Thermische Netze für eine fossilfreie Wärme- und Kälteversorgung

Die Forschungsgruppe Thermische Netze der HSLU entwickelt zukunftsfähige Lösungen für die Planung, Auslegung und den Betrieb von thermischen Netzen zur Bereitstellung von Wärme und Kälte. Das Spektrum reicht dabei von klassischen Fernwärmenetzen bis hin zu Anergienetzen.

Die zwei übergeordneten Schwerpunkte der Gruppe – System Design sowie Regelstrategien & Betriebsoptimierung – werden gezielt zusammengedacht und aufeinander abgestimmt, da die optimale Auslegung eines thermischen Netzes dessen späteren Betrieb voraussetzt. Dabei spielen die Integration thermischer Energiespeicher sowie die Sektorkopplung eine zentrale Rolle, um die Flexibilität des Energiesystems zu erhöhen und wirtschaftliche Synergien gezielt zu nutzen.

Zum Einsatz kommen physikalisch basierte Modellierung und Simulation, datengestützte Methoden sowie Machine Learning. Ziel ist es, komplexe Wechselwirkungen realitätsnah abzubilden und Lösungen zu entwickeln, die direkt in die Praxis übertragen werden können.

Forschungthemen

System Design

Im Bereich System Design wird die Auslegung und Integration von unterschiedlichen Technologien in thermische Netze untersucht. Dazu gehören Fragestellungen zu Netztopologien, zur Einbindung unterschiedlicher Wärme- und Kältequellen (z. B. Geothermie, Abwärme aus Rechenzentren), zur Integration thermischer Energiespeicher sowie zur Sektorkopplung mit beispielsweise Power-2-Heat Systemen. Ergänzend analysieren wir ökonomische Aspekte über den gesamten Lebenszyklus.

Regelstrategie und Betriebsoptimierung

Der Schwerpunkt Regelstrategien und Betriebsoptimierung adressiert den effizienten, robusten und flexiblen Betrieb thermischer Netze. Im Fokus stehen die Entwicklung und Bewertung von Regel- und Betriebsstrategien, datenbasierte Analysen, Monitoring- und Prognosemethoden sowie die kontinuierliche Optimierung des Anlagen- und Netzbetriebs. Ziel ist es, thermische Netze hinsichtlich Betriebskosten und Emissionen optimal zu betreiben.

Forschungsmethoden

Modellierung & Simulation 

Der Schwerpunkt Modellierung & Simulation bildet die methodische Grundlage unserer Arbeiten. Wir entwickeln und nutzen physikalisch basierte sowie datengetriebene Modelle zur Abbildung thermischer Netze und gekoppelter Energiesysteme.

Laborinfrastruktur

Ein zentrales Element unserer Forschungsinfrastruktur ist das NODES Lab, eine experimentelle Forschungs- und Testumgebung für dezentrale thermische Energiesysteme. Es dient insbesondere der Validierung neuer Konzepte, der Erprobung innovativer Regelansätze sowie der experimentellen Absicherung von Simulationsmodellen.

Forschungsprojekte

DeCarbCH – DeCarbonisation of Cooling and Heating

Thermal networks for heating and cooling are essential for the energy transition and the rapid decarbonization of the building stock.

INTERSTORES

INTERSTORES promotes the full-scale realisation of two different variants for seasonal thermal energy storage (STES). Two demonstrators address one crucial concept of versatile STES solutions in Europe’s future energy systems.

Publikationen

Mitarbeiter