Dr. Andreas Bohren

Die Substitution fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien wird ohne einen signifikanten Ausbau der saisonalen Energiespeicherung nicht machbar sein. Saisonale thermische Energiespeicher (STES) können hier einen wesentlichen Beitrag leisten. SwissSTES erforscht systematisch unterschiedliche Potenziale für Saisonspeicher wie z.B. die Erschliessung von ungenutzten Hohlräumen, Erdsonden- oder Erdbeckenspeicher und entwickelt neuartige STES-Technologien zusammen mit einem systemischen Aktions- und Umsetzungsplan für die Schweiz. Das interdisziplinäre Konsortium bringt alle relevanten Akteure aus Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft zusammen, um die Verbreitung von STES in der Schweiz voranzutreiben. Dabei spielen technische Innovationen, aber auch gesellschaftliche, raumplanerische, rechtliche und wirtschaftliche Aspekte eine wichtige Rolle. Regionale Fallstudien bilden den Rahmen für die Einführung von zukünftigen Pilot- und Demonstrationsprojekten in der ganzen Schweiz.

Welche Möglichkeiten gibt es, um auch im Denkmalschutz angepasste und gut integrierte Solaranlagen zu realisieren? Welche Technologien stehen dafür zur Verfügung, was kosten diese im Vergleich zu «gewöhnlichen» Solaranlagen, und liefern sie den gleichen Ertrag? Diesen Fragen ist das SPF im Auftrag des Amt für Energie und Verkehr des Kantons Graubünden nachgegangen. Als Resultat wurde ein Katalog verfügbarer Solartechniken publiziert, der hier auch online zur Verfügung gestellt wird.

Die thermische Schichtung ist ein wichtiger Parameter bei der energetischen Bewertung von Speichern. Der elektrische Energieverbrauch in einem Wärmepumpensystem kann mit einem gut schichtenden Speicher um bis zu 40 % tiefer ausfallen als bei einem schlecht schichtenden Speicher.

Im Projekt StorEx hat das SPF die Schichtungseffizienz als Kennzahl eingeführt und gleichzeitig eine Methode zur deren Messung, die sich in der Schweiz bereits etabliert hat.

Eine Alternative dazu ist die Messung des Speichers nach der Norm EN 12977-3 mit einer nachfolgenden Simulation des Speichers.

Damit die «thermische Schichtung» ein allgemein, bzw. international anerkannter Kennwert für thermische Speicher mit einem klar definierten Messverfahren wird, ist es wichtig, dass diese beiden Verfahren in einer Vergleichsmessung untersucht werden. Dies ist das Ziel in diesem Projekt.

Zahlreiche Studien sagen eine starke Zunahme des Kühlbedarfs von Gebäuden voraus. Sowohl aus ökonomischen als auch ökologischen Gründen darf jedoch der Elektrizitätsverbrauch nicht proportional zum Kühlbedarf ansteigen. Es sind daher neue, effiziente Kühllösungen erforderlich.

Gemeinsam mit der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) und der Hochschule Luzern (HSLU) arbeiten wir an der Entwicklung des Kühlkonzepts CoolShift. Dabei wird die Abwärme nicht bei Tag, sondern zeitversetzt bei Nacht in eine wesentlich kühlere Umgebung abgegeben. Die tagsüber anfallende Wärme wird in der thermisch aktivierten Gebäudemasse oder in Wärmespeichern zwischengespeichert. Für die Abgabe der Wärme kommen PVT-Kollektoren oder unverglaste Solarabsorber aus Metall oder Kunststoff zum Einsatz, mit welchen tagsüber auch die Solarenergie genutzt wird.

Durch experimentelle Charakterisierung von Komponenten, sowie mathematische Modellierung von Komponenten und Gesamtsystemen werden Dimensionierungsgrundlagen für CoolShift-Kühlsysteme geschaffen.

Ziel des Projekts HiPer-PVT war die Entwicklung eines abgedeckten PVT-Kollektors mit hoher elektrischer und thermischer Effizienz. Dank eines bei ca. 100 °C wirksamen Überhitzungsschutzes kann der HiPer-PVT-Kollektor einfach in ein thermisches System eingebunden werden. Das Konzept für den Überhitzungsschutz besteht darin, dass der Absorber, sobald er eine bestimmte Maximaltemperatur erreicht, über einen thermisch aktivierten Hebemechanismus in Kontakt mit der Abdeckscheibe gebracht wird. Damit werden die Wärmeverluste erhöht und die Stagnationstemperatur limitiert.

Es gibt bisher keine klaren Richtlinien oder universell anwendbare Grenzwerte für reflektiertes Licht im öffentlichen Raum. Deswegen werden im Projekt Reflex geeignete physikalische Parameter ermittelt, die für die Beschreibung und Bewertung der "störenden Blendung" wichtig sind. Gleichzeitig werden Reflexions- und Streuverhalten verschiedener Oberflächen messtechnisch durch die bidirektionalen Reflektanz-Verteilungsfunktionen (BRDF) erfasst. Mit dieser Methode werden Messungen an Gläsern für Bauteile der Gebäudehülle (inklusive Sonnenkollektoren und Fotovoltaikmodulen) durchgeführt. Mit den Messergebnissen wird eine Datenbank aufgebaut, die zentrale Eingabeparameter zur Charakterisierung von Oberflächen in lichttechnischen Programmen zur Verfügung stellt. Dadurch kann bei der Bewertung der Blendwirkung von Reflektionen bereits bei der Planung auf eine fundierte physikalische Grundlage zurückgegriffen werden. Es können ausserdem neue Materialien oder neuartige Oberflächenstrukturen aussagekräftig bezüglich Blendung bewertet werden.

Reflex wird durch das Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.