ThermoHead

Einführung

Die Erhöhung der Energieeffizienz dient nicht nur dazu, dass Unternehmen an internationalen Märkten wettbewerbsfähig bleiben, sie begünstigt auch den Umweltschutz. Ab 2021 führt die Bundesrepublik Deutschland, zusätzlich zur bereits seit 2000 bestehenden Erneuerbaren-Energien-Gesetz-Steuer (EEG), eine CO₂-Steuer ein. Beides ist zwar unbedingt notwendig um den Klimawandel zu verlangsamen, jedoch kommen dadurch auch große Herausforderungen auf die Bürger zu. Mit dem BMWi-Forschungsprojekt „ThermoHead“ soll nun eine digitale Plattform geschaffen werden, die dabei helfen kann, Energie im industriellen und privaten Sektor zu sparen und so die Umwelt zu schonen.

Abbildung 1: In den Mitgliedsstaaten der Europäischen Union könnten durch geeignete Dämmmaßnahmen jährlich 40 Mio. Tonnen CO2 eingespart werden. Im Vergleich dazu wirkt das schwerste Gebäude der Welt, der Parlamentspalast in Bukarest mit 4,1 Mio. Tonnen, nahezu winzig.

Das ZIM-Forschungsprojekt „ThermoHead“ ist aus dem BMWI-Forschungsprojekt „eDIan“ (effiziente Dämmung von Industrieanlagen) hervorgegangen. Hierbei ging es ebenfalls um die Verringerung vermeidbarer Energieverluste und somit dem Schutz der Umwelt. In „ThermoHead“ wird ein neues System entwickelt, mit dem hochaufgelöste und geometrisch kalibrierte Panoramen im sichtbaren sowie infraroten Spektralbereich möglich sind. Dadurch können Industrieanlagen bis 20 Metern in 15 Minuten digitalisiert und auf Energieverluste analysiert werden.

Abbildung 2: Links das RGB-Panorama mit der virtuellen Stereophotogrammetrie (Bildmessung) und rechts das Thermografiebild im infraroten Spektralbereich. Energieverluste sind hier rot-weiß dargestellt; es handelt sich um ungedämmte Flächen, an denen Wärme verloren geht.

Über die so angefertigten Daten ist die zuverlässige und einfache Identifikation von Energieverlusten (z. B. Wärme- oder Kältelecks) möglich, die Vermessung der Oberfläche mittels virtueller Stereophotogrammetrie und schließlich die Kalkulation des Einsparpotenzials über z.B. die TBI-App. Dem können dann die Kosten einer Dämmmaßnahme gegenübergestellt werden, was eine wirtschaftliche Einordnung des Energieverlustes ermöglicht.

Bisherige Durchführung von Energieaudits – TIPCHECK

Bisher wurden Energieaudits wie z. B. der TIPCHECK (Technical Insulation Performance CHECK) größtenteils manuell durchgeführt. Hierfür muss ein speziell geschulter Isolierer eine Industrieanlage begehen und mit Maßband und Kontaktthermometer die Abstrahloberfläche sowie die Oberflächentemperatur eines Energieverlustes ermitteln. Die viele manuelle Arbeit, die zusätzliche Ausbildung sowie der Fachkräftemangel machen das Verfahren zeitaufwändig und somit teuer. In dem Projekt „ThermoHead“ wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem sowohl die Aufnahme als auch die Auswertung der für eine digitale Energieanalyse benötigten Daten per Knopfdruck möglich ist. Aufgrund der einfachen Handhabe ist es sogar möglich, einem Industrieunternehmen das Gerät zukommen zu lassen, sodass diese die Aufnahmen selbst anfertigen. In Corona-Zeiten ist damit gewährleistet, dass ein Energieaudit stattfinden kann, ohne dass eine Fremdfirma Zutritt zur Anlage benötigt.

Abbildung 3: Messvorgang; alle Messungen dauern je 5 Minuten und benötigen lediglich einen Knopfdruck (1-Click): Zuerst wird ein Thermografiepanorama mit dem ThermoHead aufgenommen, anschließend wird das Gerät gegen den piXplorer 500 ausgetauscht. Für die letzte Messung wird das Stativ um 60 cm erhöht. Innerhalb von 15 Minuten können Bereiche bis 20 m aufgenommen werden.

Der hierbei erhaltene Datensatz bietet viele Möglichkeiten. Kunde und Auftragsnehmer können zusammen in einer virtuellen Umgebung eine Begehung vornehmen und weitere Schritte besprechen, ohne sich physisch treffen zu müssen. Dies reduziert vermeidbare Reisen, spart Zeit und somit Geld und beugt einem Ansteckungsrisiko vor. Der Datensatz kann über jedes Smartphone, Tablet oder PC betrachtet werden, ohne dass Administratorenrechte, Drittsoftware oder eine Einweisung nötig wären. Das neue Verfahren kann zudem zur Inventarisierung, der Dokumentation sowie der Erstellung von Unterlagen für Umbaumaßnahmen verwendet werden.

Neuer Ansatz und Ergebnisse

Statt der händischen Vermessung von Geometrien mit Maßband und der Temperatur via Kontaktthermometer, wird im Projekt „ThermoHead“ ein vollständig berührungsloses Messverfahren angestrebt. Dadurch ist das Verfahren nicht nur deutlich schneller, auch Objekte in großer Höhe können ohne den Aufbau einer Arbeitsbühne vermessen werden. Das neue Verfahren konnte bereits in mehreren Feldversuchen erfolgreich getestet werden, ein kommerzieller Verkauf ist für Mitte 2021 durch den Kooperationspartner CLAUSS geplant.