Ein Forschungsteam der Western University in Kanada hat erfolgreich ein Wohngebäude-Energiesystem entwickelt, das Photovoltaik-Technologie, Wärmepumpen und thermische Speicher integriert. Dieses integrierte System zielt auf die vollständige Elektrifizierung und effiziente Energienutzung in Gebäuden ab und bietet eine praktische Referenz für die Erforschung von Netto-Nullenergie-Lösungen für Wohngebäude.

Dieses Projekt wurde von Professor Joshua Pierce und Doktorand Shafkat Rana von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und der Ivey Business School der Western University in Zusammenarbeit mit mehreren Ingenieurexperten und Vertretern der Bauindustrie geleitet. Das Forschungsteam nutzte ein zweistöckiges Haus in Comorca, Ontario, als Versuchsobjekt, um Daten im laufenden Betrieb zu sammeln. Erste Messdaten zeigen, dass das integrierte System die Stromkosten des Haushalts um 45 % und die CO₂-Emissionen um 55 % senken kann.

Das System nutzt Wärmespeicher aus Phasenwechselmaterialien, um Wärmeenergie zu speichern und so den Eigenverbrauch der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung um 60 % zu steigern. Professor Pierce erklärte: „Solarenergie ist mittlerweile günstiger als Netzstrom und damit für die meisten Kanadier eine praktikable und wünschenswerte Option. Dieses Projekt integriert Solarmodule, Wärmepumpen und Wärmespeicher, um den gesamten Heiz- und Warmwasserbedarf des Haushalts mit Wärmeenergie zu decken.“

Durch die Optimierung der Betriebsstrategie der Wärmepumpe gelang es dem Forschungsteam, ein Haus zu errichten, das viermal energieeffizienter ist als mit herkömmlichen Methoden. Der von den Solarmodulen erzeugte Strom treibt die Wärmepumpe an und wird anschließend in einer Wärmebatterie für die spätere Nutzung gespeichert. „Unser Ziel ist es, die Wirksamkeit dieses Systems innerhalb eines Jahres zu überprüfen, mit dem Ziel, den Bedarf an fossilen Brennstoffen für die Beheizung von Häusern vollständig zu eliminieren“, sagte Rana. „Nach der Überprüfung hoffen wir, das System auf weitere Haushalte in ganz Kanada auszuweiten.“

Um Vergleichsdaten zu erhalten, untersuchte das Forschungsteam auch ähnliche Häuser in derselben Gemeinde, in denen das System nicht installiert war. Bauunternehmer Jamie Kernsich bemerkte: „Die Beobachtung des Gleichgewichts zwischen Energieerzeugung und -verbrauch im Haushalt ist von großem Wert. Viele Hausbesitzer sind sich ihres Einflusses auf den Energieverbrauch nicht vollständig bewusst, und dieses Bewusstsein ist für eine nachhaltige Entwicklung von entscheidender Bedeutung.“

Die Forschungsergebnisse zu diesem Wohnenergiesystem wurden in mehreren Fachzeitschriften, darunter *Energy* und *Energy & Building*, veröffentlicht. Das Forschungsteam ist überzeugt, dass die Elektrifizierung von Wohnhäusern durch erneuerbare Energien ein vielversprechender Weg ist, um eine nachhaltige Entwicklung im Gebäudesektor zu fördern.

Weitere Informationen: Shafquat Rana et al., „A review of applications of phase change material-based thermal batteries in sustainable energy storage of building-coupled solar photovoltic systems with heat pumps“, Energy (2025).

Shafquat Rana et al., Best Practices in der techno-economic analysis of solar photovoltaic coupled heat pumps in cold climates, Energy & Building (2025).

Seyyed Ali Sadat et al., Nutzung von Solar-Photovoltaik-Investitionen zur Inflationsabsicherung, Energy (2025).

Shafquat Rana et al., Mögliche Wege zur Erreichung der kanadischen Klimaverpflichtungen durch strategischen Ausbau der Photovoltaik, e-Prime – Fortschritte in Elektrotechnik, Elektronik und Energie (2025). Zeitschrifteninformationen: Energie