Ab dem Jahr 2020 soll die Versorgung von Neubauten möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Bei der Konzeption und Realisierung zukünftiger Neubauten werden neben der Senkung des Heizwärmebedarfs auch die Anlagentechnik und Beleuchtung sowie die Nutzung erneuerbarer Energien miteinbezogen werden müssen. Außerdem wird eine ganzheitliche Betrachtung, Bewertung und Optimierung hinsichtlich Energiebedarf und Energiebereitstellung notwendig. Sogenannte Plusenergiegebäude erzeugen dabei mehr Energie, als sie für ihren eigenen Bedarf im Jahresmittel benötigen. Durch Energiemanagement und ‐speicherung im Gebäude wird dabei zusätzlich eine weitere Entlastung der Energieversorgungsinfrastruktur angestrebt (Plusenergie 2.0).
Im Rahmen eines Forschungsprojekts, in einer Kooperation aus dem Lehr‐ und Forschungsgebiet Nachhaltigkeit im Metallleichtbau der RWTH Aachen, des Lehrgebiets Gebäudetechnik der FH Aachen sowie des Lehr‐ und Forschungsgebiets Architektur und Metallbau der FH Dortmund, sollen Lösungen für Plusenergiegebäude in Stahlleichtbauweise wissenschaftlich untersucht, erprobt und optimiert sowie Handlungsempfehlungen für zukunftsfähige Gebäudekonzepte abgeleitet werden. Neben der Optimierung der Gebäudehülle wird der Einsatz von einzelnen Stahllösungen, wie gebäudeintegrierter PV bzw. Solarthermie, stahlpfahlbasierter Geothermie sowie neuartiger Flächenheiz‐ und Kühlelemente aus Stahl, anhand konkreter architektonischer Entwürfe betrachtet und in experimentellen Untersuchungen sowie anhand eines parametrisierten Mustergebäudes erprobt. Als Projektergebnis entstehen ganzheitliche Plusenergiekonzepte für energetisch optimierte Gebäude in Stahlleichtbauweise.
The cost of solar tower power plants is dominated by the heliostat field making up roughly 50% of investment costs. Classical heliostat design is dominated by mirrors brought into position by steel structures and drives that guarantee high accuracies under wind loads and thermal stress situations. A large fraction of costs is caused by the stiffness requirements of the steel structure, typically resulting in ∼20 kg/m2 steel per mirror area. The typical cost figure of heliostats (figure mentioned by Solucar at Solar Paces Conference, Seville, 2006) is currently in the area of 150 €/m2 caused by the increasing price of the necessary raw materials. An interesting option to reduce costs lies in a heliostat design where all moving parts are protected from wind loads. In this way, drives and mechanical layout may be kept less robust, thereby reducing material input and costs. In order to keep the heliostat at an appropriate size, small mirrors (around 10×10 cm2) have to be used, which are placed in a box with a transparent cover. Innovative drive systems are developed in order to obtain a cost-effective design. A 0.5×0.5 m2 demonstration unit will be constructed. Tests of the unit are carried out with a high-precision artificial sun unit that imitates the sun’s path with an accuracy of less than 0.5 mrad and creates a beam of parallel light with a divergence of less than 4 mrad.
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