Zweck und Hintergrund
Im Einklang mit der Energiestrategie 2050 der Schweiz befasst sich das NODES Lab mit dem Übergang von zentralisierten zu dezentralen Energieversorgungssystemen. Da erneuerbare Energiequellen lokal und verteilt verfügbar sind, gewinnen eine verstärkte energetische Vernetzung sowie neue Konzepte auf Quartiers- und Arealebene zunehmend an Bedeutung.
Ein besonderer Fokus liegt auf der integrativen Kopplung von thermischen und elektrischen Energiesystemen. Durch die Verbindung von Zusammenschlüssen zum Eigenverbrauch (ZEV) und lokalen Elektrizitätsgemeinschaften (LEG) mit thermischen Infrastrukturen entstehen Multi-Energy-Grids, die eine koordinierte Nutzung verschiedener Energieträger ermöglichen. Dadurch lassen sich der Eigenverbrauch von Photovoltaik optimieren, Vorteile dynamischer Tarife nutzen und gleichzeitig die Stabilität der elektrischen Netze unterstützen.
NODES-Testanlage
Im Kern des NODES Lab befindet sich ein Niedertemperaturnetz mit einer Leistung von 40 kW. Die Anlage bildet als vereinfachte, kleinskalige Infrastruktur reale Energiesysteme durch den Einsatz von Wärmetauschern, Energiequellen und -senken sowie Speichereinheiten ab. Dabei können unterschiedliche hydraulische Konzepte, wie Ring- oder lineare Strukturen in uni- und bidirektionaler Ausführung, untersucht werden. Zudem ermöglicht das System die Bereitstellung von Wärme und Kälte für verschiedene Anwendungsszenarien.
Forschungsschwerpunkte
Das NODES Lab wird eingesetzt, um:
- Simulationsmodelle für thermische Netze inklusive Hydraulik unter realistischen Betriebsbedingungen zu validieren
- Neue Konzepte für thermische Vernetzung und Multi-Energie-Systeme (Sektorkopplung) zu entwickeln und zu testen
- Komponenten, Regelstrategien und die Systemeffizienz zu untersuchen
- Hardware-in-the-Loop-Experimente durchzuführen, die in realen Projekten nicht sicher umgesetzt werden können
Durch die Kombination experimenteller Ergebnisse mit Simulationsmodellen ermöglicht das Labor realitätsnahe Analysen des hydraulischen Verhaltens, der Energieeffizienz und der Betriebsstrategien dezentraler thermischer Netze.
Praxisrelevanz
Erkenntnisse aus dem NODES Lab werden direkt in reale Infrastrukturen und Pilotprojekte übertragen. Die Anlage fungiert als «Rapid-Prototyping»-Plattform und reduziert Entwicklungsrisiken, Kosten und Zeitaufwand. Sie unterstützt Planerinnen und Planer, Forschende sowie Industriepartner bei der Auslegung effizienter, zuverlässiger und zukunftsfähiger dezentraler thermischer Energiesysteme. Darüber hinaus wird das NODES Lab aktiv in der Aus- und Weiterbildung eingesetzt. Die Testanlage ist in die Bachelor- und Masterlehre sowie in die Weiterbildung integriert und ermöglicht praxisnahes Lernen an realen Systemen. Ergänzend werden gezielte Schulungen und Workshops für Studierende, Fachpersonen und Industriepartner angeboten, um die Verbindung zwischen Forschung, Lehre und Praxis zu stärken.
