Um den komplexen Anforderungen an künftige Gebäude- und Energiesysteme gerecht zu werden, schlagen Empa-Forscher Matthias Sulzer und Berkeley-Lab-Forscher Michael Wetter einen Paradigmenwechsel bei deren Planung vor.
Sie fordern einen stärker automatisierten und auf Modellen beruhenden Planungsprozess, wie er in der Computer-Chip- und Autoindustrie längst Alltag ist.
Die Energiesysteme auf der Baustelle richtig zu planen, wird eine immer grössere Herausforderung. Immer mehr Systeme müssen ineinander greifen. Diese setzen aber eine ganzheitliche, systemische Sichtweise voraus – und müssen entsprechend geplant sein, damit das Netto-Null-Ziel erschwinglich und die Versorgungssicherheit wie bis anhin sichergestellt ist. Die beiden Forscher schlagen nun eine neue Vorgehensweise vor, die sich an die Prozesse beispielsweise in der Autoindustrie anlehnen.
Matthias Sulzer ist Forscher in der Empa-Abteilung «Urban Energy Systems» und am «Lawrence Berkeley National Laboratory» in Kalifornien, wo auch Michael Wetter in der Abteilung «Building Technology and Urban Systems» tätig ist. Beide kennen den Energiesektor sowohl in der Schweiz als auch in den USA. «Aufgrund der Komplexität und der geforderten Flexibilität künftiger Energiesysteme sowie der Dringlichkeit eines Wandels sind heutige Planungsprozesse nicht geeignet», so Matthias Sulzer. Trotz Bemühungen, das «Silo-Denken» zu überwinden, ist der Planungsprozess von Gebäude- und Energiesystemen noch immer nach Disziplinen organisiert.
So entwickelt zum Beispiel eine Ingenieurin oder ein Ingenieur das Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK) eines Gebäudes auf der Grundlage von Plänen der Architektin oder des Architekten und in Übereinstimmung mit den aktuellen Vorschriften. Der Systementwurf wird an die Gebäudeautomationstechniker weitergegeben, und diese wiederum versuchen, eine geeignete Automation für die gegebenen Spezifikationen zu finden. «Es gibt wenig bis keine Interaktion zwischen den Disziplinen, um Gebäude oder Energieinfrastrukturen als ganzheitliches System zu entwerfen. Es werden oft nur die Schnittstellen für die Übergabe von einer in die andere Disziplin bearbeitet», erklärt Sulzer und vergleicht das Vorgehen mit einem Wasserfall, der linear in eine Richtung fliesst – nach unten – und keine Möglichkeiten bietet, auf eine höhere Ebene zurückzugehen und dort Verbesserungen für das Gesamtsystem einzubringen.
Gemeinsam mit Forschenden in Berkeley und an der Empa schlagen Sulzer und Wetter daher einen Paradigmenwechsel bei der Planung von Gebäude- und Energiesystemen vor. Inspiration dazu kam von Alberto Sangiovanni-Vincentelli, einem führenden Elektronik- und Computer-Wissenschaftler an der «University of California» in Berkeley, der mit seiner Arbeit wesentlich dazu beigetragen hat, dass die Chip-Herstellung in den 1980er-Jahren von der individuellen, manuellen Planung und Fertigung in eine höchstautomatisierte Produktion überging. In einer gemeinsamen Studie diskutieren sie, wie das von Sangiovanni-Vincentelli entwickelte «Platform-based Design», das den Ausschlag für diese Entwicklung in der Chip-Industrie gegeben hat, auch auf die Planung von Energiesystem angewandt werden kann.
Eine erste konkrete Anwendung findet das Konzept im 2023 gestarteten EU-Projekt GOES («Geothermal-based Optimized Energy Systems»), das von der Empa geleitet und unter anderem auch vom Bundesamt für Energie BFE unterstützt wird. Ziel des Projekts ist es, anhand von Pilotanlagen – so etwa auf dem Empa-Campus in Dübendorf – eine erste Anwendung für «Platform-based Design» zu entwickeln. Konkret bedeutet dies, dass die verschiedenen Abstraktionsebenen, auf denen die Entscheidungsfindung für die Gestaltung von urbanen Energiesystemen stattfindet, definiert und die Schnittstellen standardisiert werden sollen.
Damit diese Website korrekt funktioniert und um Ihr Erlebnis zu verbessern, verwenden wir Cookies. Für weitere Informationen lesen Sie bitte unsere Cookie-Richtlinien.
Erforderliche Cookies ermöglichen grundlegende Funktionen. Die Website kann ohne diese Cookies nicht korrekt funktionieren und kann nur durch Änderung Ihrer Browsereinstellung deaktiviert werden.
