Hochschule Karlsruhe Hochschule Karlsruhe - University of Applied Sciences
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Reallabor Solare Klimatisierung an der Fakultät W

Das Reallabor Solare Klimatisierung an der Hochschule Karlsruhe wird von Prof. Dr. Marco Braun geleitet.

Um die Energieversorgung der Zukunft hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung zu wandeln, ist eine Einbindung von regenerativen Energiequellen, wie z.B. Solarenergie oder Windkraft, unerlässlich. Zur Modellierung, Simulation und Optimierung von Energiesystemen in Forschung und Lehre kommt an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften das Reallabor Solare Klimatisierung zum Einsatz.

Kontakt

Reallabor Solare Klimatisierung
Prof. Dr.-Ing. Marco Braun

Öffnungszeiten:
nach Vereinbarung

Gebäude K
Technikraum des 
Gebäudemanagements
Moltkestraße 30
76133 Karlsruhe

Ausstattung

Das Reallabor Solare Klimatisierung ist mit verschiedenen Energieanlagen ausgestattet, die gleichzeitig den Energiebedarf des K-Gebäudes decken, in dem sich die Fakultät W befindet. 

Die Kernkomponente des Systems bildet eine Adsorptionskältemaschine, die zur Kälteerzeugung mit solarthermisch gewonnener Wärme (Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren) versorgt wird.
Die produzierte Kälteleistung wird zur Kühlung des Atriums des Fakultätsgebäudes eingesetzt, welches ganzjährig von Studierenden als Lern- und Arbeitsraum, sowie als Veranstaltungsraum genutzt wird, um einer zu starken Erwärmung des Gebäudes über den Sommer entgegenzuwirken. 
Im Winter nutzt die Fakultät die solare Wärme direkt zur Heizungsunterstützung. 
Ergänzt wird das System durch eine reversible Wärmepumpe um z.B. Systemdienlichkeit flexibler elektrischer Verbraucher zu erforschen.

Lehrveranstaltungen

Das Reallabor Solare Klimatisierung kommt in der Lehre als Demonstrationsobjekt in Vorlesungen zum Einsatz, so z. B. in der Vorlesung „Modellbildung technischer Systeme“ im Master Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen (WINM). Hier können Studierende des WINM Simulationsergebnisse der von ihnen implementierten Modelle mit Messdaten der realen Anlage vergleichen und die Performance der entwickelten Modelle damit direkt evaluieren.

Die im Rahmen der Forschungsarbeiten am System entwickelten Modelle und Methoden finden darüber hinaus Eingang in mehrtägigen Workshops zur Modellierung, Simulation und Optimierung von Energiesystemen in Kooperation mit internationalen Partnern. 

An diesen Workshops haben, neben Studierenden der HKA, im Rahmen internationaler Kooperationsprojekte bereits Mitglieder z. B. der Universität von Brusque, Brasilien sowie der Jomo-Kenyatta Universität für Landwirtschaft und Technologie, Nairobi, Kenia, teilgenommen.

Forschungsschwerpunkte

Das Reallabor Solare Klimatisierung dient der praxisnahen Untersuchung innovativer modellprädiktiver Regelungsverfahren für regenerative Energiesysteme.

Eine große Herausforderung für erneuerbare Energiesysteme ist die schwankende Verfügbarkeit von Energiequellen wie Sonne und Wind, die stark von Wetter und Tageszeit abhängen. Der Energieeinsatz muss daher vorausschauend geplant oder gespeichert werden. Prädiktive, optimierungsbasierte Regelungskonzepte bieten hierfür ein großes Potenzial.

Seit Inbetriebnahme der Anlage wurden Algorithmen und Softwarepakete getestet, die im Rahmen einer kooperativen Promotion mit der Universität Freiburg und unterstützt durch zahlreiche Bachelor- und Masterarbeiten entstanden sind. 

Arbeitsgruppe Energiesystemanalyse und nachhaltige Finanzierung

Die Forschungsgruppe Energiesystemanalyse und nachhaltige Finanzierung entwickelt im Kontext der Energiewende praxisnahe und wissenschaftlich fundierte Lösungen für eine nachhaltige Energieversorgung – an der Schnittstelle zwischen Forschung, Anwendung und grüner Finanzierung.

Ein Schwerpunkt liegt auf der energetischen, ökologischen und ökonomischen Optimierung von Betrieb und Auslegung dezentraler Energieversorgungssysteme für die Sektoren Industrie, Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) sowie den privaten Wohnbau. Ein weiterer Fokus liegt auf der Analyse von Finanzierungsmöglichkeiten entlang der gesamten energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette – ein Bereich, der angesichts des enormen Investitionsbedarfs zentrale Bedeutung hat. Hierbei werden nachhaltige Finanzierungsinstrumente wie etwa Green Bonds ebenso untersucht wie Bürgerbeteiligungsmodelle.

Zur Bearbeitung dieser Fragestellungen setzt die Arbeitsgruppe insbesondere Methoden der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung ein – sowohl zur Strukturoptimierung, also der optimalen Systemkonfiguration, als auch zur Betriebsoptimierung energietechnischer Anlagen.

W - Labore & Weiterführende Links