Nutzung der Luftfeuchtigkeit zur Schaffung von Netto-Nullenergiegebäuden
Der Energieverbrauch in Gebäuden während der Nutzung macht etwa 30 % des weltweiten Endenergieverbrauchs aus. Der Übergang zu Netto-Nullenergiegebäuden – die so viel Energie erzeugen, wie sie verbrauchen – könnte daher erhebliche Auswirkungen auf die Energieeffizienz haben und Europa helfen, seine Klimaneutralitätsziele zu erreichen. Mit dem EU-finanzierten Projekt SSHARE sollte durch die Entwicklung einer innovativen Gebäudehülle ein Beitrag zu diesem Ziel geleistet werden. Das Grundkonzept besteht darin, dass diese Hülle das Gebäude je nach Jahreszeit heizen oder kühlen kann, wobei nur die Luftfeuchtigkeit für die Versorgung mit thermischer und elektrischer Energie verwendet wird. „Wir begannen vor über 10 Jahren mit der Arbeit an diesem Konzept“, erklärt der Koordinator des Projekts SSHARE, Andriy Lyubchyk von der COFAC (Website auf Portugiesisch) in Portugal. „In unserem ersten EU-finanzierten Projekt HUNTER erbrachten wir den Konzeptnachweis und konnten zeigen, wie wir Luftfeuchtigkeit in Strom umwandeln können.“
Konstante Wasseradsorption und -verdunstung
Der nächste Schritt, so Lyubchyk, war der Versuch, diese Technologie in eine brauchbare Anwendung umzuwandeln, etwas, das an der Außenseite von Gebäuden angebracht werden und unter normalen atmosphärischen Verhältnissen funktionieren könnte. Dieses wesentliche Ziel wurde im Projekt SSHARE verfolgt, das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützt wurde. Zunächst verwendete das Projektteam eine Kalziumsilikatplatte mit von der Universität der Balearen entwickelten Röhren, durch die heißes Wasser fließen kann. Diese Röhren enthalten winzige Löcher, durch die sich das Wasser auf einer Seite der Platte verteilen kann. „Diese Silikatplatten haben eine enorme Adsorptionskapazität“, erklärt Lyubchyk. „Eine 10 kg schwere Platte kann zum Beispiel 20 kg Wasser aufnehmen.“ Die dem Gebäude zugewandte Seite der Platte ist ständig feucht, während die andere Seite der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist. Wenn diese Umgebungstemperatur steigt, beginnt das Wasser in den Platten zu verdunsten. „Das ist ein bisschen so, wie das Schwitzen die Thermoregulation des menschlichen Körpers durch Wasserdesorption unterstützt: Es hilft dem Gebäude, sich abzukühlen“, so Lyubchyk. „Es findet eine ständige Adsorption und Verdunstung von Wasser statt, abhängig von der Außentemperatur.“ Anschließend wurde im Rahmen des Projekts ein autarker Wasserpumpenmechanismus eingesetzt, der eine kontinuierliche Heizung und Kühlung gewährleistet. Das gesamte Konzept wurde mit 1 m2 großen Platten getestet, was die Machbarkeit der Technologie bewies.
Wettbewerbsfähige Energieerzeugung
Lyubchyk ist zuversichtlich, dass dies eine wettbewerbsfähige Lösung sein wird, nicht nur für die Raumheizung und -kühlung von Gebäuden, sondern auch für die Stromerzeugung. „Ich glaube, dass dies eines Tages von der Bauindustrie umgesetzt werden wird“, sagt er. „Stellen Sie sich ein ganzes Gebäude vor, das mit diesen energieerzeugenden Platten bedeckt ist. Dies wäre nicht nur ein Netto-Nullenergiegebäude, sondern ein Energieerzeuger. Mein Traum ist es, dass man sein Auto im Keller parken kann und es automatisch mit dem Strom aufgeladen wird, der vom Gebäude selbst erzeugt wird.“ Lyubchyk und sein Team haben ein Start-up-Unternehmen gegründet, das sich mit Fragen wie Patenten befassen und die Kommerzialisierung vorantreiben soll.
Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom
Das Projektteam entwickelt zudem derzeit einige Aspekte der in SSHARE erarbeiteten Technologie weiter. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CATCHER untersuchen Lyubchyk und sein Team, wie die Umwandlung von Luftfeuchtigkeit in Strom in das Stromnetz integriert werden könnte. „Wir konzentrieren uns hier auf die Steigerung der Effizienz des Umwandlungsprozesses“, erklärt er. „Wir werden einige Prototypen entwickeln, die allein aus der Luftfeuchtigkeit Strom erzeugen.“ Dies wäre eine völlig neue erneuerbare Energiequelle, die Europa helfen würde, seine führende Position im Bereich der grünen Energie zu festigen.
Schlüsselbegriffe
SSHARE, Netto-Nullenergiegebäude, Klimaneutralität, Energie, erneuerbare Energiequelle, atmosphärisch, Strom, Adsorption
