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Studierende im Lernlabor des Instituts für Elektrotechnik, Foto: Universität Paderborn, Fotografin: Judith Kraft
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Studierende im Lernlabor des Instituts für Elektrotechnik, Foto: Universität Paderborn, Fotografin: Judith Kraft

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Cleveres Heizen und Kühlen schont das Klima und den Geldbeutel – Projekte der Universität Paderborn werden Teil der KlimaExpo.NRW

Der Ausbau der Erneuerbaren Energien sowie verbesserte Energieeffizienz sind zentrale Säulen der Energiewende. In gleich zwei Projekten liefert das Kompetenzzentrum für nachhaltige Energietechnik (KET) der Universität Paderborn innovative Lösungen für diese Herausforderungen und wurde dafür heute von der KlimaExpo.NRW geehrt. Dr. Heinrich Dornbusch, Vorsitzender Geschäftsführer der Landesinitiative, überreichte den Projektleitern der Projekte „Power to Heat OWL“ und „Effiziente Kühlschränke“ die offiziellen Urkunden zur Aufnahme in die landesweite Leistungsschau für den Klimaschutz.

Die Projekte liefern Lösungen auf ganz unterschiedlichen Ebenen: Im Projekt „Power to Heat OWL“ wurde eine technisch einfach zu übertragende Möglichkeit entwickelt, um bestehende elektrische Heizsysteme in Privathaushalten zeitlich zu flexibilisieren und an die schwankende Stromproduktion aus Erneuerbaren Energien anzupassen. So kann grüner Überschussstrom sinnvoll genutzt und das Stromnetz entlastet werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Energieeffiziente Kühlschränke“ forschen Wissenschaftler an integrierten Wärme- und Kältespeichern, um die Energieeffizienz von Haushaltskühlgeräten zu steigern. Dabei konnten sie mit Latentwärmespeichern auf Basis von polymergebundenem Phasenwechselmaterial (PCM) eine besonders effiziente und umweltfreundliche Lösung entwickeln. 

Dr. Heinrich Dornbusch stellte im Rahmen der Urkundenübergabe die Bedeutung beider Projekte heraus: „Die Energiewende stellt uns vor große Herausforderungen und verlangt innovative Konzepte. Darum sind wir heute hier: denn die beiden Projekte der Universität Paderborn liefern gleich zwei davon. Das macht sie zu echten Klimaschutz-Vorreitern und verdient einen Platz in unserer Leistungsschau!“ Bis 2022 präsentiert die KlimaExpo.NRW als Initiative der NRW-Landesregierung in 1.000 Schritten positive Beispiele für den Klimaschutz in und aus Nordrhein-Westfalen. Die Projekte „Power to Heat OWL“ und „Effiziente Kühlschränke“ markieren die Schritte 248 und 253. „Es ist uns wichtig, einen Beitrag zum Gelingen der Energiewende zu leisten. Daher freuen wir uns sehr nun durch die Aufnahme in die KlimaExpo.NRW eine Bestätigung zu erhalten und dass unsere Projekte als Vorzeigekonzepte für den Klimaschutz dienen“, so Prof. Dr.-Ing. Jadran Vrabec und Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker von der Universität Paderborn.

Erneuerbare Energien flexibel nutzen
Um das Stromnetz stabil zu halten, müssen Stromproduktion und -verbrauch stets im Gleichgewicht stehen. Durch  den  steigenden  Anteil  Erneuerbarer  Energien  ist die Energiegewinnung jedoch immer schwerer zu steuern, da es an windreichen und sonnigen Tagen vorkommen kann, dass mehr Strom produziert wird als abgenommen werden kann. Bisher wird die Stromproduktion Erneuerbarer Energien in diesen Fällen einfach verworfen. Im Projekt „Power to Heat OWL“ verfolgt man einen anderen Lösungsansatz, um die Balance im Stromnetz wieder herzustellen. Hier wurde eine intelligente Steuerung für elektrische Heizsysteme in Privathaushalten entwickelt. Mit geringem Hardware-Aufwand ermöglicht diese, die elektrische Last abhängig von der Ökostromerzeugung zu steuern. Wenn also viel Ökostrom produziert wird, bekommt das Heizsystem ein Signal und kann so den günstigen Überschussstrom nutzen, um beispielsweise die Pufferspeicher wieder mit Wärme zu füllen. Erste Ergebnisse eines Feldversuchs belegen, dass abhängig vom Heizungssystem bis zu 70 Prozent der Heizlast auf Zeiten mit hoher erneuerbarer Stromproduktion verschoben werden konnten. Da gerade im Wärmesektor ein hohes Potenzial zur Lastverschiebung vorhanden ist, schlummert hier ein wichtiger Beitrag zum Gelingen der Energiewende.

Effiziente Kühlschränke helfen Strom zu sparen
Einen weiteren wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leistet das Projekt „Effiziente Kühlschränke“. Obwohl der Stromverbrauch von Kühlgeräten gering erscheint, bieten sie aufgrund ihrer ganzjährigen Laufzeit und der hohen Verbreitung ein großes Potenzial zum Energieeinsparen. In Deutschland entfallen zirka 17 Prozent des privaten und über vier Prozent des gesamten Stromverbrauchs auf das Kühlen und Gefrieren. In den vergangenen Jahren konnte der Stromverbrauch von Haushaltskühlgeräten bereits beträchtlich gesenkt werden – meist durch verbesserte Isolation. Das KET hat nun jedoch spezielle Latentwärmespeicher auf Basis von polymergebundenem Phasenwechselmaterial (PCM) entwickelt, die besonders effizient und umweltfreundlich sind und den Energiebedarf von Haushaltskühlgeräten um bis zu 17 Prozent reduzieren. Basis des Materials ist der Stoff Paraffin, der sich bei Wärmezufuhr verflüssigt und diese so speichert. Ausschlaggebend für den effizienten Einsatz ist der Einfluss des PCM auf die Wärmeübertragung im Kühlaggregat. Mit diesem kann sowohl die Verflüssigungstemperatur abgesenkt, als auch die Verdampfungstemperatur angehoben werden. Da die Differenz dieser Temperaturen den Energiebedarf des Kühlprozesses bestimmt, ist es mit den neuen Geräten möglich die Energieaufnahme signifikant zu reduzieren. Auch die Umwelt profitiert: Bei der Materialentwicklung wurde vollkommen auf teil- und vollraffinierte Paraffine verzichtet, welche in der Produktion sehr energieintensiv sind. Darüber hinaus basieren die hier entwickelten Paraffinderivate gänzlich auf nachwachsenden Rohstoffen.

Über die KlimaExpo.NRW
Die KlimaExpo.NRW ist eine landesweite Initiative der NRW-Landesregierung. Um Energiewende, Klimaschutz und die notwendige Anpassung an die Folgen des Klimawandels als Schubkräfte einer nachhaltigen Entwicklung für Wirtschaft und Gesellschaft nutzbar zu machen, hat die Landesregierung die KlimaExpo.NRW ins Leben gerufen. Ziel der Landesgesellschaft ist es, erfolgreiche Projekte in innovativen Formaten einem breiten Publikum bis hin zur internationalen Ebene zu präsentieren und zusätzliches Engagement für den Klimaschutz zu initiieren. Die KlimaExpo.NRW soll das technologische und wirtschaftliche Potenzial Nordrhein-Westfalens in diesem Bereich präsentieren. Sie ist zugleich Leistungsschau und Ideenlabor für den Standort NRW und das nicht nur an einem Ort und an einem Tag, sondern landesweit und das bis 2022. 2017 findet die Zwischenpräsentation der KlimaExpo.NRW in ganz NRW statt. Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

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