Regelbare Kraftwerke, welche Strom je nach Bedarf liefern können, indem sie ihre Leistung anpassen und kurzfristig ein- und ausgeschaltet werden können, gewinnen im Kontext der Energiewende zunehmend an Bedeutung. Bei der direkten Stromgewinnung, z.B. mittels Photovoltaik oder Windkraft, muss die gewonnene elektrische Energie sofort in das Netz eingespeist werden, oder in großen Batteriespeichersystem gespeichert werden. Dafür benötigte Speichersysteme mit langfristiger Betriebszuverlässigkeit und wettbewerbsfähigen Kosten sind noch nicht kommerziell verfügbar. Wärme kann hingegen zu wesentlich geringeren Kosten als Strom gespeichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung genutzt werden. So kann aus überschüssigem Strom erzeugte Wärme in großem Umfang und über lange Zeiträume gespeichert werden, aber auch einem CSP (Concentrated Solar Power)-Kraftwerk die notwendige Flexibilität verleihen, Wärme und Strom dann zu liefern, wenn eine große Nachfrage besteht. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die weitere kommerzielle Nutzung von CSP. Durch leistungsfähige Wärmespeicher kann der Stromgewinnungsprozess weitestgehend von der Wärmegewinnung entkoppelt werden und so das Potential der Regelbarkeit und Flexibilität optimal genutzt werden. Kommerziell verfügbar sind im Bereich von Temperaturen über 700°C aktuell lediglich Wärmespeichersysteme, welche auf dem Prinzip der sensiblen, also nicht reaktiven, Wärmespeicherung basieren. Ein Einsatz von redoxaktiven Materialien birgt das Potential, die Speicherkapazität und Effizienz von Wärmespeichersystem bedeutend zu steigern. Bei der zyklischen Reduktion und Oxidation solcher redoxaktiver Materialien kann zusätzliche Wärme gespeichert (Reduktion) und wieder entnommen werden (Oxidation). Im Projekt Porotherm-Solar werden Speichermodule aus redoxaktivem Perowskit entwickelt und unter Realbedingungen in einem Demonstrator erprobt.
Das Vorhaben verfolgt als Ziel eine durchgängige Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators ein produzierendes Unternehmen sollen die Potentiale des hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Das Teilprojekt Zentrales Model der Archis beabsichtigt die Entwicklung und Validierung eines Use Case zur Digitalisierung einer Bestandsimmobilie in ein digitales Zentrales BIM Modell, welches effizientes und nachhaltiges Facility Management und Smart Building-Anwendungen ermöglicht. Für die Planer der Technischen Gebäudeausstattung (TGA) bedeutet dies, dass alle relevanten Informationen über das Projekt in einem einzigen Modell zusammengefasst werden, und damit ihre Prozesse deutlich effizienter gestalten. Für Architekten und Tragwerksplaner bedeutet dies, dass sie auf ein einheitliches Modell zugreifen können. Für den Besitzer bedeutet dies, dass er einen besseren Überblick über den Energiebedarf und die damit entstehenden CO2 Emissionswerte und Energiekosten hat. Durch das abgestimmte Arbeiten in der (TGA) können die Gewerke Heizung, Lüftung, Sanitär und Elektro effizienter zusammenarbeiten. Dies ermöglicht, in Echtzeit über alle relevanten Informationen zu kommunizieren, alle Beteiligten auf dem gleichen Stand sind und Optimierungspotentiale realisiert werden können. Dies erhöht die Klimaeffizienz des Gebäudes und reduziert die CO2 Emission.
Gegenstand des Verbundvorhabens FLEX-G 4.0 ist die Erarbeitung einer kostengünstigen Nachrüstlösung innovativer schaltbarer Folien, die möglichst einfach auf bereits installierte Fenster laminiert werden können und zur Senkung des Gesamtenergiedurchlassgrades (g-Wert) der Fenster und damit des Energiebedarfs des Gebäudes beitragen. Das Hauptziel des Projektes ist die Erforschung geeigneter Systemdesigns und Fertigungstechnologien für großflächige elektrochrome Folien als Halbzeug zur Verarbeitung auf der Baustelle sowie die Erforschung von robusten Verfahren für eine 'einfache' Vor-Ort Applikation dieser Folien auf Fenster und Fassaden in Bestandsgebäuden. Als integraler Bestandteil des Systemdesigns sollen Lösungen für die netzunabhängige Energieversorgung und geeignete Schaltparameter und Sensortechnologien für die kabellose, automatisierte Steuerung des Schaltzustands der Folien erforscht werden. Ein weiteres Ziel beinhaltet die Demonstration und experimentelle Quantifizierung des Energie-Einsparpotentials an zwei operativen Gebäuden im öffentlichen Sektor. Das Teilvorhaben von Enerthing hat das Ziel sowohl eine energieautarke Versorgungs- und Steuerungseinheit zur Schaltung electrochromer Folien als auch die Anbindung dieser Einheit an das Internet der Dinge, Gebäudesteuerung, etc. zu entwickeln.