SI/502688

Publikationen / Ergebnisse

Das Energiesystem der Schweiz basiert weitgehend auf gespeicherten Energieressourcen, darunter fossile Brennstoffe, Kernkraft und Wasserkraft. Da diese zunehmend durch Wind- und Solarenergie ersetzt werden, sind neue Methoden der Energiespeicherung über verschiedene Zeitskalen hinweg unerlässlich. Diese Arbeit befasst sich mit der saisonalen Energiespeicherung durch die Kopplung des Strom- und Wärmesektors in Gebäuden. Der Schweizer Gebäudesektor ist äußerst energieintensiv und verbraucht etwa 200.000 TJ/a (22 % des gesamten nationalen Energiebedarfs) für Heizzwecke. Für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung werden üblicherweise drei technologische Ansätze untersucht: sensible, latente und Sorptionsspeicherung (thermochemische Speicherung). Diese Arbeit konzentriert sich auf Letzteres. Das untersuchte System ist eine Sorptionswärmepumpe, bestehend aus einem Wärme- und Stoffaustauscher sowie Speichertanks, die mit dem Arbeitsmittelpaar wässrige Natriumhydroxidlösung und Wasser betrieben wird. Im Sommer wird Wärme oder Strom eingesetzt, um Wasser durch Verdampfung aus der Lösung abzutrennen; anschließend werden die Komponenten getrennt als nahezu verlustfreies chemisches Potenzial gespeichert. Im Winter werden die gespeicherten Medien wieder vereinigt, um eine Sorptionswärmepumpe zu betreiben: Wasser wird bei niedriger Temperatur verdampft und in die Natriumhydroxidlösung absorbiert, wodurch Wärme bei einer erhöhten Temperatur freigesetzt wird, die für die Gebäudeheizung geeignet ist. Dieses Demonstrationsprojekt, das die erste Installation einer in ein Gebäudeheizsystem integrierten Sorptionswärmepumpe darstellt, baut auf Forschungsarbeiten der Empa und der HSLU auf und wird vom SFOE, von Innosuisse und dem EU-Horizon-Programm finanziert. Die Installation erfolgt in einer kleinen Industrieanlage in der Stadt Frauenfeld. Das System besteht aus einem 5-kWth-Wärme- und Stoffaustauscher sowie Speichertanks, die die Arbeitsflüssigkeit enthalten und auf eine nutzbare Wärmekapazität von etwa 750 kWhth ausgelegt sind. Der erste Betrieb des Systems war aufgrund des frühen Entwicklungsstadiums der Technologie nur teilweise erfolgreich. Im Laufe des Projektzeitraums wurde der Wärme- und Stoffaustauscher im ersten Quartal 2026 durch eine verbesserte Version ersetzt. Weitere Tests und die Betriebsüberwachung werden bis zum Ende des Winters 2027 fortgesetzt.