NODES Prüfstand New Opportunities for Decentralized Energy Systems

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1 NODES Prüfstand New Opportunities for Decentralized Energy Systems Horw, Zentrum für Integrale Gebäudetechnik

2 Energieapéro Agenda Begrüssung «Fact Sheet» Einleitung: Koordinierte Energieforschung - Fokus EnQA Technik und Möglichkeiten des NODES Labs Pilotprojekt «Suurstoffi» PLS und Live-Simulation am NODES Diskussion und Fragen Folie 2,

3 Energieapéro Zentrum für Integrale Gebäudetechnik Die HSLU, T&A hat 14 Kompetenzzentren. Das ZIG ist das Kompetenzzentrum der Hochschule Luzern für Gebäudetechnik Zentrum für Integrale Gebäudetechnik (ZIG) Sekretariat Projektsupport Energieversorgung für Quartiere und Areale Nachhaltiges Bauen und Erneuerung Gesundheit und Hygiene. Komfort und Energie Qualität in Planung und Bau Prüfstelle Gebäudetechnik Folie 3,

4 Kurzpräsentation HSLU Prof. Matthias Sulzer 1993 Studium in Gebäudetechnik HSLU, Mas. in New Spouth Wales / Sydney 2003 Professur für Energie- und Gebäudetechnik, HSLU 2005 Gründung der Inretis Holding AG (Energie & Gebäudetechnik) aktuell: Stv. Leiter des SCCER FEEBD Frank Gubser (frank.gubser@hslu.ch) 1992 Ausbildung zum Dipl. HLK-Ingenieur HTL 2002 Nachdiplomstudium für Unternehmensführung (NDS U) ab 2014 Fokus: Freizeit: Senior wissens. Mitarbeiter der Prüfstelle Gebäudetechnik Fachexperte der Prüfstelle, PL vers. Projekte Tennis und Tanzen Robert Spoerri (robert.spoerri@hslu.ch) 2011 M. Sc. in Mechanical / Biomedical Engineering ETH Zürich 2012 Produktentwicklung, Tribecraft AG, Zürich ab 2014 Fokus: E-Systeme für Quartiere u. Areale, ZIG, HSLU, Horw Thermische Energieversorgung, Koordination SCCER / NODES Folie 4, Freizeit: Sportklettern

5 NODES Prüfstand Factsheet Effiziente Niedertemperaturnetze für gemischte Nutzung Vergleich vers. Netztopologien und Lastszenarien Austausch von Wärme- und Kälte (Bezug- und Einspeisung) Bidirektionalität (keine definierter Vor- und Rücklauf) Intelligente Kontrollsysteme Anspruchsvolle Regelalgorithmen - Multiple Zeitkonstanten Effizienter und robuster Betrieb Betriebspunkte WP Systemtemperaturen Fördermengen - Speicher Komplementäre Forschung Simulationen Labormessungen Monitoring Gekoppelt mit Wirtschaftlichkeitsberechnungen Einsatz in der Lehre Folie 5,

6 Aktionsplan Koordinierte Energieforschung 8 Kompetenzzentren Industrie & Akademia HSLU inside SCCER Swiss Competence Center for Energy Research Future Energy Efficient Buildings & Districts Heat & Electricity Storage Efficiency of Industrial Processes Efficient Technologies and Systems for Mobility Future Swiss Electrical Infrastructure Supply of Electricity Research in Energy, Society and Transition Biomass for Swiss Energy Future Folie 6,

7 Urbane Dezentrale Energie Systeme (DES) Multi-Energy-Grid & Energy Hubs für Quartiere Quelle: resilient project Quelle: NRP 70 IMES Proposal Folie 7, 23/06/2016

8 Thermische Vernetzung Fernwärmenetz NODES Lab MEG für typische Quartiere & Areale Gruppe EnQA: Vom Gebäude zum Areal Forschung: Vernetzung (MEG) Hochtemperatur Netze zentral, uni-direktional Folie 8, Niedertemperatur-Netze dezentral, bi-direktional

9 NODES Lab Konzept Monitoring experimentelle Forschung - Simulation Testcase Suurstoffi Prüfstand NODES Reales Projekt Simulations- Modell Folie Simulations- Bibliothek

10 New Opportunities for Decentralized Energy Systems Laboratory NODES Prüfstand Energienetz: Fokus: Temperaturbereich: Netz-Typologie: Max. Heizleistung: Thermisches Smart Grid eines einfachen Quartiers Infrastruktur-Teil des Netzes (Rohrsystem) 4 25 C, T = 4 K Ring-Netz, Zweileiter (Warm-/Kaltleiter) 40 kw Buero Quelle Mehrfamilienhaus Netz Einfamilienhaus Speicher Folie 10,

11 Funktionsprinzip NODES Prüfstand Interne Regelung Wärmetauscher Heizen Entzug von Wärme aus dem NTNW Thermische Masche Netzwerk- Akteur Niedertemperatur- Netzwerk Wärmetauscher Freecooling Entzug von Kälte aus dem NTNW Folie 11,

12 Erste Erkenntnisse Vergleich vers. Netzwerk-Topologien linear, zentral linear, dezentral Folie Ring, zentral Ring, dezentral

13 Live-Link ERL Lab NODES Lab Simulation von WP und Speicher an Niedertemperaturnetz Energy Research Lab Simulation Laboratory Nodes Lab Folie 14,

14 Aktuelle Arbeiten und Forschungsprojekte Stand Schwerpunkt Detail Partner Time Live-Link ERL NODES FHNW läuft Regelung Anpassung der Regelung open läuft Forschungsthema Detail Partner Time Förderenergie Effizienz der Förderpumpen für vers. Topologien - läuft Druckschwankungen Einfluss auf den Betrieb von WPs FHNW läuft Expansionsgefäss Dynamisch modularer Anschlusspunkt A&W 01/2017 Folie 15,

15 Suurstoffi Pilotprojekt eines Niedertemperaturnetzes Endzustand (2020): m² EBF Folie 16,

16 Suurstoffi Bestehendes Areal Energieversorgung basiert auf einem Anergienetz mit Erdsondenfeld (215 bestehende Sonden à 150 m, 531 neue Sonden à 200 m) Dezentrale Wärmepumpen für Heizung und Warmwasser Freecooling und PVT für die Regeneration des Erdsondenfeldes PV für den Betriebsstrom Folie 17,

17 Suurstoffi Rolle und Tätigkeiten des ZIG Aufgaben Begleitung und Erarbeitung des Energiekonzeptes Begleitung während der verschiedenen Planungsphasen Auswertung Energie-Monitoring und Betriebsoptimierung Messperiode: Über 5 Jahre (Auftrag Zug Estates + BFE) 400 Datenpunkte (aktuell), Auflösung: 15-Min. Messparameter Überwachung Verhalten thermisches Netz und Erdspeicher) Reale Effizienz der Wärmeversorgung (JAZ) berechnen Quantifizierung Optimierungsmassnahmen Einfluss des Nutzerverhaltens Allgemein: Erfahrungen sammeln Folie 18,

18 Suurstoffi Simulation Anergienetz Aus dem Monitoring konnte eine Grundlage für eine dynamische Simulation generiert werden (reale Randbedingungen) Simulation des Gesamtareals (inkl. neue Baufelder) Verifizierung der Berechnungen aus der Planung mittels Simulation Grundlage für weitere Simulationen (Prüfstand und E-Hub Konzept) Von bis Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep QDiff_y_ES Folie 19,

19 Suurstoffi MEG / Energy-Hub Konzept PVT (gelb, geplant) Batterie Label Strom Hybride Solaranlage (PVT) REKA Feriendorf Elektrizität Elektrolyser Heizen Kühlen Brennstoff zelle H2-Speicher H2 Reformer Erdgas synth. Gas Biogas Anergienetz Solarwärme Heizungsspeicher Folie 20, Wärmepumpe Saisonaler Erdwärmespeicher

20 NODES Prüfstand PLS und Live Simulation Folie 21,

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? Folie 22,