Modellfabrik: Vernetzung von Gebäude und Produktion

Foto: Felipe Fernandes / TU Darmstadt
Foto: Felipe Fernandes / TU Darmstadt

Wenn ein Gebäude mit den Maschinen einer Produktionsstrecke vernetzt ist, dann lässt sich Energie besonders effizient nutzen. An der TU Darmstadt entstand für die Erforschung und Vermittlung dieser Einsparpotenziale eine Fabrik im Originalmaßstab, die ETA-Modellfabik. An und in ihr arbeiteten auch maßgeblich Bauingenieure mit. Von Christoph Berger

ETA hat eine zweifache Bedeutung: Zum einen stehen die drei Buchstaben für Energieeffizienz-, Technologie- und Anwendungszentrum. Zum anderen verbirgt sich hinter ihnen der griechische Buchstabe „eta“. In den Ingenieurwissenschaften steht dieser für den Wirkungsgrad, also das Verhältnis der Nutzenergie zur zugeführten Energie – somit ist er eine zentrale Größe für die Energieeffizienz.

Und um all das geht es auch in der in diesem Jahr eröffneten Modellfabrik an der TU Darmstadt. 36 Forschungspartner aus Industrie und Wissenschaft sind an dem etwa 15 Millionen Euro teuren Bau beteiligt. Darunter befinden sich Wissenschaftler aus den Bereichen Maschinenbau, Bauingenieurwesen und Architektur. Die Gebäudegrundfläche ist zirka 810 Quadratmeter groß. Im Inneren ist eine reale Produktionsprozesskette zur Herstellung eines Hydraulikpumpenbauteils aufgebaut: spanende Werkzeugmaschinen, wässrige Bauteilreinigungs- und Laserreinigungsverfahren sowie ein Wärmebehandlungsofen.

Diese Maschinen sind nicht nur untereinander aufeinander ausgerichtet, sondern auch mit der Gebäudehülle vernetzt. So dient beispielsweise die Abwärme der Werkzeugmaschinen, die eigentlich verloren wäre, in der 550 Quadratmeter großen Maschinenhalle dazu, weitere Anlagen mit Wärme zu versorgen oder die Halle zu beheizen. Die ausgeklügelten Werkstoffe in der mit Kapillarmatten durchzogenen Fassade interagieren gleichsam mit der Außenwelt, sodass möglichst energiearm geheizt oder gekühlt werden kann. In den Wänden kann so Wasser geführt werden und „damit können wir die Abwärme nutzen, um das Gebäude auch zu heizen“, erklärt Professor Dr.-Ing. Jens Schneider vom Institut für Statik und Konstruktion der TU.

Außerdem ist zur Dämmung in die Wände eine 30 Zentimeter dicke Schicht Betonschaum eingelassen. An der Außenseite befinden sich Elemente aus mikrobewehrtem, ultrahochfestem Beton. Auch diese sind mit Kappilarrohrmatten ausgestattet und tragen damit zur Energieeffizienz bei. Genauso wie die Glasfront. In das Isolierglas sind beispielsweise Lichtlenklamellen integriert, die Sonnenlicht an die Decke der Halle lenken. Auch die Teilsysteme Maschine, technische Infrastruktur und Gebäude sind hinsichtlich der Energieeffizienz optimiert. Die Gebäudekonstruktion selbst ist nahezu vollständig recyclebar.

Auf diese Weise werden nun bislang verborgene Einsparpotenziale erschlossen. Es wird davon ausgegangen, dass sich zusätzlich 15 bis 20 Prozent mit dem integrierenden, ganzheitlichen Ansatz der ETA-Fabrik gegenüber der Optimierung einzelner Komponenten an Energie einsparen lassen.