Wärmetransformation
Die Forschung des ZAE zur Wärmetransformation mittels Kältemaschinen und Wärmepumpen reicht von der Entwicklung und Optimierung einzelner Komponenten bis hin zu ihrer Integration in komplexe Energiesysteme. Thermisch oder elektrisch angetriebene Anlagen zur Bereitstellung von Kälte und Wärme können in jedem benötigten Maßstab ausgelegt werden. Langjährige Expertise besteht vor allem im Bereich der Sorptionswärmpumpen- und -kühlsysteme (geschlossene Absorption, offene Adsorption), bei Sorptionsspeichern und innovativen Kompressionskälteanwendungen. So ist das ZAE ein hervorragender Ansprechpartner für die Anlagenentwicklung in den Bereichen Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, solare Klimatisierung, Abwärmenutzung, Kälte aus Biomasse und Kälte aus Fernwärme.

Solarenergie und Geothermie
Die Gewinnung von Energie aus Erdwärme und solarer Einstrahlung gehört zu den Grundpfeilern der Energiewende. Das ZAE Bayern forscht dabei hauptsächlich an oberflächennaher Geothermie, solarthermischen und PVT-Kollektoren sowie deren Integration in komplexe Energiesysteme. Auch Wechselwirkungen zwischen thermischen und elektrischen Effekten werden dabei betrachtet, um die Gesamtenergieausbeute zu maximieren. Darüber hinaus werden intelligente Stromnetze erforscht, geplant und Komponenten in der Praxis getestet. Die Schaffung von Standards zur Qualitätssicherung bei Erdwärmequellen schafft Grundlagen für die Entwicklung innovativer Anwendungen wie netzunabhängiger CO₂-Erdwärmesonden.

Systementwicklung
An der Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie betreibt das ZAE Bayern Systementwicklung. Beginnend mit Machbarkeitsstudien und Konzepten werden funktionale, energieeffiziente und nachhaltige Energielösungen für Gebäude, Quartiere, Kommunen und die Industrie entwickelt. Planung und bauliche Umsetzung werden durch uns begleitet, die realisierten Systeme schließlich im Betrieb evaluiert und optimiert. Neben innovativen Versorgungskonzepten für Kommunen und Industriepartner werden auch Gebäudesanierungen begleitet, langfristiges Monitoring von Anlagen ausgeführt oder an Maßnahmen zur Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden gearbeitet. Das ZAE bietet für jede Projektphase die passende Expertise.

Thermische Energiespeicherung
Phasenwechsel- und Sorptionsmaterialien sind die Grundbausteine der thermischen Energiespeicherung, wie sie am ZAE erforscht wird. Die Forschungsarbeiten behandeln dabei alle Ebenen der darauf aufbauenden Systeme. Sorptions- und Phasenwechselmaterialien werden charakterisiert, modelliert und an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst. Entwicklung und Optimierung einzelner Speicherkomponenten gehen Hand in Hand mit der Auslegung und Konstruktion umfassender Speicherlösungen, dem Bau und Monitoring von Demonstrationsanlagen oder der Gestaltung von Lösungen zur Integration all dieser in größere Systeme. Die Anwendungsfelder reichen von Heiz- und Kühlsystemen über Effizienzmaßnahmen bei Haushaltsgeräten und Abwärmenutzung in der Industrie bis in den Automobilbau.

Thermophysik
Die Thermische Analyse beschäftigt sich mit der experimentellen und theoretischen Charakterisierung thermophysikalischer Eigenschaften (insbesondere Wärme- und Temperaturleitfähigkeit, Enthalpie, spezifische Wärme und Wärmedehnung) und der Weiterentwicklung entsprechender Messmethodik. Ziel ist es dabei, ein vertieftes Verständnis von Wärmetransportvorgängen in komplexen Materialien und Systemen zu erreichen.

Die angewandte IR-Metrologie erlaubt die Bestimmung der Wärmeabstrahlung von Oberflächen sowie die Ermittlung des Strahlungs-Wärmetransports durch Materialien. Die Messtechnik ermöglicht zusammen mit dem in dieser Arbeitsgruppe vorhandenen theoretischen Know-How die thermische Optimierung von Materialien und Komponenten für verschiedenste Einsatzgebiete.

Energieoptimierte Gebäude
Das ZAE Bayern entwickelt energiesparende Konzepte und zukunftsweisende Technologien für energieeffiziente Gebäude (z.B. evakuierte Dämmsysteme, Funktionsschichten, Raumtemperierung mit PCM). Diese innovativen Technologien werden über den gesamten Entwicklungsprozess vom Labormuster bis hin zum fertigen Produkt charakterisiert und optimiert sowie im Rahmen von Demonstrationsprojekten im Bestand oder als Neubauten messtechnisch evaluiert (Monitoring).

In diesen Gebäudekonzepten wird das Zusammenwirken von Gebäudegeometrie, effizienter Gebäudehülle, Versorgungstechnik, Tageslichtnutzung und Verschattung, sowie weiterer innovativer Komponenten betrachtet und Synergien optimiert, um so CO2-arme, hochkomfortable Gebäude zu erstellen.