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Aktuelle Projekte des SPF (Auswahl)

Mit einer Auswahl an laufenden Projekten möchten wir Sie über unsere aktuellen Themen informieren. Sollten Sie dabei mögliche Synergien mit Ihren eigenen Aktivitäten entdecken, können Sie sich gerne mit uns in Verbindung setzen.

Bitte beachten Sie, dass aus Vertraulichkeitsgründen nur Projekte mit öffentlichem Charakter aufgeführt sind. Arbeiten mit und für privatwirtschaftliche Auftraggeber unterliegen in der Regel der Geheimhaltung.

Siehe auch abgeschlossene Projekte.

cpExakt – Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität von Wärmeträgerfluiden

Im Projekt cpExakt wurde eine Messapparatur entwickelt, welche die Bestimmung der Wärmekapazität von Wärmeträgerfluiden mit einer Genauigkeit von ± 0.3 – 0.5 % erlaubt. Damit ist diese Messmethode sehr viel genauer als heute übliche Verfahren wie zum Beispiel DSC (Differential Scanning Calorimetry), welche mit Messunsicherheiten von ± 3 – 5 % behaftet sind.

Genauere Stoffwerte schaffen Vertrauen in die eingesetzten Produkte, und sind unabdingbar für ein Monitoring der Energiebilanzen von Wärme- und Kälteanlagen.

SPF-Ansprechpartner

ErrEnEff – Nutzen und Einfluss der Einzelraumregelung auf den Raumwärmebedarf von Niedrigenergiehäusern

In der Schweiz kann bei Gebäuden mit Fussbodenheizung und Heizungsvorlauftemperaturen unter 30 °C auf eine Einzelraumregelung verzichtet werden. Begründet wird dies mit dem sogenannten "Selbstregeleffekt". In der Masterarbeit von Igor Mojic (Teil 1) wurde der Einfluss der Einzelraumregelung anhand von dynamischen Simulationen eines Einfamilienhauses mit einer Luft-Wasser Wärmepumpenheizung am Standort Zürich untersucht. Das Ziel war es herauszufinden ob der "Selbstregeleffekt" bei Niedrigenergiehäusern und dem aktuellen Stand der Technik weiterhin als ausreichende Begründung gilt für den Verzicht von Einzelraumregelungen. Aufbauend auf der Masterarbeit wurde in Absprache mit dem AWEL Zürich weiterführende Untersuchungen durchgeführt und in einem separaten Bericht beschrieben (Teil 2).

Dieses Projekt wurde unterstützt durch das AWEL Zürich, Abteilung Energie.

SPF-Ansprechpartner

Schlussbericht Masterarbeit (Teil 1, PDF)
Schlussbericht (Teil 2, PDF)

Slurry-HP – Machbarkeitsstudie zum Einsatz von Eisbrei-Wärmepumpen in solar unterstützen Heizungsanlagen

The goal of the present project is to analyse the technical and economic feasibility of a solar-ice system based on a super-cooling slurry heat pump. The system should achieve higher electricity savings and overall system performance with a comparable return on investment with respect to state-of-the-art ground source heat pump and solar-ice solutions. The anticipated efficiency increase is based on the super-cooler heat exchanger which is always free of ice. The anticipated cost reduction is based on the use of very simple storage vessels that do not need build-in heat exchangers.

Slurry-HP wird unterstützt durch das Bundesamt für Energie (BFE).

SPF-Ansprechpartner

ImmoGap – Einfluss der Kombination aus Nutzerverhalten und Gebäudetechnik auf den Performance Gap grosser Immobilien

In diesem Projekt werden Mehrfamilienhäuser welche die Planwerte für die Energiekennzahlen deutlich verfehlen analysiert und die Ursachen für die Verfehlung der Kennzahlen ermittelt. Es werden sowohl das Benutzerverhalten als auch die Hydraulik und Einstellung der Gebäudetechnik analysiert. Daraus werden anschliessend Handlungsoptionen für Planer und Behörden abgeleitet.

Dieses Projekt wird unterstützt durch das Bundesamt für Energie (BFE).

SPF-Ansprechpartner

SWSG – Machbarkeit solarunterstützter Wärmenetze im Kanton St.Gallen

Solarunterstützte Wärmenetze sind in Ländern wie Österreich, Deutschland und Schweden bereits weit verbreitet, und erleben in Dänemark im Moment einen regelrechten Boom. Dabei wurden schon solare Wärmegestehungspreise von unter 5 Rp/kWh erreicht. In der Schweiz gibt es jedoch höchstens eine Hand voll kleinere Anlagen, die sich meist auf die Versorgung weniger Gebäude beschränken. Mit der Machbarkeitsstudie solarunterstützte Wärmenetze sollen alle vom Kanton St. Gallen geförderten Wärmenetze im Hinblick auf die Machbarkeit und das Kosten – Nutzen Verhältnis einer solaren Unterstützung untersucht werden.

Dieses Projekt wird unterstützt durch den Kanton St.Gallen und das Bundesamt für Energie (BFE).

SPF-Ansprechpartner

Schlussbericht (PDF)

ReSoTech – Reduktion der Marktpreise solarthermischer Anlagen durch neue technologische Ansätze – Phase 1: Potenzialanalyse und Konzeptentwicklung

Die technischen Kostenreduktionspotenziale solarthermischer Anlagen werden durch die Erhebung und Analyse von Felddaten ermittelt. Relevante Reduktionspotenziale für Systemkomponenten sollen durch Erforschung und Einsatz neuer Technologien und Materialien genutzt werden. Es werden Systemkonzepte mit reduzierten Kosten entworfen, welche die neuen Komponenten nutzen und bei Installation und im Betrieb eine minimale Fehleranfälligkeit haben.

Dieses Projekt wird unterstützt durch das Bundesamt für Energie (BFE).

SPF-Ansprechpartner

CombiVolt – Einfluss intelligenter Wärmepumpen auf Photovoltaikeigenverbrauch und auf das Stromnetz

Mehrere Anbieter entwickeln oder bieten bereits heute intelligente Wärmepumpen an, die Wärmepumpen mit Photovoltaik verbinden. Sie werben dabei sowohl mit erhöhtem PV-Eigenverbrauch, als auch mit Netzdienstleistungen für Energieversorgungsunternehmen. Im Projekt CombiVolt wird der Nutzen intelligenter Wärmepumpensteuerungen für beide, den PV-Eigenverbrauch und die Netzstabilität, mit Gesamtsystem-Labortests und Simulationen analysiert. Dabei werden die beiden Optionen thermischer Speicher und elektrischer Speicher zur Lastverschiebung einander vergleichend gegenübergestellt. Ausserdem werden sowohl heutige Tarife als auch künftig mögliche Entwicklungen von Strompreismodellen in Szenarien berücksichtigt.

CombiVolt wird vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.

SPF-Ansprechpartner

SCCER EIP – Industrielle Prozesswärme mit erneuerbaren Energiequellen

Um die Energiewende voran zu bringen hat die Kommission für Technologie und Innovation (KTI) sieben Kompetenzzentren SCCER (Swiss Competence Center for Energy Research) ins Leben gerufen. Eins davon, das SCCER EIP (Efficiency of Industrial Processes), setzt seinen Schwerpunkt auf die Fragestellung, wie die Industrie bei der Energieeffizienzsteigerung und Reduktion des CO2 Ausstosses unterstützt werden kann, um die Ziele der nationalen schweizerischen "Energiestrategie 2050" zu erreichen. Das SPF ist Teil dieses Konsortiums und unterstützt Industriepartner beim besseren Umgang mit Energieverbrauch durch Energieflussanalysen und Untersuchungen zur Integration von erneuerbaren Energiequellen zur Deckung des Bedarfs an industrieller Prozesswärme.

SPF-Ansprechpartner

FRESH NRG – Entwicklung eines kostengünstigen, optimierten Fresnel-Kollektors

Um den Stand der solaren Prozesswärme in der Industrie zu stärken, wird im Rahmen des EU Projektes FRESH NRG (Fresnel for Solar Heat with New Revceiver and Geometry) ein kostengünstiger Fresnel Kollektor entwickelt und optimiert, der einen Wirkungsgrad über 50% bei 250 °C erzielen soll. Die Kostenreduktion des Kollektors wird durch ein effizientes und einzigartiges Produktionssystem ermöglicht.  Durch die Optimierung der Geometrie und den Einsatz von Ultra-leichten Spiegeln wird der Transport und die Installation durch Modulare "plug-in" Komponenten vereinfacht. Das SPF überprüft dabei die optischen Eigenschaften und die Beständigkeit der Kollektorkomponenten, sowie die Leistung des Absorberrohrs bei Temperaturen bis zu 200 °C. Des Weiteren wird der Kollektor in Jordanien für die Wärme-/ Kälteerzeugung installiert und im Rahmen des Projektes vom SPF evaluiert.

SPF-Ansprechpartner

EvaSP – Evaluation solarer Prozesswärmesysteme

Das Interesse an solarer Prozesswärme für industrielle Anwendungen steigt weltweit. Für zukünftige Perspektiven und Realisierungen von weiteren Anlagen ist eine Zwischenbilanz des jetzigen Standes notwendig.

Im Rahmen des vom Bundesamt für Energie finanzierten Projektes namens EvaSP (Evaluation Solarer Prozesswärmesysteme) werden mehrere bereits erstellte Anlagen in der Schweiz energetisch und ökonomisch ausgewertet. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden eine Übersicht über den aktuellen Status der solaren Prozesswärme in der Industrie in der Schweiz ermöglichen. Auf Grund der Erkenntnisse werden Entscheidungshilfen für Unternehmer und Investoren in der Schweiz sowie Verbesserungsvorschläge für Anbieter und Planer erarbeitet.

SPF-Ansprechpartner

SolProof – Kompaktheit und Fehlerresistenz von solaren Heizsystemen auf dem Prüfstand

Durch die Konkurrenz mit der Photovoltaik um verfügbare Dachflächen und das Investitionskapital ökologisch denkender Hausbesitzer steht die Solarwärme unter Druck, die Kosten zu senken und die Systeme zu vereinfachen. In diesem Projekt soll gemeinsam mit Herstellern die Vereinfachung der Systeme und die Erhöhung der Resistenz gegen Installations- und Planungsfehler bei solaren Kombianlagen vorangetrieben und in einem Benchmark-Test im Labor überprüft werden. Die Test-Kriterien werden in einem Workshop mit den Herstellern festgelegt, und anschliessend auf Systeme verschiedener Hersteller angewendet. Gleichzeitig wird eine Vereinfachung des bewährten CCT Testverfahrens realisiert, und mit dem Test für Kompaktheit und Fehler-Resistenz kombiniert.

SolProof wird vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.

SPF-Ansprechpartner

High-Ice – Systementwicklung für hohe solarthermische Erträge mit Eisspeicher und Wärmepumpe

Im Rahmen des High-Ice Projektes wurde ein Heizungskonzept untersucht, welches aus Solarkollektoren, einer Wärmepumpe und einem Eisspeicher mit enteisbaren Wärmeübertragern als Hauptkomponenten besteht. Der Einfluss der Komponentengrössen von Eisspeicher und Kollektorfeld auf den Elektrizitätsverbrauch der Heizung wurde mit Simulationen in TRNSYS analysiert. Die Studie hatte zum Ziel, das Heizungskonzept auch unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten zu bewerten. Ein weiterer Teil des Projekts war die Entwicklung eines elastischen Wärmeübertragers aus EPDM-Gummi, der durch Aufblasen mechanisch enteist werden kann.

High-Ice wurde finanziell durch das Bundesamt für Energie (BFE) unterstützt.

SPF-Ansprechpartner

Schlussbericht (PDF, Englisch)

IceEx – Analyse von Wärmetauscher-Konzepten für Eisspeicher

Eisspeicher sind in Kombination mit Solarwärme und Wärmepumpen (Solar-Eis-Systeme) eine vielversprechende Technik für die Bereitstellung von Warmwasser und Raumwärme. Für das optimale Design der Eisspeicher, insbesondere der Wärmetauscher, sind jedoch noch viele Fragen offen. Im Projekt IceEx werden Wärmetauscher-Konzepte für Eisspeicher in Kombination mit Solarwärme analysiert. Auf dem Markt verfügbare oder kürzlich entwickelte Wärmetauscherkonzepte werden sowohl experimentell als auch simulationstechnisch untersucht um ein optimales Design zu finden. Transiente Jahressimulationen dienen der Bestimmung der Systemeffizienz über das ganze Jahr.

Dieses Projekt wird unterstützt durch das Bundesamt für Energie (BFE).

SPF-Ansprechpartner

ColourAge – Lebensdauerabschätzung von Solarabsorberschichten auf Aluminium

Im Projekt ColourAge wurden umfangreiche Untersuchungen zur Lebensdauerabschätzung von selektiven Solarabsorberschichten auf Aluminium durchgeführt. Der Einfluss von hoher Feuchtigkeit und von Kondensation von Wasser auf der Absorberoberfläche, welche zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften und zu Materialdegradationen führen können, wurden in Abhängigkeit von der Temperatur intensiv studiert. Für die Charakterisierung der Materialeigenschaften und zur Identifizierung der wichtigsten Degardationsmechanismen wurden spezifische Analysetechniken verwendet: XPS, TEM für die Untersuchungen von Oberfläche / Interface, EDX für die chemische Analyse sowie UV-Vis-NIR und FTIR Spektroskopie für optische Messungen. 

SPF-Ansprechpartner

Sotchà – Drei unterschiedlich solarunterstützte Wärmeerzeugungssysteme zur Erdsondenregeneration

In diesem P&D-Projekt werden drei baugleiche Minergie-A Mehrfamilienhäuser mit drei unterschiedlichen, solarunterstützten Wärmeerzeugungssystemen versehen: PV, PVT und solarthermische Flachkollektoren. Die Heizungssysteme bestehen aus erdsondengekoppelten Wärmepumpen, die mittels einer neu entwickelten, prädiktiven und adaptiven Regelung angesteuert werden. Bei den Systemen mit solarthermischer Anlage wird das Erdsondenfeld regeneriert. Das dritte Gebäude mit PV und Erdsondenfeld ohne Regeneration dient als Referenzanlage. Temperatursensoren in der Tiefe von 50 m, 110 m und 170 m erlauben die Messung von Temperaturänderungen in je einem Bohrloch pro Sondenfeld. Das Ziel ist es, mit den erfassten Daten das gesamte Wärmeerzeugungssystem bei allen drei Gebäuden abzubilden, Optimierungen aufzuzeigen und mit dem direkten Vergleich das Potential von verschiedenen Solarsystemen bei der Regeneration von Erdsondenfeldern zu untersuchen.

SPF-Ansprechpartner

Oberfeld – Grosse PVT Solaranlagen zur Erdsondenregeneration

In diesem P&D-Projekt (Pilot und Demonstationsprojekt) wird das Potential von grossen PVT Anlagen zur Regeneration von Erdsondenfeldern untersucht.
Die Überbauung Oberfeld besteht aus den drei Gebäuden A, B, und C. Jedes der drei Gebäude besitzt sein separates Heizungssystem mit Wärmepumpe, Erdsondenfeld und PVT Solaranlage. Die PVT Anlage dieser Überbauung ist eine der grössten dieses Typs in der Schweiz. Sie besteht aus insgesamt 799 PVT Kollektoren und hat eine Gesamtfläche von über 1300 m², verteilt auf die Dächer der drei Gebäude. Die Wärme aus der PVT Anlage wird primär zur Regeneration des Erdsondenfeldes eingesetzt, kann aber auch direkt als Wärmequelle für die Wärmepumpen verwendet werden.

Innerhalb dieses 5 Jahre dauernden P&D Projektes wird das Zusammenspiel der gesamten Wärmeerzeugungsanlage optimiert und die langfristige Temperaturentwicklung und das Verhalten des Erdsondenfeldes bei solarer Regeneration untersucht.

SPF-Ansprechpartner

TARO – Thermische Arealvernetzung: Energetische Optimierung mit dynamischen Systemsimulationen

Nahwärmenetze, welche Abwärme in Erdsondenfeldern speichern
und auf tiefem Temperaturniveau als Quelle von dezentralen Wärmepumpen wieder zur Verfügung stellen, werden derzeit in verschiedenen Pilotanlagen getestet. Um die Funktionsweise dieser Systeme besser zu verstehen, werden diese in dynamischen Simulationen abgebildet. Dies erlaubt es anschliessend, auf der Basis von realen Netzen Optimierungsvorschläge für den Betrieb und die Einbindung von erneuerbaren Energien auszuarbeiten.

TARO wird vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt und wird mit den Industriepartnern Amstein+Walthert AG und Vela Solaris AG durchgeführt.

SPF-Ansprechpartner

Reflex – Blendung durch reflektiertes Sonnenlicht

Es gibt bisher keine klaren Richtlinien oder universell anwendbare Grenzwerte für reflektiertes Licht im öffentlichen Raum. Deswegen werden im Projekt Reflex geeignete physikalische Parameter ermittelt, die für die Beschreibung und Bewertung der "störenden Blendung" wichtig sind. Gleichzeitig werden Reflexions- und Streuverhalten verschiedener Oberflächen messtechnisch durch die bidirektionalen Reflektanz-Verteilungsfunktionen (BRDF) erfasst. Mit dieser Methode werden Messungen an Gläsern für Bauteile der Gebäudehülle (inklusive Sonnenkollektoren und Fotovoltaikmodulen) durchgeführt. Mit den Messergebnissen wird eine Datenbank aufgebaut, die zentrale Eingabeparameter zur Charakterisierung von Oberflächen in lichttechnischen Programmen zur Verfügung stellt. Dadurch kann bei der Bewertung der Blendwirkung von Reflektionen bereits bei der Planung auf eine fundierte physikalische Grundlage zurückgegriffen werden. Es können ausserdem neue Materialien oder neuartige Oberflächenstrukturen aussagekräftig bezüglich Blendung bewertet werden.

Reflex wird durch das Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.

SPF-Ansprechpartner

THRIVE – Thermisch angetriebene Adsorptionswärmepumpen zur Abwärmenutzung

In diesem Projekt wird eine thermisch angetriebene Adsorptionswär­mepumpe entwickelt für die Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen.

Dieses Projekt wird unterstützt vom Schweizerischen Nationalfonds (SNSF) und ist eingebettet in ein Umbrella-Projekt, welches von IBM Research geleitet wird und in welchem ausser dem Institut für Solartechnik SPF auch die EMPA (Building Energy Materials and Components), die ETH Zürich (Complex Materials), die HEIG-VD (Solar Energetics and Building Physics) und das PSI (Technology Assessment Group) vertreten sind.

SPF-Ansprechpartner

COMTES – Entwicklung kompakter thermischer Energiespeicher

Hauptziel von COMTES ist die Entwicklung und Demonstration von verschiedenen Techniken, welche es erlauben Wärme mit höherer Speicherdichte und weniger Verlusten als mit Wasser längerfristig
zu speichern. Damit soll ein grösserer Anteil von Wärmeenergie im Gebäude mit Solarenergie abgedeckt werden können. Am SPF werden Adsorptions- und Desorptionskonzepte mit Natriumhydroxid (NaOH) und Wasser
als thermochemisches Speichermaterial untersucht.

Haupt-Projektpartner sind die EMPA und Kingspan Renewables. Das Projekt erhält Unterstützung vom 7. Forschungs-Rahmenprogramm der Europäischen Union (FP7, Projekt-Nr. 295568).

SPF-Ansprechpartner

StorEx – Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Schichtungseffizienz von Wärmespeichern

Die Schichtungseffizienz von Wärmespeichern hat einen entscheiden­den Einfluss auf die Effizienz sowohl von Solarwärme-Anlagen als auch von Wärmepumpen. In diesem Projekt wird eine aussage­kräftige Schichtungskennzahl inklusive kurzer und kostengünstiger Prüf-Prozedur erarbeitet, mit welcher die Schichtungseffizienz von Kombispeichern für Raumheizung und Warmwasser ermittelt werden kann. Das Verfahren wird auf Kombispeicher-Lösungen verschiede­ner Hersteller angewendet, und die Resultate miteinander verglichen. Zudem werden CFD-Simulationen zur Ermittlung der Schichtung von Anschlüssen zur direkten Beladung von Speichern durchgeführt, und einzelne Ergebnisse dieser Simulationen durch Labor-Messungen validiert. Daraus werden Empfehlungen erarbeitet für die Geometrie und die maximalen Volumenströme, bei welchen direkte Speicheranschlüsse schichtend, respektive schichterhaltend, betrieben werden können.

StorEx wird vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.

SPF-Ansprechpartner

Schlussbericht (PDF)

CoCoSol – Vergleich von Heiz- und Kühlkonzepten mit PV-Solarenergie

Im Projekt CoCoSol wird ein Heiz- und Kühlsystem mit 3–5 kW Leistung aufgebaut, welches mit PV-Strom angetrieben werden kann. Es werden verschiedene Varianten miteinander verglichen. Der messtechnische Vergleich der Systemvarianten und die Erstellung von Computermodellen liefern Hilfestellungen in der Planung vergleichbarer Projekte. Die Resultate finden Eingang in den IEA SHC Task 53 "New Generation Solar Cooling and Heating Systems".

CoCoSol wird vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.

SPF-Ansprechpartner

CST – Kompetenzzentrum konzentrierende Solarwärme

Durch die Nutzung von Solarwärme mit Temperaturen deutlich höher als 100 °C lassen sich neue und vielversprechende Einsatzbereiche erschliessen, beispielsweise mehrstufige, solarthermisch angetrie­be­ne Kühlungssysteme oder die Bereitstellung von Prozesswärme. Letztere ist angesichts steigender Energiepreise und strengerer klimapolitischer Auflagen in den letzten Jahren zunehmend inter­es­sant geworden. Das Potential ist gross, da es im Temperaturbereich bis zu 400 °C, aber auch im Bereich bis 250 °C eine Vielzahl von Prozessen gibt, deren Wärmebedarf (teilweise) durch Solarwärme abgedeckt werden kann. Um diesen Entwicklungsschritt zu beschleunigen und um der Industrie kompetente Unterstützung anbieten zu können, wird am SPF die notwendige Infrastruktur nebst entsprechendem "Know-How" systematisch aufgebaut. Dadurch kann das SPF umfangreiche Unterstützung anbieten, welche die unterschiedlichen Aspekte von der Materialwahl (Charakterisierung, Beständigkeit) über die Kollektortechnik (für Anwender: Auswahl, Technologievergleich, für Kollektorhersteller: Entwicklung, Leistungsprüfung, optische Prüfungen) bis hin zum kompletten Prozesswärme­system (Monitoring, Optimierung) abdeckt.

Dieses projekt wird finanziell untersützt durch das Bundesamt für Energie (BFE) Programm

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