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Im Haus der Zukunft: Fenster, die als Sonnenkollektoren fungieren

Im Haus der Zukunft: Fenster, die als Sonnenkollektoren fungieren
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Bisher wurden technisch anspruchsvolle Beschichtungen und Edelgasfüllungen dafür genutzt, die Wärmeschutzeigenschaften von Verglasungen zu optimieren. Schwierig blieb dabei der Schutz vor sommerlicher Wärme. Das von der EU im Rahmen des Programms "Horizont 2020" unterstützte Forschungsprojekt "InDeWaG" (Industrial Development of Water Flow Glazing Systems) entwickelt Dreifach-Isolierverglasungen, bei denen einer der beiden Scheibenzwischenräume mit zirkulierendem Wasser durchströmt wird. Damit wird die Sonnenenergie eingefangen. Die Wärmeenergie wird durch ein Rohrsystem zur weiteren Energienutzung weitergeleitet. Über die Steuerung von erwärmten oder gekühltem Wasser kann man die Verglasung als Heiz- oder Kühlfläche nutzen. Im bulgarischen Sofia wird die Technologie erprobt. Das ist Thema dieser Folge von Futuris.

"Sie sehen aus wie normale Fenster. Aber das sind sie nicht. In ihnen zirkuliert ein Gemisch aus destilliertem Wasser und Glykol", sagt euronews-Reporter Julián López Gómez. "Europäische Forscher und Architekten haben sie für ein energieeffizientes Gebäude der Zukunft entworfen. In diesem kürzlich gebauten Versuchspavillon in der bulgarischen Hauptstadt Sofia wird die Technologie getestet."

Versuchspavillon in SofiaFoto: euronews

Fenster, die das Haus heizen

In jedem Fenster zirkulieren 70 Liter destilliertes Wasser und 30 Liter Ethylenglykol als Frostschutzmittel. Jedes transparente Modul fungiert wie ein Sonnenkollektor. Die spezielle Verglasung absorbiert die Sonnenstrahlung und wandelt sie in Wärmeenergie um, mit der das Hausinnere geheizt werden kann.

"Die Verwendung von Flüssigkeiten statt Luft in den Fensterscheiben hat den Vorteil, dass Wasser dichter ist, d.h. Infrarotlicht wird in einem größeren Bereich absorbiert", erklärt Miglena Nikolaeva-Dimitrova, Physikerin der bulgarischen Wissenschaftsakademie.

System-Effizienz wird in Bulgarien getestet

Die Wissenschaftler des EU-Forschungsprojekts "InDeWaG" (ein Akronym für "Industrial Development of Water Flow Glazing Systems"ein Projekt im EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation "Horizont 2020") nutzen den Pavillon, um die Effizienz des Systems zu testen: Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Rauminneren werden ständig überwacht, um zu beurteilen, ob Energie langfristig und unter unterschiedlichen Klimabedingungen produziert und genutzt werden kann.

"Wir messen die Temperatur in den Fenstern alle zwanzig Zentimeter vom Boden aus aufsteigend", erklärt Krasimir Zhivachki, technischer Assistent der bulgarischen Wissenschaftsakademie . _"Auf diese Art und Weise wissen wir, wie sich die Wärme in jedem Fenster verteilt. Außerdem messen wir die Energieübertragung von außen nach innen."

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Isolierverglasungen, die kühlen und wärmen können

Die Technologie wurde in Madrid entwickelt. Die wasserdurchströmten Isolierverglasungen sollen gewährleisten, die Energie effizient zu nutzen. Dafür muss das System in der Lage sein, die Sonnenwärme im Winter zu maximieren und eine Überhitzung im Sommer zu vermeiden.

"Wenn die Außentemperatur zu kalt ist, können wir den Wasserfluss stoppen. Die Sonne erwärmt das Wasser im Scheibenzwischenraum und die Fenster werden wärmer", so Juan Antonio Hernández Ramos, Professor für numerische Analysen & Informatik an der Polytechnischen Universität Madrid. "Wenn es außen heiß oder die Temperatur im Gebäude bereits angenehm ist, können wir den Wasserfluss einschalten, um die Energie auf andere Stellen im Gebäude zu verteilen. Die wasserdurchströmten Isolierverglasungen kann man steuern: Sie funktionieren wie eine Haut, mit der die Wärme im Haus reguliert werden kann."

Laut den Wissenschaftlern kann die Technologie für sogenannte Niedrigstenergiegebäude (nZEB - nearly zero-energy buildings) der Zukunft eingesetzt werden. Ziel der Europäischen Union ist es, die Energieeffizienz von Neubauten drastisch zu steigern.

Belén Moreno Santamaría, Architektin an der Polytechnischen Universität Madrid: "Die Idee ist, Gebäude zu bauen, die einen so weit wie möglich reduzierten Energiebedarf haben und gleichzeitig Wärmeenergie erzeugen. Das ist unsere Lösung, um die Netto-Energiebilanz eines Hauses zu verbessern und zu maximieren."

Das System ist bereit für den Markt

Das System ist technisch so weit ausgereift, dass es in die industrielle Produktion gehen kann: "Wir können dieses Produkt für den Markt freigeben. Natürlich muss nachgewiesen werden, dass es auch an größeren Gebäuden abseits von diesen Prototypen, die bereits erfolgreich laufen, funktioniert", so Dieter Brüggemann, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhlinhaber Technische Thermodynamik und Transportprozesse an der Universität Bayreuth und "InDeWaG"-Projektkoordinator. "Wir glauben aber, dass es sich lohnt, dass wir die ersten Gebäude damit ausstatten."

Während man auf Investoren wartet, werden die Messungen am Pavillon in Sofia für die nächsten 10 Jahre fortgesetzt.

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