In der City von Freiburg entsteht der Smart Green Tower. Das 51 m hohe Wohn- und Geschäftshaus erhält eine Gebäudehülle aus Photovoltaik-Modulen. Je nach Solareinstrahlung wird über die Photovoltaik-Anlage mehr Energie erzeugt als direkt verbraucht werden kann. Um den überschüssigen Strom zu nutzen, setzen die Planer auf eine flexible interne Energiespeicherung mittels Lithium-Ionen Batterien. Dieses System kann gleichfalls weiteren regenerativen Energieerzeugern und-nutzer zugänglich gemacht werden.

Im Smart Green Tower soll eine innovative Energieversorgung mit einem hohen Anteil an regenerativ erzeugtem Strom für die Eigennutzung demonstriert werden. Das Ziel eines klimaneutralen Gebäudes wird insbesondere über die Nutzung der auf die Gebäudehülle fallenden Solarstrahlung sowie die netzgebundene Versorgung von Wärme auf Basis erneuerbarer Energien erreicht.

Begleitet wird dieser Ansatz durch die Integration eines hocheffizienten Batteriespeichers im Megawattbereich, um den Eigenverbrauch zu erhöhen und gleichzeitig Lastspitzen auszugleichen. Dadurch wird das Stromnetz entlastet und die Netzstabilität verbessert.

Forschungsfokus

Ziele der wissenschaftlichen Begleitung stellen die Identifikation von Optimierungspotentialen und deren technische und ökonomische Bewertung dar. Die Arbeiten hierzu umfassen die simulationsbasierte Untersuchung und optimierte Auslegung des Strom- und Wärmeversorgungskonzeptes inklusive eines PV- Batteriesystems und einer detaillierten Ertragsprognose. Insbesondere Verschattungs- und Teilverschattungseffekte für die Fassadenmodule sowie das Raumklima und der visuelle Komfort werden berücksichtigt. Die simulationsbasierte Untersuchung und Optimierung der Betriebsführungsstrategien, die Entwicklung eines gewerkeübergreifenden Energiemanagementsystems sowie ein detailliertes Monitoring aller relevanten Energieflüsse werden über einen Zeitraum von einem Jahr untersucht.

Gebäudekonzept

Die Photovoltaikfassade dient gleichzeitig zur Energieerzeugung und zur Verschattung. Die Projektpartner entwickeln hierzu eine multifunktionale Fassadenlösung mit integrierten PV-Sonnenschutzlamellen. Spezielle Verschaltungskonzepte und Leistungsoptimierer sollen auch bei einer Teilverschattung der Module für einen effizienten Betrieb sorgen. Die Fassadenkonstruktion mit den integrierten PV-Lamellen wird so auf die Wärme- und Kälteversorgung der dahinter liegenden Räume abgestimmt, dass ein optimaler thermischer und visueller Komfort erreicht wird. Um Kosten bei der Fassadenkonstruktion zu sparen, wird eine Fassade in Leichtbauweise angestrebt. Ein Ziel des Vorhabens ist es zu zeigen, dass die direkte Substitution von Bauelementen das nachhaltige Bauen wirtschaftlich macht.

Energiekonzept

Ziel ist ein klimaneutrales Gebäude. Die Energieerzeugung der PV-Fassade des Hochhauses wird bei hoher Sonneneinstrahlung mehr Strom produzieren als direkt verbraucht werden kann. Aus diesem Grund ist eine flexible Energiespeicherung geplant. Diese soll die Fähigkeit besitzen, weitere regenerative Energieerzeuger und –nutzer zu integrieren. Der Smart Green Tower dient auf diese Weise als „Energiemanager“.

Der Lithium-Ionen-Speicher im Gebäude soll als Bindeglied zwischen dezentralen regenerativen Energieerzeugungsanlagen und dem Verteilnetz dienen. Wenn die Energienachfrage sehr hoch ist, kann Energie aus den Speichern des Smart Green Towers genutzt werden. Die Einspeisung der Energie aus der eigenen Batterie glättet so Lastspitzen. Das Versorgungsnetz wird entlastet und die Netzstabilität verbessert.

Performance und Optimierung

Der Smart Green Tower befindet sich noch im Rohbauzustand. Nach der Inbetriebnahme ist ein umfassendes Monitoring geplant, um die simulationsbasierten Daten zu verifizieren.

Projektkenndaten

Zuletzt aktualisiert am:
12.07.2021

Verbundvorhaben: SolaresBauen: Smart Green Tower:

För­der­kenn­zei­chen: 03SBE0005A-B

Projektlaufzeit
01.10.2017 31.12.2020 Heute ab­ge­schlos­sen

The­men

Neubau von Einzelgebäuden, Gebäudebetrieb & Gebäudeautomation, Dezentrale Energieerzeugung, Energiespeicherung, Betriebsführung & Energiemanagement, Solarstrom, Modellierung & Simulation, Planung & Auslegung, Betriebsoptimierung, Monitoring & Bilanzierung, Exergetische Optimierung

För­der­sum­me: 966.407 €

Kontakt 

Koordination
Freie Liegenschaftsverwaltung GmbH
http://www.heidelberg-village.de

Tel.: +49(0)761-477-415-0

Projektpartner
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
http://www.ise.fraunhofer.de

Tel.: +49(0)761-4588-0

©photo 5000 - stock.adobe.com

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