Auf dem Weg zum Klimaziel sind Phasenwechselmaterialien hilfreich, denn sie können effizient und umweltfreundlich kühlen, Wärme speichern und heizen.

Laut des Klimaschutzplans der Bundesregierung soll der Gebäudebestand bis 2050 nahezu klimaneutral sein. Bei diesem Ziel kann die Verwendung von Phasenwechselmaterialien (PCM) helfen. Durch sie können Energieeffizienz und die Nutzung erneuerbarer Energien vereint werden. Wärme und Kälte können effizient bereitgestellt werden, wenn Wärme- und Kältespeicher mit PCM intelligent in Heiz- und Kühlsysteme integriert werden. An PCM-Systemen wird seit mehreren Jahrzehnten geforscht, allerdings setzen sie sich am Markt nur langsam durch, was an den relativ hohen Investitionskosten und fehlenden Referenzobjekten für erfolgreiche PCM-Installationen liegt. Deswegen haben Forscher in einem Projekt sieben PCM-Systeme in unterschiedlichen Entwicklungsstadien untersucht und im realen Einsatz evaluiert.

Die Ergebnisse des Projekts

Im Projekt wurden die potentiellen Vorteile von Phasenwechselmaterialen deutlich. In Energiespeicherhäusern mit PCM-Estrich hat sich die Power-to-Heat-Anwendung als netzdienlich erwiesen. Passive und aktive Flächenkühlsysteme in Kindergärten und Schulungsräumen verbessern die thermische Behaglichkeit, ein neu entwickelter PCM-Wärmespeicher erlaubt eine verlustarme Speicherung durch gezielte Unterkühlung und Luftsysteme zur Kühlung von Büroräumen zeigen eine hohe energetische Effizienz . Allerdings wurde auch deutlich, wie wichtig die passenden Rahmenbedingungen für die Effizienz der Systeme sind. Denn diese können nur dann energieeffizient und sogar wirtschaftlich arbeiten, wenn sie fachkompetent umgesetzt und betrieben werden. Um dies zu erreichen, sollte auf optimierte Regelstrategien und eine vernünftige Inbetriebnahme auch eine Monitoring-Phase folgen. Allerdings werden PCM-Systeme häufig nicht optimal betrieben, Regelungen und Betriebsparameter sind selbst bei kommerziellen Installationen nicht auf das PCM-System abgestimmt. Dies kann sogar zu einem Mehrverbrauch an Energie führen. Es zeigt sich, dass Planer, ausführende Gewerke, Gebäudebetreiber und Nutzer einen erheblichen Informations- und Abstimmungsbedarf haben, besonders betreffend der Auslegung, Installation und dem Betrieb von PCM-Systemen. Dies wird allerdings insbesondere dann schwierig, wenn die Nutzer mit einbezogen werden müssen. Somit besteht noch ein großer Forschungsbedarf bei der Entwicklung geeigneter Regelstrategien, damit das deutliche Energieeinspeicherpotential der PCM-Systeme genutzt werden kann.