ETH-Klimablog - Energie - Schweizer lowEx-Gebäudetechnik in Singapur

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Schweizer lowEx-Gebäudetechnik in Singapur

24.02.2011 von

Ende Januar starteten Prof. Arno Schlüter, mein Mitarbeiter Forest Meggers und ich in Singapur unser Modul «lowEx». Dieses ist Teil des Programms «Future City Laboratory», der vereinbarten Zusammenarbeit der ETH Zürich mit den Universitäten NSU und NTU in Singapur.

In einem Workshop stellten wir unsere lowEx-Theorie vor und übertrugen sie auf die Situation in Singapur. Die lowEx-Theorie besagt, dass eine Kältemaschine oder eine Wärmepumpe umso weniger Strom braucht, je kleiner die Temperaurdifferenz ist, die die Maschine überwinden muss.

Beim anschliessenden Lunch informierte unser wichtigster Partner, Prof. Tham Kwok Wai, den Vorsteher des Departementes Architektur, Prof. Heng Chye Kiang, über das Resultat des Workshops. Wie nebenbei schlug er dabei vor, dass man das geplante neue Institutsgebäude mit der von uns vorgestellten Technologie realisieren könnte. Was denn das Neue daran sei, fragte Prof. Heng. Ich erklärte ihm den thermodynamischen Unterschied zwischen der heute üblichen Technologie in Singapur und unserem neuen Ansatz. Und ich wagte die Prognose, dass man mit unserer Technologie den gleichen Komfort erreichen könne – bei drei Mal geringerem Stromverbrauch.

Prof. Heng fasste meine Darlegungen wie folgt zusammen: «Sie sagen, dass man besser zwei verschiedene Werkzeuge benützt, wenn man je einen Elefanten und eine Mücke erlegen will?» «Ja», antwortete ich, «das ist das Prinzip».

Airbox und Kühlsegel für Singapur

Nach dem Lunch besichtigen wir zu fünft den Bauplatz des neuen Institutsgebäudes. Und Prof. Heng entschied sich tatsächlich sofort dafür, unsere Technologie beim Neubau einzusetzen. Wir werden nun also mit der Planung beginnen und im September einen Container nach Singapur verschiffen mit den zwei Werkzeugen, die es für unser System braucht. Das eine Werkzeug, unsere kleine Airbox, ist gebaut, um die Feuchtigkeit zu kontrollieren. Das andere Werkzeug, das Kühlsegel, transportiert die Wärme aus dem Raum. Weil jedes Werkzeug präzise auf die ihm zugewiesene Aufgabe ausgelegt ist, können wir das Klimatisieren von Räumen in feuchtwarmen Klimaregionen viel effizienter und eleganter gestalten. Als hoch willkommenen Nebeneffekt erreichen wir, dass der Lärm der heute verwendeten grossen Ventilatoren im System massiv reduziert ist. Die Eleganz erkennt man an der Leichtigkeit und Stille.

Am Tag nach unserem Treffen bedankt sich Departementsvorsteher Prof. Heng mit einem E-Mail und den Worten: «The pleasure is ours. It was very encouraging to hear Prof Tham saying that the workshop and interaction with you and your group had been great and that much could be done to collaborate on the research. We look forward to the project bearing bountiful fruits and all of us doing our little bit to make the world a slightly better place».

«Häretiker», «Mephisto» und «Heilsbringer»

In der Zwischenzeit bezeichnete mich Thomas Held in einem Artikel im Magazin des Tagesanzeigers als «Häretiker der Energie». Eine neue Bezeichnung, nachdem ich im Blog von Hochparterre als «Mephisto der Energie» und später vom gleichen Autor als «Heilsbringer?» betitelt wurde. Was läuft da ab? Es scheint, dass unsere Theorie und die daraus abgeleitete Technologie Einiges in Bewegung setzen. Besteht Hoffung für eine Vermeidung der CO₂-Emissionen der Gebäude?

Ja, technisch gesehen besteht diese. Nun kommt es darauf an, ob sich die Hoffnung erweckende Technik im Markt etablieren kann. Dies braucht etwas Risikobereitschaft seitens der Käufer , weil alles Neue Ängste schürt. Es wird sich zeigen, ob wir in der Schweiz genügend «Hengs» finden, die rasch erkennen und entsprechend handeln.

Die Grundlagen unsere Theorie und Technologie erkläre ich Ihnen in einem nächsten Beitrag. Wer nicht warten mag, kann hier stöbern: www.viagialla.ch

Zum Autor

Hansjürg Leibundgut ist Professor für Gebäudetechnik an der ETH Zürich. Persönliches Zitat und Biografie

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Kommentare (9) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Lieber Hansjörg
Ich habe per Zufall den obigen Blog gelesen. Könntest Du mir erläutern, wie Du die Entfeuchtung der Luft mit der Airbox bewerkstelligts? Dies würde mich für allfällige Verwendungen in China interessieren.
Mit freundlichen Grüssen
Bruno Keller

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@ Hr. Leibundgut:

Wie speichern Sie denn die Energie aus dem Hybridkollektor? Haben Sie eine grosse Batterie? Wenn ja, Kosten?

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Der an der ETH entwickelte Hybridkollektor liefert im Jahr rund 140 kWh Strom und zusätzlich rund 450 kWh Wärme bei 20 – 25 °C. Diese Resultate wurden in der letzen Woche vom Testzentrum für Sonnenkollektoren in Rapperswil gemessen. Auf dem Haus B35 werden im März 2011 30m2 dieser Kollektoren, im Frühjahr 2012 weitere 30 m2 der nächsten Generation verbaut. Hergestellt werden sie durch die Firma 3S in Lyss.

Im September 2009 habe ich für mein Haus B35 in Zürich zwei Erdsonden bohren lassen auf 300 resp. 380 m Tiefe, je ein U-Rohr ist in den oberen 150 Metern wärmegedämmt. Wir werden die sommerliche Abwärme der 60 m2 Hybridkollektoren mittels dieser 2 Sonden in das tiefe Erdreich versorgen. Wir können davon ausgehen, dass wir im Winter rund 35’000 kWh Wärme bei ca. 13-14°C aus diesem Speicher beziehen können. Die 35’000 kWh sind der prognostizierte Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser des Gebäudes mit 830 m2 Energiebezugsfläche. Das Haus ist eher zu gut, als zu schlecht gedämmt, Die Fassadenkonstruktion ist insgesamt 37 cm dick (12 cm EPS-Isolation in der Wand aus Misaporbeton)

Prof. Wellig hat im August 2010 eine der drei Wärmepumpen ausgemessen, die im April 2011 in mein Haus B35 eingebaut werden. Man darf davon ausgehen, dass eine Jahresarbeitszahl von ca 7 erreicht wird für Heizung und Warmwasser gemittelt.

Das bedeutet, dass der Hybridkollektor etwa doppelt so viel Strom liefert, wie die Wärmepumpe im Jahr verbraucht. Ich werde noch 20’000 kWh Strom über die Edisun Power AG in Sevilla Spanien produzieren lassen. Die Mehrkosten von 42’000 CHF für die 13 kW peak habe ich bereits bezahlt. Damit ist der gesamte Energiebedarf für alle Energiedienstleistungen im B35 inkl. dem Strom für 3 Elektrofahrzeuge emissionsfrei erzeugt.

Ich werde am Mittwoch, 2. März das Inserat für die Vermietung von 2 Wohnungen ins homgate stellen. „ZeroEmission-Living“ wird darunter stehen. Die Kosten für einen Parkplatz: 230CHF/Monat
inkl. Strom, falls ein…

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Danke, es braucht mehr solcher anwendungsbezogener Forschung! Und nur über die Implementation von Prototypen lassen sich die tatsächlichen Einsparungen testen und am Ende auch Skeptiker wie Herr Held überzeugen.

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„Auch Altbauten können mit einer solchen saisonalen Wärmespeicherung ausgestattet werden ohne dass man zuerst massiv dämmen muss“

Aber auch die Wärmespeicherung braucht Strom, um die Energie von ca. 18° C auf ein nutzbares Niveau von ca. 35° C zu heben. Wo wir wieder mal bei der Frage sind, wie wir den Strom erzeugen.

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Die hier „lowEx“ genannte Theorie ist nichts anderes als der zweite Hauptsatz der Thermodynamik und war natürlich im Wärmepumpenbau schon immer bekannt. Die vorgestellte intelligente Anwendung ist aber neuartig.
Im ersten Kommentar wurde gesagt, 1 t CO2 je Kopf und Jahr sei für die ETH nur ein Nebenziel. Das „Energy Science Center“ ESC der ETH, das 40 energierelevante Institute umfasst, vertrat dies jedoch seit seiner Gründung vor 6 Jahren als Hauptziel, und nicht die 2000 W- Gesellschaft.

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@Kommentar von Roger Meier. 25.02.2011, 9:20
Herr Meier,
Sie zitieren die von Professor Leibundgut referenzierte Site viagialla.ch mit “Die Gebäude dürfen im Jahr 2060 keine Prozesse aufweisen, in denen fossile Brennstoffe verbrannt werden” und folgern dann:
Wahrscheinlich müssen dafür alle Gebäude abgerissen werden, die vor 1970 gebaut wurden.

Tatsächlich müssten Altbauten bei Verwendung des Minenergie oder gar Minergie-Plus Standard abgerissen werden um die nötige Dämmung zu erreichen, damit man auf fossile Brennstoffe verzichten kann. Jedoch benötigt das von Professor Leibundgut vorgeschlagene System mit saisonaler Wärmespeicherung, ähnlich wie in Science-City realisiert (siehe http://www.ethlife.ethz.ch/archive_articles/100630_erdwaerme_Science_city_sch/index ) keine massive Dämmung. Das ist ja gerade der Vorteil. Auch Altbauten können mit einer solchen saisonalen Wärmespeicherung ausgestattet werden ohne dass man zuerst massiv dämmen muss.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

Ich konnte nicht warten, und habe viagialla.ch angeschaut. Darun steht unter anderem:

„Die Gebäude dürfen im Jahr 2060 keine Prozesse aufweisen, in denen fossile Brennstoffe verbrannt werden“

Wahrscheinlich müssen dafür alle Gebäude abgerissen werden, die vor 1970 gebaut wurden. In Deutschland gibt es ähnlich Tendenzen, dort wollen sie es obligatorisch machen, alle Häuser zu isolieren. Denkmalschtz hin oder her. Der neuen Mensch in der neuen Gesellschaft braucht auch neue Städte. Reisst also alle Altstädte ab und baut ganz neue Städte!

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

Sehr geehrter Herr Professor Leibundgut,
ihr Fokus auf Null-Emissionsgebäude ist genau das Richtige aus Sicht der Klimatologen und es ist eine gute Nachricht wenn „Hoffung für eine Vermeidung der CO₂-Emissionen der Gebäude [besteht]“.

Bis vor kurzem war die CO2-Vermeidung nur ein Nebenziel im von ETH-Kreisen lancierten Niedrigenergie-Ziel (2000-Watt Gesellschaft). Doch die Vorgaben der IPCC, nämlich eine weltweite Halbierung der CO2-Emissionen bis 2050 und damit ein Pro-Kopf CO2-Ausstoss von nur noch 1 Tonne CO2 pro Jahr im Jahre 2050 (später sogar noch weniger) sind nicht nur ambitioniert, sie sind aus Sicht der Klimatologen absolut notwendig um eine dauerhafte Änderung unseres Klimas – mit Verlust des gesamten polaren Eises – zu vermeiden.
Das Hauptziel muss die Reduktion der CO2-Emissionen sein und wenn sie deswegen als Häretiker, Mehpisto und Heilsbringer zugleich bezeichnet werden, zeigt dies nur, dass die Botschaft, die in diesem Klima-Blog verbreitet wird, bei vielen noch nicht angekommen ist.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 1

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