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Entwicklung und Testung der Anlagen- und Steuerungstechnik für eine speicherfreie Nutzung der Wärme aus einer Bioreaktorfassade in einem Wohnhaus
Ziel und praktischer Nutzen des Forschungsprojekts
Werdegang von der Idee zum Projekt
Entwicklung und Testung der Anlagen- und Steuerungstechnik für eine speicherfreie Nutzung der Wärme aus einer Bioreaktorfassade in einem Wohnhaus
10.08.18.7-16.05
04.2016
07.2018
abgeschlossen mit Bericht
Ergebnisse
Im BIQ das Algenhaus (Hamburg Wilhelmsburg) wurde 2013 auf einer 200 qm Fassadenfläche erstmals eine Bioreaktorfassade realisiert, mit der Wärme und Biomasse produziert werden kann. Allerdings konnte bisher die Wärme aus dieser Fassade in dem Wohnhaus mit 15 Wohneinheiten nicht sinnvoll genutzt werden.
Im vorliegenden F&E Projekt soll nun ein Energiekonzept entwickelt, anlagen- und steuerungstechnisch umgesetzt und über ein Jahr getestet werden, mit der die Wärme aus der Fassade direkt für die Deckung des Warmwasserbedarfs genutzt werden kann. Damit verbunden ist eine deutliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Bioreaktorfassade, wodurch die Technologie konkurrenzfähig zu Photovoltaik und Solarthermie werden könnte.
Projektbeteiligte | |
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Antragsteller/in : |
SSC Strategic Science Consult GmbH |
Federführende/r Forscher/in (alternativ Sprecher/in) : |
SSC Strategic Science Consult GmbH Dr. habil. Martin Kerner Beim Alten Gaswerk 5 22761 Hamburg |
Fachbetreuer/in im BBSR : |
Steffen Kisseler, i. A. WB 3 |
Eckdaten | |
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Schlagworte zum Projekt : | Warmwasserbereitung, Bioreaktorfassade, Mikroalgen, Wirtschaftlichkeit |
Einordnung in Zukunft Bau : | Forschungsförderung, Gebäudegrün, Monitoring/ Gebäudeautomation, Energieeinsparung/ -gewinnung, Forschungsbericht |
Bundesförderung in EUR : | 115.162,23 |
Der Weg zur Innovation | |
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Ziel und praktischer Nutzen des ForschungsprojektsWie lassen sich Mikroalgen technologisch in Gebäudefassaden integrieren und nutzen? - Antworten darauf gibt die Bioreaktorfassade, die über mehrere Forschungsprojekte konzipiert und weiterentwickelt wurde. Ziel der Bioreaktorfassade ist es, Biomasse zu erzeugen, erneuerbare Energie zu gewinnen und CO2 zu speichern, Wärme zur direkten Nutzung im Gebäude zu erzeugen und zu Licht-, Kälte-, Wärme- und Schallschutz beizutragen.1
[1] https://0d3a9bd6-13a0-4aa0-826a-e71da16de38c.filesusr.com/ugd/50a814_c9d0e2aea32d46df927842aab113a5c6.pdf. Abbildung 3-1: Das hier dargestellte Projekt im Kontext der Projektlinie zur Nutzung von Photobioreaktoren für die EnergieerzeugungWerdegang von der Idee zum ProjektStrategic Science Consult GmbH arbeitet seit Anfang 2008 an Forschung und Entwicklung zur großtechnischen Kultivierung von Mikroalgen. Mitte 2008 konnte eine erste Pilotanlage in Hamburg eingesetzt werden, und seit Ende 2010 werden die Arbeiten der SSC GmbH speziell die Entwicklung der Bioreaktorfassadentechnologie unter Einsatz von Mikroalgen über die Zukunft Bau Forschungsförderung gefördert. Der Geschäftszweck des Unternehmens wird in der Entwicklung innovativer Technologien und Verfahren bis zur Marktreife gesehen. Hierbei kommt öffentlichen Fördermitteln eine hohe Bedeutung zu, denn Strategic Science Consult GmbH ist in einem technologischen Feld mit einem kurzen Innovationszyklus von der Neuentwicklung bis zur Marktreife (rund sechs Jahre) tätig. Werdegang nach Ende der ProjektförderungDie sukzessive Weiterentwicklung der Bioenergiefassaden-Anlagetechnik mündete über die Gründung des Tochterunternehmens cellparc GmbH in die direkte Umsetzung und Vermarktung. Der Kompetenz- und Aktivitätsschwerpunkt liegt auf der Vermarktung, während SSC weiterhin auf Forschung und Entwicklung ausgerichtet ist. Die von cellparc angebotenen Leistungen umfassen die Entwicklung des Energiekonzepts, die automatische Anlagensteuerung sowie das Betreiberkonzept des betreffenden Gebäudes. Der gegenwärtige Kundenstamm rekrutiert sich aus Privatkunden sowie großen Firmen.5 Wenngleich SSC und cellparc technisch-wirtschaftlich autonom agieren, so bestehen doch enge Kooperationen und Rückkopplungen, wodurch die Forschungs- und die Umsetzungsseite eng miteinander verbunden bleiben. Damit kann der gesamte Innovationsprozess als sowohl forschungs- als auch marktgetrieben bezeichnet werden: die Nachfrage resultiert aus einem zunehmenden Bedarf an nachhaltigen und ressourceneffizienten Lösungen seitens privatwirtschaftlicher Kunden, der durch fokussierte Forschungs- und Entwicklungsarbeiten unter Nutzung der öffentlichen Projektförderung adressiert wird. Die FuE-Arbeiten werden pilotiert und getestet, kontinuierlich verbessert und in die Marktanwendung überführt. Insgesamt kann somit von einem forschungsgetriebenen, rückgekoppelten Innovationsprozess über die Gesamtlinie der Förderprojekte gesprochen werden. Neben der öffentlichen Förderung waren und sind die beiden Pilotanwendungen wichtige Schlüsselfaktoren und Treiber. Insbesondere das BIQ-Haus, in dem die entwickelte Anlage technisch erstmals umgesetzt wurde, und dessen Präsentation im Rahmen der Internationalen Bauausstellung hat eine hohe Bedeutung sowohl als Referenz- und Anschauungsobjekt, aber auch im Hinblick auf die Öffentlichkeitsarbeit4 und Medienwirksamkeit Informationsmaterial, Interview, Videos der entwickelten Technologie. [4] cellparc.com. Der Weg in die PraxisDie Forschungsarbeiten und die daraus resultierende Technologie hat eine hohe Bedeutung sowohl für das Unternehmen SSC GmbH als auch auf Seiten des Marktes. Unternehmensintern wird die im Rahmen des dargestellten Projekts entwickelte Software zur Anlagensteuerung genutzt und stellt die Kernvoraussetzung für die Vermarktung des Systems dar. Nicht zu unterschätzen ist ferner der Zugewinn an Kompetenz und Expertise im Projektteam im Wesentlichen erzielt durch die eigene Programmierung der Software (im Vergleich zur ursprünglich vorgesehenen externen Vergabe dieser Leistung). Diese Entscheidung führte zum Aufbau einer Abteilung für Steuerungstechnologie im Unternehmen und ist nunmehr ein wichtiger Wettbewerbsaspekt in der unternehmerischen Marktpositionierung. Da die Anlagensteuerung rund 30 Prozent der Anlagenkosten und Wertschöpfung ausmachen, ist dieses Element unmittelbar umsatzrelevant. Markteffekte ergeben sich insbesondere über die Gründung des Tochterunternehmens cellparc GmbH im Juli 2019, das derzeit mit ersten potenziellen Kunden im Hinblick auf konkrete Aufträge in Austausch steht. [6] Eine Übersicht findet sich unter www.ssc-hamburg.de/hybridsysteme. Erfolgsfaktoren und HemmnisseDie generell hohe Kooperationsneigung sowohl mit exzellenten Forschungseinrichtungen als auch Industrieunternehmen und der Wissensaustausch mit Studierenden werden als wichtige Erfolgsfaktoren für die technologische Entwicklung betrachtet. Wenngleich das Förderprojekt zur speicherfreien Wärmenutzung aus einer Bioreaktorfassade formal kein Verbundvorhaben darstellte, so erfolgte doch eine (lockere) Einbindung der Technischen Universität Braunschweig, einschließlich eines für beide Seiten gewinnbringenden Austauschs mit Fachkolleginnen und -kollegen. In Bezug auf Kooperationen mit privatwirtschaftlichen Unternehmen werden die Universitäten in ihrem Interesse und Engagement unterschiedlich wahrgenommen; teilweise wird ein lediglich moderates Interesse konstatiert. Dies kann insbesondere Auswirkungen auf die Einbindung von (Master-) Studierenden in die Arbeit von SSC als Privatunternehmen haben und ist Gegenstand vertraglicher Regelungen mit den betreuenden Hochschuleinrichtungen. Eine hohe universitäre Offenheit bezüglich externer Gastwissenschaftlerinnen und Gastwissenschaftler, die ihre Abschlussarbeiten in der Privatwirtschaft durchführen, wird durch SSC als gewinnbringend für Technologieentwicklung und Wissensaustausch angesehen. Hier kann das Unternehmen auf äußerst positive Erfahrungen zurückgreifen. |