03 | 2024 Innovation durch internationale Kooperation
Bilaterale Forschungspartnerschaften: Österreich und China
Tobias Weiß
China: Klimaschutz und wirtschaftlicher Wandel
China nimmt eine Schlüsselrolle im globalen Kampf gegen den Klimawandel ein. Als größter Treibhausgasemittent der Welt hat das Land ehrgeizige Ziele: Bis 2030 soll der CO2-Ausstoß seinen Höchststand erreichen, bis 2060 will China klimaneutral sein [1]. Die CO2-Emissionen sollen bis 2030 um 65 Prozent im Vergleich zu 2005 sinken, der Anteil nicht-fossiler Brennstoffe im Primärenergieverbrauch auf 25 Prozent steigen und die Kapazität für erneuerbare Energien auf 1 200 Gigawatt ausgebaut werden [2,3].
Trotz seiner Rolle als größter Kohleförderer und -verbraucher investiert China massiv in erneuerbare Energien. 2022 entfiel die Hälfte der global neu installierten Kapazitäten auf China. Das Land kontrolliert inzwischen mehr als 80 Prozent der weltweiten Produktionsschritte für Solarzellen und dominiert den Markt für Batterien für Elektroautos. Der Ausbau erneuerbarer Stromkapazitäten ist beeindruckend: 2023 wuchs der Markt für Photovoltaik um 116 Prozent, der Windmarkt um 66 Prozent [4]. Zwischen 2023 und 2028 erwartet die Internationale Energieagentur (IEA) einen Zuwachs der installierten Erneuerbaren-Leistung um rund 2 060 Gigawatt [5]. Trotz dieser Fortschritte bleibt die Nachfrage nach Kohle hoch, während der Energieverbrauch im Gebäudesektor explodiert.
Seit der Jahrtausendwende ist der Energiebedarf in Chinas Wohn- und Geschäftsgebäuden rapide gestiegen, wodurch das Land nach den USA zum zweitgrößten Energieverbraucher in diesem Sektor wurde. Der rasante Urbanisierungsprozess und das steigende Einkommen der Bevölkerung, einhergehend mit höheren Komfortansprüchen, treiben diesen Trend weiter an. Der steigende Energiebedarf, insbesondere für Gebäudekühlung und Betriebsstrom, verursacht hohe CO2-Emissionen im Gebäudebetrieb. In den Großstädten beeinträchtigt der hohe Verbrauch fossiler Energie die Luftqualität und das Mikroklima erheblich.
Förderung von F&E-Aktivitäten zwischen China und Österreich
Die TECXPORT-F&E-Initiative zielt darauf ab, den oben angesprochenen Herausforderungen durch die Förderung transnationaler Forschungs- und Entwicklungsprojekte zwischen Österreich und China zu begegnen. Die Initiative, unterstützt durch die internationalen Kontakte des österreichischen Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) mit dem chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST), ermöglicht bilaterale Forschungsprojekte[6]. Dadurch erhalten österreichische Forschungseinrichtungen und Unternehmen verbesserten Zugang zu chinesischen Partnern und Märkten. Seit 2016 ist AEE INTEC an fünf bilateralen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten mit chinesischen Unternehmen und Universitäten beteiligt.
Projekt TechAdZero Fassadenstudie. Quelle: AEE INTEC
Drohnen jagen urbane Wärmeinseln und Luftverschmutzung
In der industriellen Hochburg Guangdong in China konzentriert sich die Forschung im Projekt „Smart City Sensing“ auf die Bewältigung hoher Schadstoffbelastungen und urbaner Wärmeinseln in dicht bebauten städtischen Umgebungen.
Gemeinsam entwickelten AEE INTEC und die South China University of Technology die „Smart City Sensing-Methode“ [7]. Drohnen ausgestattet mit Sensoren messen Oberflächentemperaturen sowie Lufttemperaturen, thermische und mulispektrale Informationen von Oberflächen, Windvektoren und Luftfeuchtigkeit dreidimensional in einem engen Raster und ergänzende Bodenmessungen liefern weitere relevante Daten. Diese werden in ein dreidimensionales Stadtmodell übertragen, um den thermischen Komfort für jeden Punkt im urbanen Raum exakt zu bestimmen. Eine Web-App [8] macht diese Daten für Planer*innen und Entscheidungsträger*innen online zugänglich. Unternehmen wie die HT-Flux, Skyability GmbH, und die chinesische Guangzhou Yuchen Information Technology Co., Ltd. bieten die Methode erfolgreich mit AEE INTEC als Dienstleistung in verschiedenen Städten an.
Schlüsseltechnologien für adaptive Fassaden
Im Projekt „TechAdZero“ kann mit Hilfe von intelligenten, adaptiven Fassaden, die sich dynamisch an die jeweiligen klimatischen Bedingungen anpassen, der Energieverbrauch in Bürohochhäusern mit Glasfassaden drastisch gesenkt werden. Intelligente Verglasungen, steuerbare Sonnenschutztechnologien und gebäudeintegrierte Photovoltaik sind Schlüsseltechnologien, die dabei zum Einsatz kommen [9].
Im Rahmen des Projekts wurden neue Technologien und Steuerungsstrategien mit hohem Technologiereifegrad für adaptive Sonnenschutz- und Verglasungselemente entwickelt und in Forschungszentren in Österreich und China getestet. Ein bedeutender Meilenstein war die Erstellung von Design-Guidelines, die lokale Klima-, energetische, technologische, ästhetische und architektonische Aspekte beider Länder berücksichtigen. Diese Datenblätter helfen Planer*innen und Baufirmen dabei, die jeweiligen Normen und Richtlinien zu erfüllen und die neuen Fassadentechnologien effektiv zu integrieren.
Integrierte Licht-Wärme-Lösungen für komplexe Fenstersysteme auf dem Weg zu kohlenstoffarmen Gebäuden
Aufbauend auf das Projekt TechAdzero konzentriert sich das Projekt „CFS4LowCarb“ unter der Leitung von Bartenbach GmbH auf die Entwicklung komplexer Fenster- und Sonnenschutzsysteme, die neben thermisch energetischen Anforderungen auch das oft zu wenig beachtetet Thema Tageslicht in den Fokus rücken. Dazu zählen länderübergreifende Berechnungsmethoden, die die Solarreflexionen in Bezug auf Blendung und Wärme lt. Norm und mittels dynamischer Simulationen bewerten, sowie die Entwicklung neuer Prototypen für die Integration von Photovoltaik in Sonnenschutzelementen mit dem Architekturbüro Reinberg ZT GmbH, HELLA Sonnen- und Wetterschutztechnik GmbH und der Universität Innsbruck. Auf chinesischer Seite sind Beijing GBSWARE Software Inc., die China Academy of Building Research und die China Construction Fifth Engineering Division Corp., Ltd. beteiligt.
Stärkung von städtischen Systemen durch Kreislaufwirtschaft
Aufbauend auf „URBAN MENUS“ [10], einem webbasierten Tool und Schulungsprogramm, das Zukunftsvisionen von städtischen oder ländlichen Gebieten in 3D darstellt, wird im Rahmen des Projekts „CircularityOptimizer“ [11] ein interaktiver Technologiekatalog erstellt, um die partizipative Gestaltung von belastbaren symbiotischen Prozesssystemen zu erleichtern. Durch die Visualisierung der Auswirkungen verschiedener Technologiekombinationen wird die Entwicklung von Szenarien im Sinne der Kreislaufwirtschaft unterstützt, die auf die Bedürfnisse von Städten und ihre verschiedenen gesellschaftlichen Akteur*innen abgestimmt sind.
Gemeinsames Kooperationsabkommen für nachhaltige Technologieentwicklung
Im Juni 2024 wurde in Wien das „Austria-China ‘Low Carbon Building and Energy’ Joint Laboratory Agreement“ unterzeichnet. Diese Laborkooperation zwischen AEE INTEC, Bartenbach GmbH, der Universität Innsbruck und der Hunan Universität baut auf den F&E-Aktivitäten der Partner auf und soll innovative Technologien für kohlenstoffarmes Bauen und Energie länderübergreifend durch enge technische Zusammenarbeit schneller weiterentwickeln. Die Kooperation fördert den offenen Austausch von Wissen und Ressourcen, um eine gemeinsame Laborinfrastruktur zu schaffen und technische Herausforderungen zur Markteinführung und Skalierung von innovativen Gebäudetechnologien zu bewältigen. Das Kooperationsabkommen verbindet österreichische und chinesische Expertise im Bereich nachhaltiger Gebäudetechnologien, um rascher neue Lösungen für globale Herausforderungen vom Protoypenstadium zur Marktreife zu bringen.
Kommentar
„Mit dem Techxport-Förderprogramm der FFG konnte gemeinsam mit AEE INTEC bereits zum zweiten Mal erfolgreich eine internationale Forschungskooperation mit China geschlossen werden, in der Kompetenzen und neue Forschungsansätze von Bartenbach im Bereich der Tageslichtsimulation weiterentwickelt werden. Neue Industriekontakte ermöglichen dabei eine stärkere Positionierung von Bartenbach als internationalem Lichtplanungsbüro am chinesischen Markt.“
Martin Hauer, Project Manager Forschung und Entwicklung, Bartenbach GmbH. Foto: Bartenbach GmbH
Literatur
[1] International Energy Agency. (2020). China’s carbon neutrality goal. Abgerufen von https://www.iea.org/reports/china
[2] United Nations Framework Convention on Climate Change. (2020). China's Nationally Determined Contributions (NDCs).
[3] World Resources Institute. (2020). How China can achieve its 2030 renewable energy targets. Abgerufen von https://www.wri.org/insights/
[4] International Energy Agency (IEA). (2023). https://www.iea.org/reports/renewables-2023/executive-summary
[5] International Energy Agency (IEA). (2023). Global EV Outlook 2023. Abgerufen von https://www.iea.org/reports/renewable-energy-market-update-june-2023
[6] FFG - Die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft Abgerufen von https://www.ffg.at/programm/tecxport
[7] AEE INTEC – Smart City Sensing Abgerufen von https://www.aee-intec.at/smacise-intelligente-stadtvermessung-n-thermografisches-screening-von-gebaeuden-und-luftqualitaet-im-staedtischen-massstab-p230
[8] SmaCiSe Webseite: http://smacise.aee-data.at/
[9] AEE INTEC TechAdZero https://www.aee-intec.at/techadzero-schluesseltechnologien-fuer-adaptive-fassaden-von-niedrigstenergie-hochhaeusern-p257
[10] https://urbanmenus.com
[11] https://projekte.ffg.at/projekt/5121684
Weiterführende Informationen
Ministry of Science and Technology of the People´s Republic of China
Autor
Dipl.-Ing. Dr. Tobias Weiss ist Leiter des Bereichs „Gebäude“ bei AEE INTEC. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!