Wie können Gebäude und Infrastrukturen aktiv zur Energieerzeugung beitragen? Die Nachwuchsforschungsgruppe MUBARES der HTW Dresden untersucht, wie sich Bauwerke multifunktional für erneuerbare Energiesysteme nutzen lassen.

Welche Möglichkeiten eröffnen Bauwerke durch ihre baulichen und funktionalen Eigenschaften für die Integration erneuerbarer Energiesysteme? 

Dieser Fragestellung widmet sich die Nachwuchsforschungsgruppe MUBARES. Im Fokus steht die Entwicklung von Konzepten, mit denen Gebäude und Infrastrukturen als Teil einer dezentralen Energieerzeugung multifunktional genutzt werden können. Ziel der Forschung ist es, Klimaresilienz, Systemintegration, Wirtschaftlichkeit und die Nutzung erneuerbarer Energien in Sachsen gemeinsam zu denken.
„Wir wollen Bauwerke nicht mehr nur als passive Infrastruktur betrachten, sondern als aktive Bestandteile zukünftiger Energiesysteme“, erklärt Gruppenleiterin Carolin Fischer. „Gerade bestehende Gebäude und Infrastrukturen bieten großes Potenzial, erneuerbare Energien effizient in den urbanen Raum zu integrieren.“

Interdisziplinäre Forschung an der HTW Dresden

Die Nachwuchsforschungsgruppe MUBARES vereint Fachwissen aus Bauingenieurwesen, Elektrotechnik, Wirtschaftswissenschaften und Gebäudetechnik. Neben dem Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Holger Flederer begleiten fünf weitere Professoren verschiedener Lehrstühle der HTW Dresden die Gruppe. Abseits der Forschung spielt auch die Integration gewonnener Erkenntnisse in die Lehre eine Rolle: Die jungen Forschenden betreuen studentische Arbeiten und entwickeln neue Lehrinhalte zur Integration erneuerbarer Energiesysteme in Bauwerke. 

Von Lärmschutzwand bis Campusgebäude

Nach einer ersten Phase der Grundlagenrecherche liegt der Schwerpunkt der Nachwuchsforschenden auf der Bearbeitung konkreter Anwendungsfälle. Im Bereich der Ingenieurbauwerke untersucht die Gruppe um Teamleiterin Carolin Fischer unter anderem Lärmschutzwände und Brücken hinsichtlich der Integration von Photovoltaik. Für Gebäude konnten bereits erste Erkenntnisse am Beispiel des Parkhauses am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden gewonnen werden. Zur systematischen Analyse und Bewertung der energetischen Potenziale kommt das eigens entwickelte Potenzialanalyse-Tool (SPAATA) für die Energieträger Sonne und Wind zum Einsatz. Es wird begleitend zur Projektarbeit genutzt und im Zuge dessen kontinuierlich weiterentwickelt. Ziel ist es, SPAATA als Open Source Lösung zu veröffentlichen.

Aktuell befasst sich die Forschungsgruppe mit der Analyse des A-Gebäudes als Teil des HTW Dresden Campus. Dort entwickelt die Forschungsgruppe ein vorfertigbares Fassadenelement in Holzständerbauweise mit Zellulosedämmung. Untersucht wird dabei die Integration von Photovoltaikmodulen, Verschattungselementen und einer dezentralen Teilklimaanlage in die Gebäudehülle. Die Heizwärmebereitstellung erfolgt über eine Luft-Wärmepumpe. Ergänzend werden eine Windmessstation auf dem Dach zur Abschätzung des innerstädtischen Windenergiepotenzials sowie ein Stromverbrauchsmesssystem betrieben.

Fokus auf Nachhaltigkeit und Resilienz

Im letzten Projektjahr steht die abschließende Bearbeitung und Auswertung weiterer praxisnaher Fallbeispiele im Mittelpunkt. Dazu zählen unter anderem Untersuchungen zum Windertrag an Tankanlagen und Funkmasten. Mit der Feldschlösschen Brauerei konnte hierfür bereits ein Praxisstandort gewonnen werden. Die unterschiedlichen Fallstudien werden anschließend im Hinblick auf Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Resilienz systematisch bewertet. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Erstellung praxisorientierter Leitfäden ein. 

Die bisherigen Ergebnisse skizzieren eine vielversprechende Richtung für die Nutzung von bauwerksintegrierter Energieerzeugung. Welche weiterführenden Erkenntnisse sich daraus noch ableiten lassen, wird die abschließende Projektphase zeigen.

Gefördert wird MUBARES von 2024 bis 2026 durch den Europäischen Sozialfonds (ESF), der damit gezielt den wissenschaftlichen Nachwuchs unterstützt und einen strukturierten Einstieg in die Forschung ermöglicht sowie durch Steuermittel auf der Grundlage des vom sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.