Solarthermie und Wärmespeicherung

Drei Viertel des Energieverbrauchs von Wohnbauten in der Schweiz fällt als Wärme an, ein Viertel als Strom. Auch in der Industrie besteht ein hoher thermischer Energiebedarf für Raumheizung, Kühlung, Wassererwärmung und Prozesswärme bei moderaten Temperaturen. Das BFE-Forschungsprogramm «Solarthermie und Wärmespeicherung» fokussiert auf dieses dominante Segment des Energieverbrauchs und unterstützt die Erforschung und Entwicklung technologisch und wirtschaftlich vielversprechender Lösungen zur Gewinnung, Speicherung und Nutzung von Solarwärme. Unsere Forschungsschwerpunkte sind die Optimierung von Komponenten und Anlagekonzepten, die Vernetzung (Sektorkopplung) unterschiedlicher erneuerbarer Energiequellen und die Skalierung und Etablierung von Wärmespeichern als zentrales Element für eine resiliente Energieversorgung.

Aktuelle Forschungsschwerpunkte

Thermische Solarkollektoren

• Planung und Betriebsoptimierung grosser Kollektorfelder zur Integration in Wärmenetze und Prozesswärmeanwendungen
• Technische Innovationen im Bereich von thermischen und PVT-Kollektoren.

Wärmespeicherung

• Technische Herausforderungen bei der Realisierung von Speichern, wie Erdspeicher- (Pit), Kavernen-, Aquifer-, Erdsonden- oder anderer thermischer Grossspeicher
• Erhöhung der Speicherdichte, Minderung der Energie- und Exergie-Verluste, anwendungsspezifische Optimierung der Wärmeübertrager
• Strategische Bedeutung von Speicher im Energiesystem und insbesondere in dekarbonisierten, rein erneuerbaren Energiesystemen
• Zuverlässige Planbarkeit, sowie Gesellschafts-, Finanzierungs- und Betriebskonzepte für Grossprojekte

Systeme

• Kompakte, intelligente, sektorgekoppelte Solarthermie- und Wärmespeicherlösungen für Einzelgebäude und lokale Energienetze
• Optimiertes Speicherdesign je nach erneuerbaren Quellen und Verbraucherprofilen, allenfalls prädiktive Regelstrategien
• Detektion von Fehlfunktionen und solarthermische Leistungsoptimierung

Planungswerkzeuge

• Performante analytische Modelle zur Simulation von Speicherschichtungen inkl. Be- und Entlade-Vorrichtungen auf Basis der Wärmeleitungsgleichung
• GIS-unterstützte Speicher- und Energierichtplanung

Projekteingaben

• Typischerweise alle 2 Jahre (2025, 2027, …) lanciert das Programm «Solarthermie und Wärmespeicherung» Ausschreibungen zu aktuellen Forschungsschwerpunkten (siehe «Dokumente»).
• Bottom-up Projekteingaben im Bereich der hier aufgelisteten Forschungsschwerpunkte sind im Programm «Solarthermie und Wärmespeicherung» jederzeit möglich.

Publikationen und Studienarbeiten

• Sämtliche Publikationen von Zwischen- und Schlussberichten der Forschungsarbeiten finden sich auf ARAMIS (siehe auch «Links»)
• Weitere Publikationen erfolgen in den einschlägigen wissenschaftlichen Journalen, in Konferenz-Proceedings oder in öffentlich zugänglichen Factsheets zu diversen Themenbereichen.
• Im Rahmen von Forschungsprojekten vergeben die beteiligten Hochschulen und Universitäten immer wieder Bachelor-, Master- oder Doktorarbeiten, und sorgen in Vorlesungen und Seminare dafür, dass die Erkenntnisse der Forschung einem grossen Personenkreis vermittelt werden.