Yvonne Bäuerle

Durch den Einsatz eines Spitzenlast-Zusatzheizsystems kann eine Überdimensionierung der Wärmepumpe vermieden werden. Öl- und Gasspitzenlastkessel sind heute Standard, müssen aber aufgrund ihrer CO2-Emissionen und Massnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels in Zukunft ersetzt werden. Die Nutzung heimischer Biomasse als Energieträger ist vergleichsweise aufwändiger und bereits weitgehend ausgeschöpft. Energiespeicher X, die auf Basis von erneuerbarem Strom hergestellt werden (Power-to-X), könnten in Zukunft die fossile Spitzenlastabdeckung ersetzen. Die Kosteneinsparung durch die Vermeidung einer Überdimensionierung der WP konkurriert mit den Kosten der X-to-Energy-Anlage und dem Energieträgers X. Dabei ist zu beachten, dass hohe Kosten für den Energieträger X akzeptabel sind, wenn die Spitzenlast nur selten abgerufen wird.

Wärmespeicherung ist eine Schlüsseltechnologie für die vollständige Dekarbonisierung der Energiesysteme. Wärmespeicher erhöhen nicht nur die Effizienz, sondern auch die Lebensdauer von Wärmeerzeugern und ermöglichen eine effizientere Integration erneuerbarer Energien. Wärmespeicher können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z.B. für Raumheizung und -kühlung, Warmwasserversorgung, in Einzelheizungen oder in Wärmenetzen und industriellen Prozessen.

Die Integration von Wärmespeichern trägt dazu bei, erneuerbare Energien effizienter zu nutzen und CO₂-Emissionen zu reduzieren. Um die Energiestrategie konsequent steuern und umsetzen zu können, ist ein detailliertes Monitoring der Technologie- und Marktentwicklung von Wärmespeichertechnologien unerlässlich.

Die vorliegende Studie «Marktentwicklung Wärmespeicher Schweiz» erfasst und dokumentiert erstmals den Bestand an Wärmespeichern in der Schweiz sowie die neu installierten Speicher für das Jahr 2022.

Renewable Metal Fuels (ReMeF) können als saisonale Energieträger im Gebäudepark zur Deckung von Winterspitzen des Wärme- und Strombedarfs eine Rolle für die Versorgungssicherheit spielen. In diesem Projekt untersuchen wir, welchen Beitrag ReMeF zur Erzeugung von Wärme und Strom für den Gebäudepark a) zur Deckung des lokalen Bedarfs an Strom und Wärme und b) zur Einspeisung elektrischer Energie ins Netz und damit zur Stabilisierung des Energiesystems leisten können. Im Fokus stehen Metalle, die auf Grund ihrer Verfügbarkeit, Kosten und chemischen Eigenschaften als Winter-Energielieferant in Frage kommen, und bei Verwendung anstatt Erdgas oder Strom-Import Treibhausgas-Emissionen reduzieren. PeakMetal wird vom Bundesamt für Energie (BFE) kofinanziert und läuft von Dezember 2022 bis Dezember 2023.

SPF hat die technische Leitung im EU Horizon Europe Projekt REVEAL. Im Rahmen dieses Projekts wird ein saisonaler Energiespeicherkreislauf entwickelt, der auf der Oxidation und Reduktion von Aluminium als Energieträger basiert. Zu den Hauptaufgaben des SPF gehört neben der technischen Leitung die Entwicklung von Technologien für Alu-to-Energy: die Umwandlung der im Aluminium chemisch gespeicherten Energie in Wärme und Strom. Diese Entwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Institut UMTEC von OST. REVEAL wird vom Programm Horizon Europe der Europäischen Union und dem Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) kofinanziert und läuft von Juli 2022 bis Juni 2026.

Sauberes Wasser, eine zuverlässige Stromversorgung und Kühlsysteme für Medikamente und Impfstoffe sind in vielen ländlichen Spitälern Afrikas keine Selbstverständlichkeit. Um auch in abgelegenen Regionen eine bessere Gesundheitsversorgung zu gewährleisten, unterstützt die EU das Projekt SophiA, das auf modulare Container setzt, die mit Sonnenenergie Trinkwasser, Wärme, Kälte und Strom produzieren. Das SPF Institut für Solartechnik ist im internationalen Team für die gesamte Solartechnik, die Lebenszyklusanalyse sowie das Energiemanagement und Ansteuerung der Subsysteme verantwortlich.

In diesem Projekt werden die Möglichkeiten analysiert, welche grosse Wärmespeicher für die Dekarbonisierung und gleichzeitige Erweiterung von Wärmenetzen bieten. Dabei werden verschiedene Techniken der kurz-, mittel- und langfristigen Wärmespeicherung betrachtet. Im Fokus stehen der Ersatz fossiler Spitzenlastkessel, die bessere Einbindung von Abwärme, die Verlagerung von Energie vom Sommer auf den Winter und innovative Ansätze der Sektorkopplung zum Ausgleich von Produktion und Nachfrage von Strom.

Die Analysen werden anhand repräsentativer generischer Wärmenetze und für konkrete Fallstudien der beteiligten Industriepartner durchgeführt. Neben den allgemeinen Erkenntnissen wird auch einer zeitnahen Überführung in Pilot- und Demonstrationsprojekte angestrebt.