16. Oktober 2019

Switch2Save: Intelligente Fenster und Glasfassaden für hocheffizientes Energiemanagement mit neuen Schalttechnologien

Dresden (pm) – Am 1. Oktober 2019 startete das EU-geförderte Projekt „Switch2Save“, um die Verfügbarkeit und Erschwinglichkeit von Smart-Glass-Technologien mit Elektrochromie und Themochromie zu verbessern. Das Konsortium von zehn Partnern aus Forschung und Industrie wird das Energiesparpotenzial der Smart-Glass-Ergebnisse in zwei konkreten öffentlichen Gebäuden demonstrieren.

Der Klimawandel ist heute in aller Munde und die Klimaziele werden auf allen Ebenen diskutiert. Lösungen wie die Nutzung natürlicher Ressourcen zur Energieerzeugung und -rückgewinnung in bestehenden Kreisläufen werden mit Hochdruck erforscht. Ein Baustein für eine nachhaltige Zukunft ist die EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden, die darauf abzielt bis 2050 einen vollständig emissionsfreien Gebäudebestand in ganz Europa zu erreichen.

In Gebäuden mit modernen Dämmsystemen machen die Glasfassaden bis zu 60 % der Energieübertragung aus. Im Winter wird Wärme nach außen abgegeben, während im Sommer die Sonneneinstrahlung den Gebäudeinnenraum massiv erwärmt, was den Bedarf an Klimatisierung und Kühlung erhöht. Große Fenster und Glasfassaden – ein häufiges Gestaltungselement in modernen und großen Gebäuden – verstärken diesen Effekt.

Heute werden mechanische Sonnenschutzanlagen und Jalousien zur Steuerung der Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit von Tageszeit, Temperatur und Sonneneinstrahlung eingesetzt. Sie beeinflussen oder beeinträchtigen jedoch stark den Komfort und die Lichtverhältnisse im Inneren des Gebäudes. Darüber hinaus stören solche Sonnenschutzeinrichtungen in modernen Gebäuden – wenn sie überhaupt installiert sind – das Design durch erhebliche Ergänzungen und die Notwendigkeit von schweren Halterungen und Profilen.

Intelligente und schaltbare Gläser haben das Potenzial, Fensterjalousien künftig zu ersetzen. Sie sind bisher jedoch auf ästhetische Anforderungen und nicht auf Energieeinsparung optimiert sowie noch immer sehr teuer sowie kaum verfügbar. Die von der EU geförderte Initiative Switch2Save hat das Ziel, diese Einschränkungen zu überwinden, indem durch die Kombination und Weiterentwicklung von EC- und TC-Systemen leichte, intelligente und energieeffiziente Isolierglaseinheiten (IGUs) für große Fenster und Glasfassaden geschaffen werden. Das elektrochrome Schaltsystem basiert auf Materialien, die ihre Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung ändern; thermochrome Zellen basieren auf Materialien, die ihre Infrarot-Reflexionseigenschaften mit steigender Temperatur ändern.

Das Switch2Save-Konsortium setzt sich aus führenden Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern aus sechs verschiedenen EU-Ländern zusammen. Innerhalb der nächsten vier Jahre werden die Partner gemeinsam eine optimierte Kombination aus EC- und TC-Zellen für ein maximales Energieeinsparpotenzial basierend auf einem schaltbaren Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) entwickeln. Sie werden die Fertigungstechnologien für eine höhere Verfügbarkeit und Kosteneffizienz weiterentwickeln, die IGUs bewerten und das Einsparpotenzial von Heiz- und Kühlenergie sowie den Lichtkomfort in zwei öffentlichen Gebäuden in Griechenland und Schweden umfassend demonstrieren.

Projektkoordinator Dr. John Fahlteich, Fraunhofer FEP, erklärt das Potenzial der Technologie: „Experten schätzen, dass sich der Energiebedarf für die Klimatisierung und Kühlung von Gebäuden bis 2050 mehr als verdoppeln wird! Darüber hinaus benötigen große Glasfassadengebäude (Einkaufszentren, Flughäfen, Bürogebäude) bis zu 35 % mehr Energie zum Heizen und bis zu fünfmal mehr Energie zum Kühlen als moderne Gebäude mit kleinen Fenstern. Mit der Switch2Save-Lösung kann der gesamte jährliche Heiz- und Kühlenergiebedarf solcher großen Glasgebäude im Laufe um bis zu 44 % reduziert werden. Dies wird durch intelligente Schaltprotokolle erreicht, die auf lokalen Echtzeit-Wetter- und Temperaturdaten und den Beleuchtungsbedingungen im Gebäude basieren“.

Die Switch2Save EC- und TC-Module basieren auf nanoskaligen Dünnfilmschichten, die mittels großflächiger Vakuum- und Atmosphärendruckabscheidung auf Kunststofffolien oder ultradünnen Glasbahnen aufgebracht werden. Die Module haben ein spezifisches Gewicht von weniger als einem Kilogramm pro Quadratmeter – viel weniger als eine einzige Glasscheibe in einem Fenster. Sie lassen sich in einem Laminationsschritt leicht in IGUs integrieren, um eine Fenster- und Glasfassadenfertigung mit etablierten Verfahren zu ermöglichen – eine wichtige Voraussetzung für die Akzeptanz der neuen Technologie bei den Bauunternehmen. Drahtloses Schalten und Standardschnittstellen zu Gebäudeautomatisierungssystemen werden den Bedürfnissen der Gebäudeeigentümer gerecht und sichern maximale Energieeinsparungen im Betrieb.

„Switch2Save“ wird das Potenzial in zwei repräsentativen Gebäuden demonstrieren – dem zweitgrößten Krankenhaus Griechenlands in Athen und einem Bürogebäude in Uppsala, Schweden. Das Swicht2Save-Konsortium wird dort 50 Fenster und 200 m² Glasfassadenfläche durch die neue, intelligente Glaslösung des Projektes ersetzen und einen vollständiger „Vorher-Nachher“-Vergleich des Energiebedarfs für einen Jahreszyklus in beiden Gebäuden durchführen. Die Ergebnisse werden die flächendeckende Einführung von Energy Smart Glass beschleunigen und das europäische Ziel eines CO2-neutralen Gebäudebestandes in der EU bis 2050 maßgeblich unterstützen.

Im Rahmen der Konferenz „pro flex 2019 – Rolle-zu-Rolle-Beschichtung flexibler Materialien“ steht Dr. John Fahlteich, Gesamtprojektkoordinator, zusammen mit anderen Wissenschaftlern des Fraunhofer FEP für Informationen über das Projekt und die Möglichkeiten der Vakuumbeschichtung und Anlagentechnik zur Verfügung. Die Konferenz mit dem Schwerpunkt „Technology Cross-Over“ bietet die Möglichkeit, sich über die vielfältigen Möglichkeiten der Rolle-zu-Rolle-Technologien für die Folien- und Ultradünnglasbeschichtung vor Ort zu informieren.

Pressemitteilung: Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP