Projektbeispiel: H-DisNet

Heizen und Kühlen mittels Salzlösung

Gemeinsam mit sechs europäischen Partnern entwickelt die ZHAW School of Engineering eine neue Technologie für Energieversorgungsnetze. Das Projekt mit dem Namen H-DisNet ist Teil des EU-Forschungsprogramms Horizon 2020.

Rund die Hälfte des europaweiten Energieverbrauchs wird heute allein für Wärme und Kühlung eingesetzt. In Zukunft soll die Wärme- und Kälteversorgung effizienter werden. Einen innovativen Ansatz verfolgt dabei das EU-Forschungsprojekt H-DisNet (Intelligent Hybrid thermo-chemical District Network). Dem internationalen Forschungskonsortium gehört auch die ZHAW School of Engineering an, die zusammen mit zwei Partnern erste Demonstrationsanlagen in der Schweiz realisiert.

«Den Temperaturunterschied, also das thermische Potenzial, wollen wir in ein sogenanntes chemisches Potenzial verwandeln.»

Dr. Thomas Bergmann, Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE)

Thermochemisches Netz ohne Wärmeverlust

Die Idee: Im Gegensatz zu konventionellen thermischen Wärmeversorgungsnetzen wie Fernwärme- oder Niedertemperaturnetzen wird in thermochemischen Netzen nicht Wärmeenergie als solche transportiert. Stattdessen wird ein chemisches Potential – beispielsweise in Form von konzentrierten Salzlösungen – an den Ort des Wärmebedarfes befördert, um erst dort Nutzwärme beziehungsweise -kälte zu produzieren. Der wesentliche Vorteil dieser Methode besteht darin, dass weder beim Transport noch bei der Speicherung Wärme verloren geht. «Dadurch können viele Abwärmequellen unabhängig von ihrem Entstehungsort und ungeachtet der zeitlichen Verschiebung zum Wärmebedarf wirtschaftlich genutzt werden», sagt Thomas Bergmann vom Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE). «Zudem müssen Transportleitungen und Lagertanks nicht aufwändig isoliert werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Wärmenetzen führt.»

Wärmenetzleitung
Mit dem neuen Verfahren müssten Transportleitungen nicht mehr aufwändig isoliert werden.

Thermisches in chemisches Potenzial verwandeln

Auf dem Bauernhof von Martin Wipf in Marthalen steht eine Biogasanlage. Das Biogas treibt einen Verbrennungsmotor an, der wiederum an einen elektrischen Generator gekoppelt ist. Auf diese Weise wird aber nicht nur Strom produziert, sondern auch jede Menge Motorabwärme. «Wie qualitativ wertvoll die Energie ist, hängt vom Temperaturniveau ab: Je weiter wir uns von der Umgebungstemperatur entfernen, desto wertvoller ist die Energie», erklärt Thomas Bergmann. Die Motorabgase sind rund 500 Grad heiss und haben folglich eine hohe Qualität. «Den Temperaturunterschied, also das thermische Potenzial, wollen wir in ein sogenanntes chemisches Potenzial verwandeln.» Konkret speichern Thomas Bergmann und sein Team das Potenzial in einer Salzlösung. Sie wird von der Umgebung getrennt und lässt sich beliebig lange lagern sowie transportieren. Das in der Salzlösung gespeicherte Potenzial lässt sich an einem anderen Ort zu einer anderen Zeit wieder freisetzen, um mit blosser Umgebungsenergie Wärme oder Kälte zu erzeugen. Im konkreten Anwendungsfall ist dieser Ort die Orchideenzucht der Meyer Pflanzenkulturen AG in Wangen bei Dübendorf. «Dort verwenden wir das chemische Potenzial und erzeugen damit Kälte oder Wärme – je nach dem, was benötigt wird», so Thomas Bergmann. Das Prinzip ist vergleichbar mit einer Absorptionswärmepumpe. «Speziell ist in unserem Fall, dass die Nutzwärmegeneration zeitlich und örtlich getrennt von der Regeneration, also der Gewinnung von chemischem Potenzial, stattfindet.»

Energieversorgungsnetz
Die Grafik zeigt die Idee von H-DisNet als multifunktionales Energieversorgungsnetz.

Stabiler Betrieb und Wirtschaftlichkeit als Grundlagen

Noch stehen Thomas Bergmann und sein Team ganz am Anfang und leisten Pionierarbeit. Erst über eine längere Betriebszeit der Demonstrationsanlagen wird sich zeigen, ob diese Technologie verlässlich funktioniert und ob sie auch wirtschaftlich sein kann. «Wenn uns nachweislich ein stabiler Betrieb gelingt, könnten wir die Anlage fest verbauen und mit weiteren möglichen Standorten erweitern», so Thomas Bergmann. «Ideal wäre es natürlich, wenn wir Abwärmequellen in der Nähe detektieren würden und dann vielleicht eine rohrgebundene Verbundlösung installieren könnten.»

Mehr Informationen auf der offiziellen Projektwebsite: www.h-disnet.eu

Auf einen Blick

Beteiligte Institute und Zentren:

Internationale Projektpartner: 

Finanzierung:  

  • Forschungsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union 
  • Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation SBFI

Projektdauer: 2016 - 2019