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"ETA-Fabrik" der TU Darmstadt

Mit der "ETA-Fabrik" untersuchte die TU Darmstadt über zwei Jahre unter Realbedingungen und im Originalmaßstab, wie sich durch intelligente Vernetzung aller Gebäude- und Produktionskomponenten Energie in der Industrie noch effizienter nutzen lässt.

Ein Blick auf die Fassade der "ETA-Fabrik", Foto: Jan Hosan

Intelligente Vernetzung einer innovativen Gebäudehülle und einer im Maschinenbau typischen Produktionsprozesskette

Mit der "ETA-Fabrik" verfolgten die Wissenschaftler der TU Darmstadt ein ehrgeiziges Ziel: wie lässt sich durch intelligente Vernetzung einer innovativen Gebäudehülle und einer im Maschinenbau typischen Produktionsprozesskette deutlich mehr Energie einsparen, als wenn alle Komponenten für sich energetisch optimiert sind?

Für die Beantwortung dieser Frage wurde eigens im Maßstab 1:1 die interdisziplinär entwickelte Modellfabrik, die "ETA-Fabrik", auf dem Campus Lichtwiese der TU Darmstadt gebaut. Der Neubau wurde quasi zum "Forschungsgroßprojekt": Maschinen und Gebäude arbeiten gleichsam zusammen.

Auf dem Campus Lichtwiese, einem der zwei großen Standorte der TU Darmstadt, nahm die "ETA-Fabrik" im März 2016 ihren Betrieb auf. Gestartet war das Projekt allerdings bereits im Mai 2013 mit der Planung und Entwicklung.

Das Kürzel "ETA" steht für "Energieeffizienz, Technologie- und Anwendungszentrum". In die "ETA-Fabrik" ist eine typische Produktionsprozesskette der metallverarbeitenden Industrie integriert. Über eine isolierte Optimierung jeder Subeinheit der ETA-Fabrik hinaus (Maschine, Heizung, Kühlsystem) wird das System als Ganzes gedacht; durch das Verschieben von Systemgrenzen werden zusätzliche Einsparpotenziale generiert. Konkret geht es um die Frage, wie die entstehende Abwärme in einem Produktionsgebäude weiterverwendet werden kann und wie sich dafür die thermische Energie auf verschiedenen Temperaturniveaus sinnvoll speichern lässt. Dazu gingen die Wissenschaftler der Frage nach, wie sich thermisch aktivierte Flächen der Gebäudehülle aktiv zur Erwärmung und Kühlung einer Fabrik nutzen lassen.

BHKW der "ETA-Fabrik" der TU Darmstadt, Bild: Sybille Scheibner

Energiekonzept

Wärme- und Stromversorgung

Mithilfe von zwei Blockheizkraftwerken (BHKW) Vitobloc 200 von Viessmann konnte ein günstigerer Stromanschluss installiert werden, da auf die Anschaffung weiterer Trafos verzichtet werden konnte. Mithilfe der BHKWs ließ sich zudem die komplexe energetische und thermische Vernetzung der "ETA-Fabrik" untersuchen.

Mit BHKWs lassen sich durch die Kraft-Wärme-Kopplung auf wirtschaftliche Weise Wärme und Strom erzeugen. Bei den BHKWs Vitobloc 200 handelt es sich um die Ausführung Modul EM-9/20 und EM-6/15, die beide mit Erdgas betrieben werden. Durch die hohen Vorlauftemperaturen der BHKWs wurde zudem der Betrieb einer Absorptionskältemaschine ermöglicht.

Neben den BHKWs kam auch ein Gas-Brennwert-Wandgerät Vitodens 200-W als redundanter Spitzenlastwärmeerzeuger zum Einsatz.

Im Bereich der Prozesswärme wurde als Bestandteil des Vernetzungsprüfstands zwischen Werkzeugmaschine und Reinigungsmaschine eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe Vitocal 350-G von Viessmann in Kombination mit zwei hydraulischen Heizwasser-Pufferspeichern Vitocell 300-B installiert.

Die Beheizung bzw. Kühlung der "ETA-Fabrik" erfolgte über die thermisch aktivierte Gebäudehülle. Die in die Fassadenbauteile eingebrachten Kapillarrohrmatten dienten als Niedertemperaturflächenheizung bzw. –kühlung.

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