Assessment Thermischer Energiespeichersysteme Analyse, Modellierung und Prototyping optimaler Anlagen

Thermische Energiespeicher können in verschiedener Form in diversen Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Innerhalb des CC TES wird unter anderem untersucht, welche thermische Speichertechnologien sich in Gebäuden, Quartieren, thermischen Netzen oder überregional idealerweise einsetzen lassen. Ausschlaggebend für die in Frage kommende Speichertechnologie sind der Energiebedarf des Gebäudes, des Quartiers, der Gemeinde, sowie der zur Verfügung stehende Platz und das Budget. Das CC TES forscht bei der richtigen Einstellung der Parameter, um optimale Lösungen für die verschiedenen Einsätze von thermischen Speichern zu finden. Darüber hinaus betrachtet das CC TES die Bedeutung von thermischen Speichern zur Bereitstellung von Flexibilität im Elektrizitätsnetz.

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Digitalisierungsbestrebungen von Energieversorgungsunternehmen (Stichwort: Smart-Meter Roll-out), Komponentenhersteller und der öffentlichen Hand (Stichwort: Datenhub) sorgen dafür, dass immer mehr Messdaten aus Energiesystemen verfügbar sind. Quellen dafür sind aber nicht nur Netzbetreiber mit Smart-Metern, sondern auch einzelne Geräte (z.B. Wärmepumpen), Gebäude (z.B. Monitoring für Minergie-Standards) und sogar Quartiere (z.B. ZEV-Abrechnungen (Zusammenschluss für Eigenverbrauch)) und ganze Gemeinden. Bisher werden diese Daten vor allem aber für Abrechnungszwecke oder zur Visualisierung von Messwerten auf firmeneigenen Webseiten und Smartphone-Apps genutzt. In unsere Forschung entwickeln wir Verfahren, um neue Anwendungsfelder und Nutzungsmöglichkeiten für Energiesystemdaten zu eröffnen, sowie fehlende Daten zu schätzen. Dabei beschäftigen wir uns mit allen vier Stufen der Energiedaten: Akquisition, Aggregation, Analyse/Interpretation, Visualisierung.

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Heutzutage gibt es viele verschiedene, kommerzielle Modellierungs-Programme für die unterschiedlichsten Bedürfnisse und Anwendungen. Jedoch liegt der Komponente thermischer Speicher oft ein stark vereinfachtes physikalisches Model zu Grunde, die zeitliche und temperaturabhängige Effekte nicht ausreichend berücksichtigen. Aus diesem Grund benützen wir unsere hauseigenen Modelle für die Auslegung und Entwicklung von Systemen mit integrierten thermischen Speichern. Diese werden nach dem neuesten Stand der Forschung stetig weiterentwickelt und verbessert. Das ermöglicht uns, Systeme möglichst realitätsgetreu abzubilden und so unsere hohen Anforderungen und Ansprüche zu erfüllen.

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Unser Fokus liegt auf der Entwicklung neuer Wärme- und Kältespeicher sowie der Bewältigung zentraler Herausforderungen wie der Systemintegration, Materialoptimierung und einer effizienten Steuerung. Dafür bauen und testen wir Prototypen verschiedener Speichertechnologien, führen umfassende Messungen zur Validierung von Simulationsmodellen durch und setzen Demonstrationsanlagen ein, um die Praxistauglichkeit neuer Konzepte zu evaluieren. Unsere Forschung und Entwicklung orientieren sich an den spezifischen sozialen, politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen der Schweiz, um tragfähige und zukunftssichere Speicherlösungen zu schaffen. Dabei berücksichtigen wir nicht nur technische Anforderungen, sondern auch regulatorische Vorgaben und gesellschaftliche Aspekte, um eine breite Akzeptanz und eine erfolgreiche Implementierung unserer Technologien zu gewährleisten.

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