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Innovative Wärmeservice-Modelle: Neue Wege aus dem Mieter-Vermieter-Dilemma bei der energetischen Modernisierung

Das Projekt 'Innovative Wärmeservice-Modelle' hat zum Ziel, neue Wege aus dem Mieter-Vermieter-Dilemma bei der CO2- und Energieeinsparung aufzuzeigen und ihre Realisierbarkeit in sozialer, ökonomischer, ökologischer, rechtlicher und technisch Hinsicht zu prüfen. Die Grundidee besteht darin, dass der Mieter für den Wärmeservice in seiner Wohnung anstatt für die Menge der dafür aufgewendeten Energieträger zahlt und dadurch beide Seiten sparen können: Der Vermieter durch die Wahl der Energieträger und die Ausstattung des Gebäudes, der Mieter durch die richtige Regelung von Heizen und Lüften. Grundlage für die zielgenaue Verteilung der Anreize ist ein digitales System zur Messung der Energieströme, das es ermöglichen soll, die Einhaltung der Vertragsbedingungen zu überwachen. Teilprojekt A ist für die Konzeption und Koordination des Gesamtvorhabens sowie die Betreuung der Feldstudien im Reallabor mit 300 Wohneinheiten in Ostdeutschland zuständig.

Energetische Sanierung der Tankstellen-Außenbeleuchtung

Mit dem Vorhaben sollen LED-Lampen mit Dimmtechnik zur Außenbeleuchtung bei bundesweit 50 Bestandstankstellen unterschiedlichen Typs eingesetzt werden. Im Vergleich zu den bisher eingesetzten Quecksilberhochdruck- und Halogenmetalldampflampen, ermöglicht die LED-Technik die Drosselung des Lichtstromes in weiteren Bereichen sowie ein schnelles Einschalten ohne merkliche Hochlaufzeit. Wesentlicher Bestandteil des Vorhabens ist die Kombination der LED-Lampen mit einer an der Kundenfrequenz orientierten Steuerung der Außenbeleuchtung. Dies wird durch ein Infrarotmeldesystem ermöglicht, indem das System bei Registrierung einer Bewegung von der gedimmten zur maximalen Beleuchtung wechselt. Damit kann die Beleuchtungsstärke optimal eingestellt und Überbeleuchtung vermieden werden. In der Regel werden die Lampen über Ihrem eigentlichen Wert bemessen, um am Ende Ihrer Lebensdauer noch die volle Leistung erreichen zu können. Ziel des Vorhabens ist es, den Lichtstrom der Lampen so zu drosseln, dass er bereits am Anfang der Lampenlebensdauer nur den geforderten Mindestwert leistet. Diese Betriebsweise führt zu einer deutlichen Minderung der Elektroleistung, die erst allmählich steigt und zum Ende der Lampenlebensdauer ihren vollen Wert erreicht. Im Vergleich zu einer ständig gleichmäßigen Beleuchtung können rund 13.000 kWh/a des Stromverbrauchs für die Außenbeleuchtung bzw. 8 Prozent des gesamten Stromverbrauchs einer Tankstelle eingespart werden. Für die insgesamt 50 Tankstellen wird eine jährliche Minderung des Stromverbrauchs von rund 640 MWh und der CO2-Emissionen von rund 370 t erwartet. Das Unternehmen wird die tatsächlichen Einsparungen im Rahmen des ebenfalls geförderten Messprogramms ermitteln.

Erneuerbare Wärmenetze für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ländlicher Siedlungen

Der ländliche Raum stellt eine besondere Herausforderung für die Wärmewende dar. Während in den Städten auf einen deutlichen Ausbau der Fernwärme gesetzt wird, findet regenerative Nahwärmenetze in ländlichen Siedlungen bisher zu wenig Berücksichtigung in den Studien für die Wärmewende. Hier setzt das Projekt ruralHeat an. Das Projektziel ist zum einen die wissenschaftliche Begleitung von Planung und Umsetzung der solaren Nahwärme in Bracht und Rüdigheim sowie zum anderen die Übertragbarkeit auf andere ländliche Siedlungen. Die Innovation in Bracht und Rüdigheim liegt darin, dass über 70% des Wärmebedarfs durch Solarwärme in Verbindung mit einem saisonalen Wärmespeicher gedeckt wird. Somit ist die Solarthermie nicht mehr ein 'fuel saver', sondern der Hauptwärmeerzeuger. Komplettiert wird das System mit einer Großwärmepumpe zur Speicherentladung und zwei Holzkesseln für die Spitzenlast. Das 100% regenerative Nahwärmekonzept ist zudem günstiger und wesentlich schneller umsetzbar als Maßnahmen an Einzelgebäuden (energetische Sanierung, Umstellung der Heizung). Die wissenschaftliche Begleitung unterstützt die beiden Bürgergenossenschaften bei Planung und Bau durch Simulationen zum Betrieb und Regelung der komplexen Anlage. Die Ergebnisse aus den beiden Demonstrationsanlagen sollen anhand von 10 Fallstudien auf die Übertragbarkeit auf andere ländliche Gebiete geprüft werden. Hierbei werden auch weitere technologische und energiewirtschaftliche Konzepte für 100% erneuerbare Nahwärmelösungen betrachtet und verglichen. Aus den Erkenntnissen wird ein webbasiertes Vorauslegungstool entwickelt, dass interessierten Kommunen oder Bürgerinitiativen bereits im frühen Stadium (d.h. mit wenig Inputdaten) eine Vorauswahl möglicher Nahwärmelösungen auf Basis erneuerbarer Wärme ermöglicht. Das Ziel des Vorauslegungstools ist somit eine Lenkungswirkung hin zur EE-Wärme und eine Hilfestellung für Kommunen, um den Aufwand für die Betrachtung möglicher Varianten zu reduzieren.

Innovative Organisations- und Finanzierungsmodelle für die energetische Modernisierung von Mehrfamilienhäusern, Teilprojekt: Entwicklung und Auslegung von Autoklav-Werkzeugen sowie Vakuumspannvorrichtungen zur Bauteilnachbearbeitung

Das Ziel des Verbundvorhabens Re-CIRC-Form ist die Entwicklung eines Kreislaufprozesses zur Reduktion von CO2-Emissionen bei der Herstellung von strukturoptimierten Formwerkzeugen für die Herstellung von FVK Bauteilen (RTM-, RIM-, Autoklav und Thermoformwerkzeuge sowie Spannvorrichtungen) mittels ökologisch hergestellter (biobasierter), thermoplastischer Kunststoffe im additiven SEAM Fertigungsverfahren mit anschließender schlichtender Nachbearbeitung von Funktionsflächen. Als Ausgangsbasis für den abschließenden Recyclingprozess erfolgt ein schonendes Zermahlen der ihr Lebenszyklusende erreichten Werkzeuge zu leicht schmelzbarem Mahlgut. Anschließend erlaubt die additive Fertigung die Verwendung des Regranulats mit deutlich höheren Rezyklatanteilen in weniger stark belasteten Bereichen der hiermit gefertigten Formen und Werkzeuge. Cotesa wird im Projekt Expertise in der Anwendung von 3D gedruckten Autoklavformen im Einsatzbereich von ca. 180°C aufbauen. Hierzu zählt vor allem die Auslegung unter Berücksichtigung und Kompensation der Wärmedehnung aber auch die Herstellung und Bearbeitung der Formen sowie die Anwendung zu Bauteilherstellung. Für Autoklav Werkzeuge muss ein geschrumpftes Werkzeug hergestellt werden, dass sich während des Prozesses bei 180°C auf Sollgeometrie ausdehnt. Dabei werden auch hohe Anforderungen an die Vakuumdichtheit und damit höchste Anforderungen an den 3D-Druck Prozess gestellt. Im Projekt soll auch untersucht werden, inwieweit ein gedrucktes Werkzeug aufgrund der durch die geringere Masse bedingten schnelleren Werkzeugtemperierung ein besseres Folgen der Druck-Temperaturkurven im Autoklav-Zyklus im Vergleich zu einem konventionellen Werkzeug ermöglicht. Auch an die thermische Beständigkeit von Autoklav-Werkzeugen aus Kunststoffen werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Hier gilt es, geeignete Materialien für die Prozesskette zu finden, die sich im 3D Druck möglichst gut verarbeiten lassen, aber auch eine hohe Trennmittelbeständig haben

Innovative Organisations- und Finanzierungsmodelle für die energetische Modernisierung von Mehrfamilienhäusern, Teilvorhaben: Entwicklung von CAD/CAM-Lösungen für Hybridfertigung (Re-CIRC-CAM)

Teilvorhaben SKM: Die S.K.M. Informatik GmbH ist für die Bahnplanung der additiven und subtraktiven Prozesse verantwortlich. In diesem Zusammenhang werden durch S.K.M. 3D-Druck-spezifische Softwarelösungen in die bestehende CAD/CAM-Software implementiert, um auch komplexe konventionell konstruierte Werkzeuge für eine Herstellung im 3D-Druck zu befähigen. Neben einer Mittelliniendetektion beim Einlesen der Daten ist unter anderem auch eine automatische Generierung von Infillstrukturen für das SEAM-Verfahren zu entwickeln, welche sich zu Standard 3D-Druckverfahren wie dem FFF stark unterscheiden. Mit dem SEAM-Verfahren lassen sich beispielsweise Leichtbaustrukturen mit einem Sinusfill generieren, was Materialeinsparung bei gleichzeitig hohen Festigkeiten ermöglicht. Darüber hinaus wird S.K.M. in die Software ein Qualitätssicherungstool implementieren, das es erlaubt, nach der Bearbeitung eine Soll-Istwert-Analyse durchzuführen. Die hierfür notwendigen Daten werden mittels Scanner erhoben und anschließend an die Software zur Datenauswertung geliefert. Eventuelle Abweichungen werden in der Bahnplanung iterativ berücksichtigt und für nachfolgende Bauteile/Werkzeuge automatisch angepasst.

Innovative Organisations- und Finanzierungsmodelle für die energetische Modernisierung von Mehrfamilienhäusern, Teilprojekt: Entwicklung und Auslegung von Thermoformwerkzeugen sowie Vakuumspannvorrichtungen zur Bauteilnachbearbeitung

Das Ziel des Verbundvorhabens Re-CIRC-Form ist die Entwicklung eines Kreislaufprozesses zur Reduktion von CO2-Emissionen bei der Herstellung von strukturoptimierten Formwerkzeugen für die Herstellung von FVK Bauteilen (RTM-, RIM-, Autoklav und Thermoformwerkzeuge sowie Spannvorrichtungen) mittels ökologisch hergestellter (biobasierter), thermoplastischer Kunststoffe im additiven SEAM Fertigungsverfahren mit anschließender schlichtender Nachbearbeitung von Funktionsflächen. Als Ausgangsbasis für den abschließenden Recyclingprozess erfolgt ein schonendes Zermahlen der ihr Lebenszyklusende erreichten Werkzeuge zu leicht schmelzbarem Mahlgut. Anschließend erlaubt die additive Fertigung die Verwendung des Regranulats mit deutlich höheren Rezyklatanteilen in weniger stark belasteten Bereichen der hiermit gefertigten Formen und Werkzeuge. Die GEISS AG fokussiert sich auf die Entwicklung von Thermoformwerkzeugen und Spannvorrichtungen. Beim Thermoformverfahren handelt es sich um einen Prozess, bei dem das Werkzeug und das Material kontinuierlich einer thermischen Beanspruchung unterliegt. Dabei verändert sich durch den orthotropen Aufbau des gedruckten Werkzeuges auch die Dimensionsstabilität bei Erwärmung. Daher muss voraussichtlich Kühlwasser durch Kanäle unter die Formoberfläche eingeleitet werden, sodass eine gleichmäßige Temperierung des Werkzeuges sicherstellt wird. In diesem Zusammenhang sind u.a. Untersuchungen zum Strömungs- und Abkühlverhalten notwendig, um Hot-Spots oder auch Cold-Spots zu vermeiden, die zu Fehlstellen am Bauteil führen können. Durch die Temperierung soll eine bessere und schnellere Abkühlung der Werkzeugoberfläche realisiert werden, um damit kürzere Zykluszeiten zu erzielen. Gleichzeitig müssen an der Werkzeugoberfläche Bohrungen eingebracht werden, über welche ein Vakuum angelegt werden kann, um die vorgewärmte Kunststoffplatte an die Werkzeugkontur anzulegen. Hierzu sind doppelwandige Kanalstege zur Vakuumführung notwendig und neuartige ... (Text abgebrochen)

Partizipative und sozialverträgliche Wärmewende im Quartier, Teilvorhaben: Zukunftspfade

Entwicklung und Bewertung optimierter klimaneutraler Sanierungspfade für das Portfolio-Management von Mehrfamilienhaus-Beständen unter Berücksichtigung von Restriktionen, Teilvorhaben: Entwicklung Datenmodelle

Nachhaltige intelligente Sanierungsmaßnahmen - Digitale Analysewerkzeuge zur objektiven Bewertung intelligenter Sanierungsmaßnahmen von Bestandsgebäuden, Teilvorhaben: Erprobung automatisierter Bestandserfassung und KI-gestützter Sanierungsempfehlungen

Entwicklung und Bewertung optimierter klimaneutraler Sanierungspfade für das Portfolio-Management von Mehrfamilienhaus-Beständen unter Berücksichtigung von Restriktionen, Teilvorhaben: Datenerfassung, Datenaufbereitung und Modellentwicklung

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