Das Institut für neue Energie-Systeme (InES) der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) ist verantwortlich für das Arbeitspaket 5 (Erneuerbare Energien) im Projekt ÖkoFlussPlan. Das Hauptziel dieses Arbeitspaketes ist es, praktikable Lösungen für die Integration von erneuerbaren Energien im ländlichen Kirgistan zu finden. Zusätzlich zum ursprünglichen Umfang des ÖkoFlussPlan-Projekts hat die THI mit dem Bau des "Real Lab" begonnen - einem Gemeinschaftshaus zur Demonstration der Nutzung nachhaltiger Energielösungen.
Das Real Lab verfolgt einen mehrdimensionalen Ansatz zur Verbreitung von Wissen und Bewusstsein über erneuerbare Energien in ländlichen Gebieten Kirgistans. Es handelt sich um ein 100 m² großes Gebäude, das in Ak-Tal, einem Dorf in der Region Naryn, errichtet wird. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf nachhaltiger Isolierung und nachhaltiger Wärmeversorgung.

Nachhaltige Isolierung

Die Untersuchungen des Projektteams zeigten, dass viele Wohngebäude im ländlichen Kirgistan weder ausreichend wärmeisoliert sind, noch unter angemessenen Bedingungen mit den passenden Bautechniken errichtet wurden (siehe auch hier). Die veraltete Gebäudesubstanz und die Abwesenheit richtiger Wärmeisolierung führen zu einem hohen Heizbedarf und niedrigem Wärmekomfort in kirgisischen Häusern. Um eine angemessene Temperatur im Haus zu wahren, nutzt die örtliche Landbevölkerung in den Wintermonaten mit Feststoffen betriebene traditionelle Heizöfen. Lokal verfügbare und nachhaltige Dämmstoffe, wie Schafswolle, Schilf und Strohballen, können helfen, den Heizbedarf kostengünstig zu reduzieren. Durch die Isolierung des Gemeinschaftshauses mit Schilf (s. Bild 1) wird der Bevölkerung ein praktikabler und nachhaltiger Weg zur Reduzierung des Heizbedarfs aufgezeigt.

Nachhaltige Wärmeversorgung

In Anbetracht des großen und ungenutzten Potentials für Solarenergie in Kirgistan (was auf die, im Vergleich zu Europa, 60% höhere Einstrahlungsrate zurückzuführen ist), wurde das Real Lab mit einer Solarthermieanlage für Heizung und Nutzwassererwärmung ausgestattet (s. Bild 2). In Kooperation mit der Partnerfirma Citrin Solar wurde ein 1.000-Liter-Speichertank im Gebäude installiert und fünf Kollektoren wurden auf dem Dach angebracht (s. Bild 3). Für die Solarkollektoren wurden Unterkonstruktionen befestigt. Dies verstärkt den Neigungswinkel und sorgt im Winter, wenn die Sonne tiefer steht, für höhere Solarerträge. Bedingt durch die klimatischen Bedingungen in Kirgistan ist für die Solarsysteme eine spezielle Flüssigkeit notwendig, die besonders tiefen Temperaturen unter -20 °C in den Wintermonaten standhält.

Da das Solarsystem nicht den kompletten Heizbedarf deckeln kann, ist das System mit einem hocheffizienten Ofen gekoppelt. Der kirgisische Ofen hat eine Heizkapazität von circa 13 kW und eine integrierte Wassertasche, die es ermöglicht, den Ofen mit dem Speichertank zu verbinden. Die Abgase werden durch die eingebaute Wassertasche gekühlt, was die Effizienz des Ofens deutlich steigert. Die Hitze, die in der Flüssigkeit freigegeben wird, kann dann temporär in dem 1.000-Liter-Heiztank gespeichert und bei Bedarf zum Heizen genutzt werden.

In dem ungewöhnlichen Arbeitsumfeld Zentralasiens waren die THI-Mitarbeitenden in der Lage, das gesamte Rohrsystem der Heizanlage innerhalb weniger Tage zu installieren. Die Studierenden des Bachelorprogramms Energy Systems and Renewable Energies Jean-Philippe Berndt, Philipp Boortz, Dominic Schmidtner und Felix Ulber waren Teil der Arbeitsgruppe. Sie alle haben vor ihrem Studium eine Berufsausbildung absolviert und konnten ihre praktischen Erfahrungen in dieses Forschungsprojekt einfließen lassen.

Zukünftiger Nutzen

Als Partner des ÖkoFlussPlan-Projekts wird die Selbstverwaltung Ak-Tal das Gemeindezentrum über den Projektzeitraum hinaus nutzen. Um das Bewusstsein für die Vorteile erneuerbarer Energien und von Gebäudeisolation in der Ak-Tal-Gemeinde und angrenzenden Regionen zu stärken, sind Besuche des Real Labs für alle Interessierten kostenfrei. Zusätzlich wird das Gebäude auf vielen Wegen zum Vorteil für die Ak-Tal-Gemeinschaft genutzt werden, so zum Beispiel um Gemeindetreffen abzuhalten oder den lokalen Kindergarten zu beherbergen. Als akademischer Partner im Projektkonsortium wird die Naryn State University eine Schlüsselrolle bei der Behandlung und Erhaltung der technischen Komponenten der Real Lab-Einheit übernehmen und die Hauptverantwortung tragen. Um die Vorteile der Anlage zu maximieren, werden Studierende der Universität regelmäßig an Forschungsschulungen im Real Lab teilnehmen. Dies ermöglicht es den Studierenden, ihr Wissen im Bereich erneuerbare Energien zu vertiefen. Der Umfang der wissenschaftlichen Aktivitäten beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Ausbildung vor Ort, sondern umfasst auch Forschungsaktivitäten und die Wartung installierter Technologien sowie die Erstellung technischer Berichte, die Informationen über die Effizienz der installierten Systeme im kirgisischen Klima liefern.

Das Projekt ÖkoFlussPlan wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und startete 2019. ÖkoFlussPlan ist Teil der BMBF-Initiative CLIENT II.