IHR FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPARTNER IM BEREICH ENERGIE.

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1 IHR FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPARTNER IM BEREICH ENERGIE

2 Impressum Herausgeber IET Institut für Energietechnik Oberseestrasse 10 CH-8640 Rapperswil T +41 (0) iet@hsr.ch Redaktion Kathrin Kopp Version 2015 / 04 2

3 Über uns Mit dem vorhandenen Know-how, der erstklassigen Infrastruktur und der fächerübergreifenden Zusammenarbeit mit anderen Instituten bietet das IET Unterstützung in allen Bereichen der Energie technik wie Thermo- und Fluiddynamik, technische Physik, Elektrotechnik und numerische Simulationen. «IET Ihr Partner für eine fortschrittliche Zusammenarbeit» Die Projekte reichen von grossen Forschungsprojekten die teilweise durch KTI, BFE oder EU finanziert werden über Neuentwicklungen innovativer Produkte und Beratungsprojekten bis hin zu studentischen Arbeiten. 3

4 Leistungen Die sechs Professuren am IET decken die folgenden inter disziplinären Fachgebiete ab:.. Thermo- und Fluiddynamik, Strömungssimulationen.. Computational Physics und Multiphysics.. Technische Physik.. Power-to-Gas.. Gebäudetechnik, Gebäude- und Anlagensimulation.. Elektromagnetische Simulationen und virtuelle Produktentwicklung im Nieder- und Hochfrequenzbereich Prof. Dr. Markus Friedl Leiter IET, Thermo- und Fluiddynamik +41 (0) Prof. Dr. Benno Bucher Partner IET, Technische Physik +41 (0) Prof. Dr. Henrik Nordborg Partner IET, Computational Physics +41 (0) Prof. Dr. Thomas Kopp Partner IET, Thermo- und Fluiddynamik +41 (0) Prof. Dr. Jasmin Smajic Partner IET, Elektrotechnik +41 (0) Prof. Carsten Wemhöner Partner IET, Gebäudetechnik +41 (0)

5 Thermo- und Fluiddynamik Die beiden Disziplinen der Thermodynamik und der Fluiddynamik beschäftigen sich mit Energie und Wärme sowie mit Flüssigkeiten und Gasen wie Wasser und Luft. In vielen Projekten und Produkten spielen diese Aspekte eine wichtige Rolle. Wir bieten Ihnen praxisorientiertes Wissen in diesen faszinierenden Spezialgebieten der Physik. In gemeinsamen Projekten mit Ihnen können wir folgende Fragen beantworten: Wie lässt sich Energie effizient einsetzen? Wie kann Kondensation verhindert werden? Wie werden Verluste reduziert? Wie wird der thermische Komfort gesteigert? Wie verhält sich eine Strömung? Wie wird effizient getrocknet? Wie wird vollständig gemischt? Wie kann die Kühlung verbessert werden? 5

6 Strömungssimulationen Mit Strömungssimulation (CFD) können komplexe Prozesse und Vorgänge der Thermo- und Fluiddynamik analysiert, verstanden und visualisiert werden. Das IET verfügt über grosses Wissen und praktische Erfahrungen mit CFD im industriellen Umfeld. Wir können Sie bei den aufwendigsten Simulationen kompetent beraten und unterstützen. Durch die Strömungssimulationen können einzelne Komponenten, ganze Produkte oder Anlagen auf dem Computer optimiert werden, was die Anzahl aufwendiger Versuche drastisch reduziert. Es werden hauptsächlich folgende CFD-Tools eingesetzt: ANSYS (CFX und Fluent) COMSOL OpenFOAM 6

7 Computational Physics und Multiphysics Viele technisch wichtige Systeme können nur durch komplexe mathematische Modelle beschrieben werden, deren Berechnungen effiziente numerische Algorithmen und leistungsfähige Computer erfordern. Oftmals müssen dazu verschiedene Arten von Simulationen gekop pelt werden, wie z. B. bei der Modellierung von Lichtbögen, welche die Kopplung von Strömungsmechanik, Elektromagnetismus, Strahlungstransport und chemischen Reaktionen erfordert. «Was man nicht modellieren kann, kann man nicht verstehen.» Wir unterstützen Sie bei: physikalischer Modellbildung angewandter und numerischer Mathematik wissenschaftlichem Programmieren (C++, Fortran, Java, MATLAB, Python, CUDA, MPI) der Erweiterung und Kopplung verschiedener Softwaretools, wie z. B. Fluent (UDF), ANSYS (APDL) und COMSOL High-Performance Computing mit einem lokalen Rechencluster oder in der Cloud Wir verfügen über ein gut ausgebautes Kontaktnetz zu Forschungsinstituten, Hochschulen und Universitäten und sind in den Arbeitsgruppen für Multiphysics und High-Performance Computing bei NAFEMS tätig. Der Rechencluster des IET hat 864 Kerne und 1536 GB RAM. Durch die enge Zusammenarbeit mit Microsoft kann praktisch unbegrenzte Rechenleistung auf Microsoft Azure zur Verfügung gestellt werden. 7

8 Technische Physik In der angewandten Forschung und Entwicklung werden physikalische Gesetze in kommerzielle Anwendungen und Produkte implementiert. «Eine erfolgreiche Entwicklung verlangt eine lasergenaue Anwendung der physikalischen Gesetze.» Wir unterstützen Firmen bei der: Entwicklung und Durchführung höchst anspruchsvoller Messungen von optischen, thermischen und elektrischen Parametern Messung und Optimierung von energetischen Anlagen Analyse und Interpretation von physikalischen Parametern im Labor Bei der Entwicklung von Produkten übernehmen wir die: erforderlichen Berechnungen und Studien von innovativen Ansätzen Umsetzung und Realisierung von neuartigen Ideen und Messmethoden in Produkte 8

9 Power-to-Gas Power-to-Gas bezeichnet die Erzeugung von Wasserstoff oder Methan mittels Elektrizität. Man spricht von Power-to-Hydrogen und Power-to-Methane. Mit diesen neuen Technologien kann erneuerbare Energie vom Sommer in den Winter gespeichert werden. Ebenso kann ein Teil unserer Mobilität, die heute auf fossilen Energie quellen basiert, erneuerbar werden... Unsere Kompetenzen liegen im Verständnis und der Modellierung von Power-to-Gas-Systemen und ihrer Umsetzung... Wir betreiben die erste Power-to-Methane-Anlage in der Schweiz und produzieren aus Luft, Wasser und Sonne erneuerbares Methan. Das Projekt ist eine Zusammenarbeit mit Erdgas Obersee AG, Erdgas Regio AG, Audi und Climeworks... Unsere Führungen und Schulungen machen die Öffentlichkeit und die Fachwelt auf diese Technologien aufmerksam und lancieren den politischen Dialog... Wir untersuchen aus technischer und wirtschaftlicher Sicht, wie Power-to-Gas in die Schweizer Energie versorgung integriert werden kann... Im Hybridwerk in Solothurn steht eine Power-to-Hydrogen- Anlage, die wir wissenschaftlich begleiten. 9

10 Gebäudetechnik und Bauphysik Gebäude verursachen über 40% des Energieeinsatzes in der Schweiz und bieten ein hohes Effizienzpotenzial. Das IET Team unterstützt Industriepartner durch: Modellierung und Optimierung von Komponenten und der Systemintegration gekoppelte dynamische Gebäude- und Anlagensimulation in MATLAB-Simulink simulationsgestützte Regelungsentwicklung messtechnische Untersuchungen und Feldtests Aus- und Weiterbildung zu gebäudetechnischen und bauphysikalischen Themen 10

11 Angewandter Elektromagnetismus: Felder und Wellen Durch grossmassstäbliche, elektromagnetische Simulationen lassen sich die Entwicklungs- und Versuchskosten wesentlich verringern. Unsere Erfahrung deckt die folgenden Forschungs- und Entwicklungsgebiete ab: elektromagnetische Feldsimulationen im Nieder- und Hochfrequenzbereich simulationsbasierte Entwicklung von Leistungs- und Antriebstransformatoren elektromagnetische Analyse und Optimierung elektrischer Maschinen dynamische Modellierung, Simulation und Messung von Transformatoren und elektrischen Maschinen im breiten Frequenzbereich des Blitzstosses dynamische Modellierung, Simulation und Messung von schnellen bzw. ultraschnellen elektromagnetischen Transienten in Transformatoren bzw. MS- und HS-Schaltanlagen simulationsbasierte Entwicklung von Leistungselektronikschaltungen Auslegung von elektrischen Antriebssystemen 11

12 HSR Hochschule für Technik Rapperswil IET Institut für Energietechnik Oberseestrasse 10 CH-8640 Rapperswil T +41 (0) iet@hsr.ch > >