weiter.

Quelle: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Thechnilogie

Im Laufe des Tages besuchten auch die Hinterberger Musikanten den Stand und spielten den Ausstellern des ZAE sowie den Messe Besuchern einen zünftigen Marsch.

An seinem Stand stellt das ZAE seine zentralen Tätigkeitsfelder u.a. mittels zweier Exponate vor:
Ein Smartgrid Modell veranschaulicht solare Energieerzeugung, Speicherung und Verbrauch von Strom. Die dargestellten Daten wurden in einem realen Netzgebiet erhoben.

Als zweites Exponat wird eine mit dem Nanomaterial Silica Aerogel gefüllte Lichtsäule vorgestellt. Dieses Material findet als transluzente, also partiell lichtdurchlässige, Wärmedämmung Anwendung, z.B. im Gebäudebereich. Am Stand erfährt der Besucher Einzelheiten zu den herausragenden optischen Eigenschaften des Materials und zu seinen möglichen Anwendungsfeldern.

Umso mehr freuten sich die Preisträger in der Kategorie Energieeffizienz Modar Yasin und Felix Klinker vom ZAE Bayern, dass sie mit Ihrer Arbeit zu innovativen Kühlsystemen in Gebäuden die Fachjury überzeugen konnten. Die beiden Jungforscher untersuchten 2 Jahre lang in Praxisversuchen die Leistungsfähigkeit von Kühldecken mit Phasenwechselmaterialien, die im Energy Efficiency Center des ZAE Bayern Würzburg verbaut sind. Die hier verwendeten Phasenwechselmaterialien schmelzen bei ca. 23 °C und speichern dabei überschüssige Wärme. Beim Erstarren wird diese Wärme wieder freigesetzt. Durch diesen Puffereffekt gelingt es, am Tage auftretende Kühllasten in die Nachtzeiten zu verschieben und diese dann energieeffizient in den Außenraum abzugeben. Mit einem Simulationsmodell wurden diese innovativen Systeme weiterentwickelt und der Kühlmechanismus optimiert.

Die FSU Jena bearbeitet bis zum Sommer federführend eine Studie zu den Forschungs- und Entwicklungspotentialen der Thüringer Branche der Energiespeicherung. „Die Impulse dieses Fachforums und die Ergebnisse der Studie werden neue Entwicklungen in Thüringen und aus Thüringen hinaus identifizieren, anstoßen und unsere hervorragenden Unternehmen und Forschungseinrichtungen stärken“, betont Professor Dr. Ulrich S. Schubert, wissenschaftli- cher Partner des Fachforums.

Bei der eintägigen Veranstaltung, die vom Thüringer Staatssekretär für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitaler Gesellschaft Georg Maier eröffnet wird, werden im ersten Teil die Speichertechnologien aus Sicht eines Energieversorgers und der Wissenschaft beleuchtet. Dafür wurden als Keynote-Speaker Dr. Andreas Hauer vom Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern) sowie Dr. Matthias Sturm von der Thüringer Energie AG gewonnen. Im zweiten Teil der Veranstaltung liegt der Fokus auf den verschiedenen Speichertechnologien, vom thermischen Speicher über stationäre Speicher bis hin zu Energie- speichern in der Elektromobilität.

Auf der begleitenden Fachausstellung präsentieren Unternehmen ihre Produkte und Dienstleistungen. Aussteller sind u.a.: Enercon IPP Deutschland, H.M. Heizkörper GmbH & Co. KG, JenaBatteries GmbH, KomSolar Service GmbH, Siemens AG, Thüringer Clustermanagement/LEG Thüringen sowie die FSU Jena/CEEC Jena, Fraunhofer IKTS und Fraunhofer IOSB- AST.

Quelle: Thüringer Erneuerbare Energien Netzwerk (ThEEN) e.V., Mainzerhofstraße 10, D-99084 Erfurt

Bereits jetzt ist klar: Häufige Ursache für Beeinträchtigungen sind nicht fachgerecht verlegte Kabel, mitunter sogar vom falschen Typ, die weder für den Außenbereich noch die auftretenden Spannungen geeignet waren. Ein Fehler mit Gefahrenpotenzial, der vermieden werden kann.

„Die E.ON Solarprofis waren in eineinhalb Jahren auf hunderten Dächern in ganz Deutschland im Einsatz und haben sowohl kleinere Anlagen im Kilowattbereich als auch große Freiflächen-Anlagen mit bis zu 5 Megawatt geprüft“, erklärt Matthias Krieg, Leiter PV Wartung/Services bei der E.ON Energie Deutschland. „Die Ergebnisse wollen wir für den zielgerichteten Ausbau unseres Wartungsgeschäfts nutzen. Die Daten helfen zudem, Ansatzpunkte für weitere Verbesserungen in der Photovoltaik zu identifizieren.“

Für die Studie stellt E.ON die umfangreichen Ergebnisse seiner Prüfungen in anonymisierter Form zur Lage und Größe der Anlagen, der Inbetriebnahme, den erzeugten Stromerträgen und den ermittelten Befunden zur Verfügung. Daraus ergibt sich ein repräsentativer Querschnitt, der einerseits den Anteil von Anlagen in einwandfreiem Zustand zeigt, andererseits auch Aufschluss darüber gibt, in welchem Ausmaß sicherheitsrelevante Auffälligkeiten und Ertragseinbußen auftreten. Dabei lässt sich auch ermitteln, ob davon spezielle Regionen, Jahrgänge oder Modultypen besonders betroffen sind.

„Die Auswertung soll dazu beitragen, insgesamt ein stärkeres Bewusstsein für das Qualitätsmanagement zu schaffen und Fragen hinsichtlich Wartung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer vorwärtsgerichtet in den Blick zu nehmen“, ergänzt Matthias Krieg von E.ON.

Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP unterstützt den Energieanbieter bereits seit längerem bei der Qualitäts- und Zuverlässigkeitsbewertung von Photovoltaikmodulen und -anlagen. Basierend auf dem Verständnis von Ausfallmechanismen entwickeln die Fraunhofer-Forscher Messmethoden, Geräte und Fertigungsprozesse für Komponenten und Materialien mit erhöhter Zuverlässigkeit.

Auch mit dem ZAE Bayern bestehen bereits gewachsene Beziehungen. Neben der Auswertung der Anlagenprüfungen wird die Zusammenarbeit für ein weiteres Forschungsprojekt angestrebt. Untersucht werden soll hierbei speziell die Qualität und Zuverlässigkeit von Photovoltaik-Komponenten, um Fehler bei der Montage zu minimieren und Risiken zu senken beziehungsweise ganz zu vermeiden.