Forschung : Wärmespeicherungstechnologie mit biogenen Materialien

In Österreich verursachen die Raumwärme und Klimatisierung in privaten Haushalten einen Anteil von rund 26 Prozent am gesamten Endenergieverbrauch. Der Anteil des Verkehrs liegt im Vergleich dazu bei rund 31 Prozent. An diesem Knackpunkt setzt die FH Salzburg mit ihrem Forschungsprojekt BIO-NRG-STORE am Campus Kuchl an. Ein internationales Team erforscht, wie der Einsatz biogener Materialien eine Reduktion des Energieverbrauchs erzielen kann. Die Frage nach der optimalen Wärmespeicherung und effizienten Wärmenutzung von Gebäuden steht dabei im Zentrum.

Am Campus Kuchl prägen aktuell zwei große weiße Kuben die Umgebung. Was aussieht wie Tiny Houses für Studierende sind tatsächlich Miniatur-Wohnräume, anhand derer Forscher*innen messen, welchen Einfluss dezentrale und verborgene Wärmespeicher auf biogener Basis auf den Energieverbrauch von Wohnräumen haben.

Für die Versuche werden modifizierte Bauprodukte aus Holz eingesetzt. Ihr Vorteil: Die Materialien sind in der Lage, im Winter gespeicherte Wärmeenergie an die Umgebung abzugeben und im Sommer zur Kühlung des Gebäudes beizutragen, während sie Temperaturschwankungen ausgleichen.

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„Die Technologie im Projekt BIO-NRG-STORE ist vergleichbar mit einem Wärmekissen für Häuser: Sie ermöglicht uns, Wärmeenergie effizient zu speichern und sie bei Bedarf freizusetzen. Damit hat das Verfahren das Potenzial, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir Gebäude beheizen und kühlen", erklärt Thomas Schnabel, Leiter des Forschungsteams am Department Green Engineering and Circular Design.

Das Projekt biete nicht nur eine mögliche Lösung für den steigenden Energiebedarf, sondern habe auch das Potenzial, zur Reduzierung von CO₂-Emissionen beizutragen. Die Schlüsseltechnologie des Projektes sind sogenannte „biobasierte Phase-Change-Materials“ (PCM) zur Steigerung der Speicherfähigkeit.

Zentrale Aufgabe des Salzburger Teams war das „Upscaling“ der vorangegangenen Laborversuche, also die Erprobung der Materialien in größerem Maßstab unter realen Bedingungen. Auf dem Campusgelände in Kuchl wurden deshalb zwei spezielle Kuben installiert (einer mit PCM, einer als Referenz), ausgestattet mit Parkettboden und einer Wandverkleidung, um eine Raumsituation zu simulieren. Die ersten Ergebnisse seien vielversprechend, wie Jakub Grzybek, Junior Researcher am Department Green Engineering and Circular Design, bestätigt: „Wir konnten beobachten, dass die Böden mit imprägnierter Mittellage aus Kiefer die Temperaturschwankungen in unseren Kuben deutlich verzögern. Hier liegt großes Potenzial für eine thermische Optimierung von Gebäuden.“

Imprägniert wurden die Innenausbauprodukte in einem Druckverfahren mit biobasierten Fettsäuren aus Pflanzenölen, deren Schmelzpunkt auf die Einsatzbedingungen abgestimmt ist. Diese Modifizierung hebt die Wärmespeicherkapazität des Holzes an, sodass das Material zur Regulierung von Temperaturschwankungen in Innenräumen messbare Auswirkungen hat

Unterstützt durch das Team der FH Salzburg wurden baugleiche Versuchsaufbauten auch an den Partnerinstitutionen in Schweden (Uppsala), der Türkei (Trabzon) sowie kürzlich in Italien (Florenz) installiert. Das Projektteam erhofft sich durch die Messung in verschiedenen Breitengraden präzisere Aussagen über den Einfluss biobasierter Phase Change Materials auf das Raumklima und sieht darin die Grundlage zur großflächigen Erprobung des Konzepts in Gebäuden.