Sieben Jahre SCCER Rückblick und Ausblick aus Sicht der Energieforschung an der Hochschule Luzern - Technik & Architektur
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Sieben Jahre SCCER Rückblick und Ausblick aus Sicht der Energieforschung an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur Mittwoch, 1. September 2021 15.00–18.30 Uhr
Begrüssung: Herzlich willkommen zur Forschungskonferenz 2021 Prof. Dr. Andrea Weber Marin, Vizedirektorin und Leiterin F&E, und Prof. Dr. Andrew Paice, Leiter iHomeLab, Hochschule Luzern – Technik & Architektur
Energie & Nachhaltigkeit im Fokus
Technik und Gestaltung für Mensch und Umwelt
Lehre, Forschung und Betrieb bauen auf den Kompetenzen der
Mitarbeitenden auf. Unser Handeln orientiert sich am Menschen
und respektiert die Umwelt.
Themenführerschaft in Fokusbereichen
In den Fokusbereichen «Energie und Nachhaltigkeit»
und «Gebäude im System» sind wir überregional
anerkannt und haben internationale Ausstrahlung.
Kultur der Zusammenarbeit Digitale Transformation
Wir stärken die Kultur der Wir gestalten die Digitale
Zusammenarbeit innerhalb der Transformation zum Nutzen der
Hochschule, pflegen ein agiles Studierenden, Mitarbeitenden
Miteinander und sind Teil eines und Wirtschaftspartner
internationalen Netzwerks. und -partnerinnen.
Folie 3
Klimawandel und Dekarbonisierung sind drängende Themen
- Die Erde hat sich über das letzte Jahrhundert um etwa ein
Grad Celsius erwärmt
- Der Mensch ist mit extrem hoher Wahrscheinlichkeit die
dominante Ursache
- Um die Erderwärmung auf max. 2 Grad zu beschränken,
braucht es in den nächsten 10 Jahren Entscheidungen
- Netto null (Treibhausgase) bis 2050 ist das Ziel für die
Schweiz, resp. weitgehender Verzicht auf fossile Brennstoffe
- Die Schweiz verfügt über die technischen und finanziellen
Möglichkeiten, um die Klimaziele zu erreichen
Quellen: Sonntags-Blick vom 29.11.15 (inkl. Abbildung)
https://hub.hslu.ch/management-and-law/2019/10/25/klimatalk-am-ibr-wie-erreichen-wir-netto-null-bis-2050/
https://www.strom.ch/de/nachrichten/klimapolitik-heisst-erster-linie-energiepolitik
IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf
Folie 4
Was haben wir bisher getan? Energieforschung und Forschung in den SCCER
Folie
Folie 5
Was haben wir gelernt?
Konkrete Outputs (Auswahl)
- Handbuch zur Entwicklung von erneuerbaren dezentralen Energiesystemen
- Leitfaden Smart Energy Management at Home
Reflexion der Zusammenarbeit
- Vernetzung & Aufbau der Energy-Research-Community in der Schweiz
- Langfristige enge Beziehungen wurden etabliert
Kooperation ist Key
- Zusammenarbeit muss gelernt werden, aber es lohnt sich
- Interdisziplinarität ist ein Schlüsselelement für Innovation
- Zusammenarbeit mit Industrie muss forciert werden
Impact generieren
- Viele Veröffentlichungen, die die Basis sind für gute Industriezusammenarbeit
- Pilot & Demonstrationsprojekte, die die Wirksamkeit der Technologie zeigen
- Praxisimpact muss verstärkt werden
Folie 6
Unser Picture of the Future
des Energiesystems
Folie 7
Erneuerbare, dezentrale Energiesysteme Ein Handbuch zur Entwicklung Prof. Stefan Mennel Hochschule Luzern – Technik & Architektur
Kurvenscharen: CO2-Emissionen in kg CO2/m2
5 15 60
0,35
Kohlenstoffintensität in kg CO2/kWh
Erdöl Erdöl
0,30
Strategiepfad 1:
0,25 energetische Ertüchtigung
0,20
Strategiepfad 2:
0,15 Wechsel Wärmebereitstellung
Fernwärme
0,10
0,05 WP (JAZ 4,1)
0,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Nutzenergieintensität in kWh/m2
Elektrizitätsbedarf von elektrischen Haushaltsgeräten in MW
2500
Jahr 2020
Jahr 2050
2000
1500
1000
500
0
0 Uhr 6 Uhr 12 Uhr 18 Uhr 24 UhrPV-Potenzial pro Gebäude in MWh Kumuliertes PV-Potenzial in TWh
200 25
175
150 20
75% ausgeschöpft
125
15
100
75 10
50 25% ausgeschöpft
5
25
0 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Prozentsatz der GebäudeEnergie-Sharing im Siedlungsraum
Selbstversorgung
Abwärmenutzung
Sektorkopplung
(WKK, Power-to-X)Akteure und Handlungsoptionen
Lokale Nutzung von Infrastruktur für Energie-Sharing unter
erneuerbarer Energie dezentrale Arealnetze Gebäuden
Politik
Regulierung, Erlass von Richtlinien und Förderung
Verwaltung
Planung, Vollzug und Bewilligung
Wirtschaft
Bereitstellen von Technologie und Entwicklung von GeschäftsmodellenWirtschaft
Bereitstellen von Technologie und Entwicklung von Geschäftsmodellen
Lokale Nutzung von Infrastruktur für Energie-Sharing unter
erneuerbarer Energie dezentrale Arealnetze Gebäuden
Geschäftsmodelle: Innovative Dienst- Infrastruktur und
Maximierung der leistungen und Pro- Technologie für
lokalen Energie- dukte für ein areal- Energie-Sharing
nutzung bzw. bezogenes Energie- Geschäftsmodelle für
Minimierung der management Energie-Sharing bzw.
Energieimporte Schnittstellen- zur Steuerung der
Standards zum Energielieferung und
Energiemanagement der NachfrageWeitere Informationen
www.hslu.ch/feebd
Bericht
Horw, 5. August 2021
Seite 1/60
Handbuch zur Entwicklung
Erneuerbarer Dezentraler Energiesysteme
Faktenblatt zur Entwicklung erneuerbarer,
dezentraler Energiesysteme
210805_ta_umschlag_FEEBD_a4.indd
A1237637_Kurzbericht_A4.indd 1 1 06.08.21 15:09
06.08.21 11:01Rolle und Potenziale der Industrie im Kontext der Dekarbonisierung und Elektrifizierung Prof. Dr. Beat Wellig Hochschule Luzern – Technik & Architektur
Energiestrategie und Nettonull-Ziel
Atom-Ausstieg umsetzen… … und Klimaziele erreichen.
Erhöhung der Energieeffizienz, Umstieg auf erneuerbare Energien und Realisierung von Negativ-Emissionen
Folie 17, 06.09.21SCCER – Efficiency of Industrial Processes - Entwicklung von Innovationen zur Reduktion des Energiebedarfs und der CO2-Emissionen der Schweizer Industrie - Hauptthemen: 1) Implementation of Industrial Energy Efficiency 2) Energy Efficiency (direct) 3) Process Efficiency (indirect) 4) Wastewater Management - Koordination der Energieforschung zum Nutzen der Schweizer Industrie Folie 18, 06.09.21
Rolle der HSLU: “Implementation of Industrial Energy Efficiency”
- Energieeffizienz-Massnahmen und Integration von erneuerbaren Energien
- Entwicklung von Methoden und Tools für die praktische Anwendung, z.B. Pinch-Analyse für nicht-
kontinuierliche Prozesse, Speicher-Integration, Energie-Module für Datenextraktion
- Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis, Wissens- und Technologietransfer, Weiterbildung
Pinch-Analyse Lackieranlage Energie-Modul Solarenergie Integration und Umsetzung
- Optimales Anlagendesign
- 248 MWhth Solarenergie p.a.
- 20% Erdgas-Einsparung
- 50 t CO2-Reduktion p.a.
Folie 19, 06.09.21Wirtschaftliches Energieeffizienz-Potenzial der Schweizer Industrie 1) Potenzial Prozessintegration (Pinch-Analysen) Energieeinsparungen [1] mind. 3 TWh/a Reduktion CO2-Emissionen [2] 0.54 Mio. t CO2/a Netto-Einsparung pro reduzierte Tonne CO2 [3] 385 CHF/t CO2 2) Gesamt-Potenzial Energieeinsparungen [1] 7.7 TWh/a (18 %) Reduktion CO2-Emissionen [2] 1.37 Mio. t CO2/a Netto-Einsparung pro reduzierte Tonne CO2 [3] 330 CHF/t CO2 [1] Endenergieverbrauch Industrie rund 42 TWh/a, davon 23 TWh/a für Prozesswärme [2] CO2-Emissionen Industrie rund 8.2 Mio. t CO2-eq/a, Schweiz total 46.2 Mio. t CO2-eq/a [3] für eine ökonomische Lebensdauer von 10 Jahren, statisch berechnet Folie 20, 06.09.21
BFE-Programm «SWiss Energy research for the Energy Transition» – SWEET Decarbonisation of Cooling and Heating in Switzerland – DeCarbCH (2021-2028) - Dekarbonisierung der Wärme- und Kälte- erzeugung in der Schweiz bis 2050 - Erarbeitung der Grundlagen für negative CO2-Emissionen - Aktivitäten HSLU: - Thermische Netze (Stefan Mennel) - Speicherung (Jörg Worlitschek) - Industrieprozesse (Beat Wellig) www.sweet-decarb.ch Folie 21, 06.09.21
Dekarbonisierung der Industrie Drei Thesen zu einer 100% erneuerbaren Energieversorgung: - Elektrifizierung der Prozesswärme nimmt eine Schlüsselrolle ein. - Verbrennungsprozesse sind ausschliesslich für Hochtemperaturprozesse reserviert. (z.B. Biomasse, Biogas, H2, Abfälle) - Flexibilität und Speicherung sind zentrale Systemelemente. Folie 22, 06.09.21
Dekarbonisierung der Industrie
Energiebedarfsprofil für Subsektor “Fleischverarbeitung”
Prozessintegration als Basis: nach Umsetzung der Energieeffizienz-Massnahmen:
- Ausschöpfen der Effizienzpotenziale
- Erstellung von Energiebedarfsprofilen auf
Unternehmens- und Sektorebene
- Entwicklung von Werkzeugen zur Integration
von erneuerbaren Energien und Negativ-
Emissionstechnologien (NET)
Folie 23, 06.09.21Dekarbonisierung der Industrie
Energiebedarfsprofil eines
Milchverarbeitungsbetriebs
Elektrifizierung als Schlüssel zur Dekarbonisierung: (sog. Grand Composite Curve)
«Retrofit for cooler hot utility and hotter cold utility»
eröffnet grosse Potenziale für mehr Energieeffizienz und
erneuerbare Energien!
World Café:
- Haben Sie konkrete Wünsche, Erwartungen oder
Projektideen?
- Benötigen Sie bestimmte Werkzeuge (Analyse,
Lösungsfindung, Bewertung)?
- Sind Sie an bestimmten Technologien interessiert?
Folie 24, 06.09.21Methodik zur Bewertung der Multiple Benefits von Energieeffizienzmassnahmen Richard Lüchinger Hochschule Luzern – Technik & Architektur
Multiple Benefits
«Zusatznutzen» von Energieeffizienzmassnahmen
§ Was? Multiple Benefits (auch «non-energy benefits») sind positive, nicht
energetische Effekte die zusätzlich zu Energieeinsparungen auftreten
können.
§ Warum? Amortisationszeiten erscheinen oft ungünstig, da idR. EE-
Investitionen nicht einer Vollkostenrechnung unterzogen werden.
§ Wie? Standardisierte Bewertungsmethode zur Identifizierung,
Quantifizierung und Monetarisierung von Multiple Benefits.
Folie 26, 06.09.21Multiple Benefits
Beispiele für «Zusatznutzen» von Energieeffizienzmassnahmen
Energieeinsparung Beispiele für Multiple Benefits
Emissionsreduktion ü Verbesserte Öffentlichkeitswirkung
ü Höherer Erfüllungsgrad von Zielvereinbarungen
Zusätzliche ü Reduktion des Wartungsbedarfs
positive Effekte ü Reduktion der Personalkosten
(Multiple Benefits) ü Reduzierter Überschuss/Abfall
ü Tiefere Lagerhaltungskosten
ü Reduktion von Stillstandzeiten
ü …
Über 70 mögliche
Multiple Benefits
Folie 27, 06.09.21Multiple Benefits Analyse
Allgemeines Vorgehen
1. BASIS SCHAFFEN 2. MULTIPLE BENEFITS ANALYSE 3. AUSWERTUNG
Charakterisierung der
EE-Massnahme Identifikation der Multiple Benefits
Analyse betroffener Investitionsanalyse unter
Prozesse Datenerhebung
Berücksichtigung der
Multiple Benefits
Analyse betroffener Qualitative
Geschäftsbereiche Bewertung Quantifizierung
Betroffene Mitarbeiter Monetarisierung
Folie 28, 06.09.21Baustoffzentrum Olten/Zofingen (BOZ)
Ausgangslage
Amortisationszeiten
über 4 Jahre werden
Folie 29, 06.09.21 oft nicht akzeptiertBaustoffzentrum Olten/Zofingen (BOZ) Multiple Benefits quantifizieren Folie 30, 06.09.21
Baustoffzentrum Olten/Zofingen (BOZ) Multiple Benefits quantifizieren Folie 31, 06.09.21
Baustoffzentrum Olten/Zofingen (BOZ) Neuberechnung der Wirtschaftlichkeit Folie 32, 06.09.21
Status Quo und Nächste Schritte
Entwicklung MB-Tool
Status Quo:
- MB als Strategie zur Erhöhung der Umsetzungsrate von Energieeffizienzmassnahmen (EEM)
anerkannt
- Verbesserung des Business Cases von EEM (Reduktion der Amortisationszeit von bis zu 85%)
- Standardisierte Methode zur Identifizierung, Quantifizierung und Monetarisierung von MB entwickelt
- Veröffentlichung der MB-Methodik in SN Applied Sciences 2, 270*
- 13 Fallstudien durchgeführt
- MB-Guideline erstellt
Nächste Schritte:
- Weitere Fallstudien
- Entwicklung eines webbasierten MB-Tools
* Wagner, C., Obermeyer, M., & Lüchinger, R. (2020). A methodology for the assessment of multiple benefits of industrial energy efficiency measures.
SN Appl. Sci. 2, 270. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2071-2
Folie 33, 06.09.21Rolle der Bioenergie im erneuerbaren, dezentralen Energiesystem Prof. Dr. Thomas Nussbaumer Hochschule Luzern – Technik & Architektur
Bioenergie: Umwandlung von Biomasse zu Nutz- oder Endenergie:
1. Wärme
2. Kraft (Elektrizität)
3. Treibstoff
Biomasse: .. durch Fotosynthese .. erzeugtes organisches Material,
das nicht über geologische Prozesse verändert wurde
(BAFU 2021, Ressourcenpolitik Holz 2030)
als Energieträger:
1. Energieholz
2. Biogene Abfälle
a) brennbar: (Wassergehalt < 60 %):
- Papier, Karton, Textilien usw.
- Rückstände aus Landwirtschaft und Nahrungskette
a) vergärbar: Gülle, Klärschlamm, Rüstabfälle u.a. (Wassergehalt > 60 %)
Folie 35, 06.09.21Sonne
+ CO, (CxHy)gas (VOC)
Biomasse
(C-Kreislauf durch
Fotosynthese und Cs, (CxHy)s
Oxidation)
CO2 PM10
Salze
hn
NOx
Cfix
C Nutzwärme
Ca, K, Cl, P, N...
Asche*
CaO, KCl, P… *Nutzung der Asche als Mineralstoff im Boden wird durch
Akkumulation von Schadstoffen eingeschränkt
Folie 36, 06.09.21 s: solid
PM10: Feinstaub < 10 MikrometerSituation Welt Hydro
Wasser Uran
Nuklear
4%
6% 3%
6%
Biomasse
Biomasse
11%
12% 11.4% Wärme
0.3% Elektrizität
Weltenergieverbrauch
Wind 0.5% Kuchen Biomasse 3
Erneuerbare 6%
Solar 0.2%
Sonne, Wind Energien 17% %
Erdöl
Erdöl
& Geo
Geo 1%
0.2% 32%
35%
Erdgas
Erdgas
FossileEnergieträger
Fossile Energieträger 77%
80% 1. Wärme
21%
20%
2. Kraft
3. Treibstoff
Kohle
Kohle
25%
24%
Primärenergie / Weltenergieverbrauch:
Weltenergieverbrauch nach EnergieträgernBiomasse 0.25 (?)
[World Energy Council 1995] Solarstrahlung 5000
Folie 37, 06.09.21
[REN 21, 2014: Renewables 2014 Global Status Report,
Paris REN 21 Secretariat ISBN 978-3-9815934-2-6]Situation Schweiz
Biomasse heute ca. 9% künftig < 15% des GEV
Weltenergieverbrauch Kuchen Biomasse
Holz Biogene Abfälle
Vergärbar Fest:
6% GEV 1.5% GEV Papier, Textilien,
Potenzial 7%-10% GEV Potenzial 4% GEV (u.a. KVA), landw. R.
Biomasse ist begrenzt auf ca. 15 % des heutigen GEV und muss deshalb
1. sparsam und effizient genutzt werden (was für Solarstrahlung nicht gilt) und
2. klug eingesetzt werden:
- für maximale Substitution nicht-erneuerbarer Ressourcen
bzw. maximale Reduktion fossiler THG (CO2 , CH4 , N2O , .. ) und
- und minimale Umweltbelastung an Feinstaub, VOC, NOX, ..
Folie 38, 06.09.21Forschungsthemen: 1. Wirkungsgraderhöhung
2. Schadstoffminderung
3. Nutzung anspruchsvoller Brennstoffe
Folie 39, 06.09.21Optimierung der Feststoffkonversion für variable Brennstoffe
durch Experimente und Modellierung
SCHMID
40, 06.09.21
Folie
[G. Barroso, S. Roth, T. Nussbaumer, Energy 174 (2019) 897–910]Strömungsoptimierung zur Schadstoffminderung
mit CFD .. und PIV
41, 06.09.21
Folie
[Baillifard & Nussbaumer, Holzenergie-Symposium 2008] [Schwingruber, Horat, Nussbaumer, Holzen.-Symp. 2014]Prozessoptimierung zur Nutzung von Getreiderückständen und Holz
für Prozesswärme (300°) für Backprozesse
Methode zum Monitoring der Abgasreinigung:
(Elektroabscheider mit Kennfeld-Analyse)
COOP Schafisheim, Grossbäckerei und Verteilzentrale
Gesamtinvestition 600 Mio. CHF
Energiezentrale mit 2.9 MW Biomasse 10 Mio. CHF
42, 06.09.21
Folie
[Weinhofer, Hennemann & Nussbaumer, 14. Holzenergie-Symposium, Zürich 16.9.16] [Lauber & Nussbaumer, 13. Holzenergie-Symposium, Zürich 12.9.14]Verbrennungskonzepte für aschereiche Brennstoffe < 500 kW: Schneckenfeuerung (F&E)
43, 06.09.21
Folie
[G. Barroso, L. Hediger, T. Nussbaumer, Fuel 254 (2019) 115672]
Partner: SCHMID AG energy solutionsQualitätskontrolle des Brennstoffs und Verbrennungsregelung:
Kontinuierliche Feuchtigkeitsmessung von Holzschnitzeln
Folie 44, 06.09.21
Laborprüfstand für Feuchtesensoren. Hochschule Luzern, FG Bio 2020Qualitätsverbesserung von Energieholz durch Trocknung mit Abwärme z.B. von WKK)
Modellierung Bandtrockner und Laborversuche für Messdaten
Basiseinstellung mit konstantem Luftvolumenstrom führt zu grossen Gradienten am Trockneraustritt (ohne Rückführung) und damit geringer Effizienz
Sukzessive Abnahme der Luftmenge verringert Gradienten und erhöht Effizienz
Wassergehalt
45, 06.09.21
Folie
[D. Suter, PAIND 2018, HSLU]
[J. Gisler, PAIND 2019, HSLU]Vision zur Nutzung: 1. Prozesswärme
2. Wärme-Kraft-Kopplung
+ thermische Netze
3. Holz als Saisonspeicher
Folie 46, 06.09.21Vision: 100% erneuerbare Wärmeversorgung
Szenario zum Ersatz von Atomstrom nach C. Bach, EMPA 2018
25 TWh/a PV = 50% der nutzbaren Dachflächen
Sommer-/Winter-Verschiebung:
- Speicherseen ? -> begrenzt
- PtX ? -> ineffizient und teuer
- Holz als Saisonspeicher ?
10 TWh/a
Überschuss im Sommer Abschätzung T.N. für 2050: 25 TWh/a
Import (Manko) im Winter mit 10 Mio. Personen und
Folie 47, 06.09.21 PV-Ertrag 125-175 kWh/m2 a (Eta 12-15%) =
Quelle: [C. Bach, Die post-fossile Mobilität, EMPA, 2018] 14 m2 bis 20 m2 PV pro PersonVision: 100% erneuerbare Wärmeversorgung
Ansatz: Kombination von PV-betriebenen Wärmepumpen und Holzheizungen
und Integration in thermische Netze
Prognose nach [Eicher, 15. Holzenergie- 39 TWh/a
Symposium, 14.09.2018]
Potenzial Energieholz nach [WSL 2017] 20 TWh/a
(Mittel von Min/Max)
Folie 48, 06.09.21
[T. Nussbaumer, HSLU 01.09.2021]Vision: 100% erneuerbare Wärmeversorgung
Ansatz: Kombination von PV-betriebenen Wärmepumpen und Holzheizungen
und Integration in thermische Netze
29 TWh/a PV für 10 Mio. Einwohner
Holz+WP = 100% Beispiel-Betrieb
n
W oc he
Ho lz 10
Folie 49, 06.09.21
[T. Nussbaumer, HSLU 01.09.2021]Vision: 100% erneuerbare Wärmeversorgung
Ansatz: Kombination von PV-betriebenen Wärmepumpen und Holzheizungen
und Integration in thermische Netze
10 Wochen < 27% der PV-
Spitzenlast Produktion genügt
Winter für 42 Wochen und
Folie 50, 06.09.21
[T. Nussbaumer, HSLU 01.09.2021]THC
Bioenergie kann einen Beitrag leisten zur erneuerbaren, dezentralen Energieversorgung,
dieser ist aber begrenzt auf ca. 15%.
Biomasse ist so zu nutzen, dass die anderen EE und v.a. die Solarenergie ergänzt
werden. Dazu sind auszunutzen:
- der hohe Exergiegehalt
- die Saison-Speicherfähigkeit.
Solange fossile Energien in stationären Anlagen für Wärme und Strom eingesetzt werden
(sicher bis nach 2035), ist Biomasse am effektivsten für
1. Prozesswärme > 150..200°
2. Wärme-Kraft-Kopplung (für Band- und Winterstrom)
3. Spitzenlast-Wärme in thermischen Netzen kombiniert
mit Wärmepumpen sowie Solarstrom und anderem erneuerbaren Strom.
Zur Dekarbonisierung der Mobilität besteht zusätzlicher Bedarf
- an erneuerbarer Elektrizität (für Personen-Bodentransport) und
- an erneuerbaren Treibstoffen für Flugverkehr und Boden-Schwertransport,
wozu mittelfristig Biotreibstoffe (BtL, CH4, H2) und PtG/PtL notwendig werden.
Langfristig bietet Biomasse CCS Potenzial zur CO2-Reduktion aus der Atmosphäre.
Folie 52, 06.09.21Verdankung
Bundesamt für Energie
Bundesamt für Umwelt
Schweizerischer Nationalfonds
Innosuisse und SCCER Biosweet
Kantone LU, ZH, AG, ..
Industriepartner: Schmid, Tiba, Meister, Liebi, Sigmatic, Müller, AXPO, COOP, ..
Folie 53, 06.09.21Rolle und Relevanz thermischer Speicher im Kontext der Energiestrategie 2050 Prof. Dr. Jörg Worlitschek Hochschule Luzern – Technik & Architektur
SCCER Heat and Electricity Storage
Storage of Storage of H2 Production & Catalytic &
electrical Electrocatalytic
thermal energy Storage
energy CO2 Reduction
Haselbacher Novak Züttel Coperet
Haussener Kovalenko Sivula Dyson
Barbato Fromm Girault Broekmann
Rommel Villevieille Laurenczy Schmidt
Worlitschek Battaglia
Fuerst
Baldini
Patel Worlitschek
Assessment of Schmidt
Bauer
Energy Storage WP 5
Girault Friedl Jansohn Züttel
WP 1 WP 2 WP 3 WP 4
FolieThe effect of climate change on heating and cooling demand
Heating Degree Days (18.3°C)
-11%
-27%
+730%
+100%
Heating Demand Cooling
2020: Start planning 2020: Start planning
1995: Climate norm data 2075: Stop 1995: Climate norm data 2075: Stop
2025: Start operating 2025: Start operating
Folie 58Iden8fica8on of building (model) parameters from smart meter data
Aim: Find model parameters to heating demand time series
Extracted parameters from 100+ buildings
Folie 59SCCER Heat and Electricity Storage
Storage of Storage of H2 Production & Catalytic &
electrical Electrocatalytic
thermal energy Storage
energy CO2 Reduction
Haselbacher Novak Züttel Coperet
Haussener Kovalenko Sivula Dyson
Barbato Fromm Girault Broekmann
Rommel Villevieille Laurenczy Schmidt
Worlitschek Battaglia
Fuerst
Baldini
Patel Worlitschek
Assessment of Schmidt
Bauer
Energy Storage WP 5
Girault Friedl Jansohn Züttel
WP 1 WP 2 WP 3 WP 4
FolieLong term storage – the challenge
2'000
[CHF/m 3]
Tank (TTES)
1'800 Pit (PTES)
m3 water-equivalent [CHF/m3]
STES for buildings Borehole (BTES)
1'600 1Ꞌ000 CHF/m3
1'400
1'200
1'000Long term storage - Pilot plant of a new type of seasonal thermal energy storage
Increased capacity!
FolieShort term storage – Latent Storage Technologies studied
Increased Power!
Research
Market Readiness
HEX immersed in PCM Macro-Encapsulated PCM Phase Change Dispersions Direct Contact
Waser, Remo et al., Solar Energy 200 (2018). Delgado-Diaz, William, et al., Applied Sciences 10(16) Fischer, Ludger, et al., International Journal of
Refrigeration 119 (2020). Hegner, Lukas et al., Energies 14(2) (2021).
(2020).
Stamatiou, et al., Journal of Energy Storage 20 Krimmel Stefan et al., International Journal of
Spin-off: Cowa Thermal Solutions AG Fischer, Ludger, et al., Applied Thermal Engineering
(2018). Mechanical Engineering & Applications 83 (2018).
147(25) (2018).
FolieShort term storage – Spin Off from Research
Capacity increased by factor 3!
FolieSCCER Heat and Electricity Storage - where are we now?
Storage of Storage of H2 Production & Catalytic &
electrical Electrocatalytic
thermal energy Storage
energy CO2 Reduction
Haselbacher Novak Züttel Coperet
Haussener Kovalenko Sivula Dyson
Barbato Fromm Girault Broekmann
Rommel Villevieille Laurenczy Schmidt
Worlitschek Battaglia
Fuerst
Baldini
Patel Worlitschek
Assessment of Schmidt
Bauer
Energy Storage WP 5
Girault Friedl Jansohn Züttel
WP 1 WP 2 WP 3 WP 4
FolieCompetence Center Thermal Energy Storage
Increasing Power and Capacity
Our Team 2013
Ludger Simon Damian Jörg
Fischer Maranda Gwerder Worlitschek
FolieCompetence Center Thermal Energy Storage
Increasing Power and Capacity
Our Team 2021
Braulio Robert Ludg William Oliver Jörg
Sebastian Matthias Fellman
Barahona Beaufait er Delgado Worlitsche
Ammann Berger n
Fisch k
er
Robert Reto Adina Stefan Janine Roger
Roger Gandia Damian
Hendr Hochul Krimm Leiggener Zimmermann
Buck Gwerde
y i el
r
Jorge
Martinez Anastasia Lukas
Esther Willy Andre Adrian Lukas
Garcia Stamatiou Roth
Linder Villasm as Müller Müller
il Melillo
Eva Louis Patri Marcel Benjamin Poppy
Simon Rebecc
Odermat Schibli ck Troxler Schroetele O’Neill
Marand a
t Meye a Ravotti r
r
Helene
Philip David Silvan Rem
Sperle
p Schiffmann von o
Schü Arx Was
tz er
FolieSieben Jahre SCCER Rückblick und Ausblick aus Sicht der Energieforschung an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur Mittwoch, 1. September 2021 15.00–18.30 Uhr
World-Café (Teil II): Digitalisierung, Klima, Dekarbonisierung und Vernetzung – gemeinsam in die Energiezukunft - Tisch I – NTN Innovation Booster «Energy Lab»: Frische Ideen, unkomplizierte Förderung Ludger Fischer, Hochschule Luzern - Tisch II – SWEET-Projekt «DeCarbCH»: Dekarbonisierung des Heizens und Kühlens Beat Wellig, Hochschule Luzern - Tisch III – Leitfaden «Smart Energy Management at Home»: Gemeinsam forschen Andrew Paice, Hochschule Luzern - Tisch IV – Digitale und resiliente Energiesysteme Antonis Papaemmanouil, Hochschule Luzern - Tisch V – Pilotprojekt «Energiemodellregion»: Für eine vernetzte, regionale Energiezukunft Christoph Imboden, Hochschule Luzern Folie 69, 06.09.21
Sieben Jahre SCCER Rückblick und Ausblick aus Sicht der Energieforschung an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur Mittwoch, 1. September 2021 15.00–18.30 Uhr
Sie können auch lesen
