Energiespar-Folien: Per Knopfdruck Licht und Wärmeeinstrahlung steuern
Fraunhofer-Forschende sorgen dafür, dass Fenster und Glasfassaden besser zum Energiesparen beitragen können: Sie haben elektrochemische Folien zum Nachrüsten entwickelt, die sich mit einfachen Schaltern steuern lassen.
Hier ist zu sehen, wie die Folie auf Knopfdruck für Verdunklung sorgt (links).
Foto: ISC
Es gibt viele Systeme, mit denen sich Beschattungen und Lichteinfall regeln lassen. Je nach Bedarf und Jahreszeit halten sie die Räume entweder angenehm kühl, sodass Klimaanlagen nicht laufen müssen, oder sie sorgen dafür, dass das natürliche Sonnenlicht zur Erwärmung beiträgt und somit dabei hilft, Heizenergie zu sparen. Die meistens Systeme dieser Art haben jedoch eines gemeinsam: Es ist verhältnismäßig teuer, Bestandsgebäude mit ihnen nachzurüsten.
Optimierungspotenzial wird daher vielfach nicht genutzt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP sind einen anderen Weg gegangen. Sie haben elektrochrome Folien entwickelt, die sich einfach schalten lassen, um den Lichteinfall im Raum anzupassen.
Heizkosten: Hohe Einsparpotenziale bleiben ungenutzt
Energiespar-Folien sollen unkompliziert nachrüstbar sein
Ziel des Projektes FLEX-G 4.0 sind innovative Folien, mit denen sich Fenster in Bestandsgebäuden unkompliziert und kostengünstig nachrüsten lassen – die Folien werden nur aufgeklebt. Die technologischen Grundlagen dafür wurden bereits im Vorgängerprojekt FLEX-G geschaffen. Das heißt, die elektrochromen Folien liegen bereits im Labormaßstab vor und müssen nur noch so weiterentwickelt werden, dass sie im industriellen Maßstab produziert werden können.
Einerseits brauchen die Forschenden also ein geeignetes Systemdesign, und andererseits sind Fertigungstechnologien gefragt, mit denen großflächige elektrochrome Folien direkt auf der Baustelle verarbeitet werden können. Zu guter Letzt will das Team ein praktikables Verfahren entwickeln, um die Folien unkompliziert auf Fenstern und Fassaden anzubringen.
Forschende starten mit Praxistest für Energiespar-Folien
„Die schaltbaren Folien können signifikant zur Senkung des Gesamtenergiedurchlassgrades der Fenster, dem sogenannten g-Wert, und damit des Energiebedarfs des Gebäudes beitragen“, sagt Cindy Steiner, Projektkoordinatorin am Fraunhofer FEP. „Uns ist es bei diesem Projekt ein großes Anliegen, die Ergebnisse des Projektes in realer Umgebung zu demonstrieren und hierfür junge Menschen mit einbeziehen zu können – Schüler einer Dresdner Schule, die auch im Unterricht von der Arbeit profitieren sollen!“
Denn für die Demonstration und das Monitoring haben die Forschenden ein besonderes Gebäude ausgewählt: ein Bestandsgebäude der 46. Oberschule Dresden. Außerdem testen sie die elektrochromen Folien im Neubau eines Labor- und Technikumsgebäudes des Fraunhofer FEP.
Schule wird in das innovative Projekt einbezogen
Die Schüler und Schülerinnen sollen natürlich wissen, was mit dem Gebäude passiert und wie die Fensterfolien mit dem Thema Energieeffizienz zusammenhängen. Deswegen werden die Fraunhofer-Institute FEP und ISC Unterrichtsmaterialien für naturwissenschaftliche Fächer bereitstellen und Orientierungspraktika für die Jugendlichen anbieten.
Die Forschenden haben sogar geplant, Schüler und Schülerinnen beim Messen der Werte sowie der anschließenden Analyse einzubeziehen. Damit wollen sie direkt zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: junge Menschen über energiesparende Technologien aufklären und gleichzeitig ihr Interesse für entsprechende Berufsfelder wecken.
Energiespar-Folien sollen in Gebäudeleittechnik integriert werden
Gemeinsam mit Partnern arbeiten die Forschenden aktuell an Materialverbesserungen sowie Laminationsverfahren für die elektrochromen Folien. Unter anderem erproben sie Rolle-zu-Rolle (R2R)-Applikationsverfahren für einen Polymerelektrolyten. Er verbindet die zwei Teilfolien der elektrochromen Zelle nach Art eines Haftklebers miteinander, ist ionenleitend und isoliert gleichzeitig elektrisch, was entscheidend für den Schaltvorgang ist. Die R2R-Verfahren beruhen sowohl auf Vakuumdünnschichtverfahren als auch auf Beschichtungen unter Atmosphärendruck.
Ein weiteres Ziel für die innovativen Folien ist eine netzunabhängige Energieversorgung, beispielsweise über Solarzellen. Dazu will der Projektpartner Enerthing Systeme adaptieren, die für das Internet der Dinge (Internet of Things = IoT) entwickelt wurden. Vor allem die Auslegung der Energieversorgung und die Sensortechnologien für die kabellose und automatisierte Steuerung des Schaltzustands der Folien können als Blaupause dienen.
Tipps zum Schutz industrieller IoT-Netzwerke
Das Gleiche gilt für die Einbindung der Sensorik in die bestehende Gebäudeleittechnik. Schließlich soll es möglich sein, die elektrochromen Folien zu steuern und gleichzeitig den Energieverbrauch zu reduzieren. Das funktioniert am besten, wenn die unterschiedlichen Elemente aufeinander abgestimmt sind, also beispielsweise die Heizung ihre Leistung automatisch herunterfährt, weil sich die Raumtemperatur durch verstärkten Lichteinfall erhöht. Das Einsparpotenzial wird zunächst über einen Zeitraum von zwölf Monaten bestimmt.
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