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Die Forschungsgruppe Erneuerbare Energien konzipiert und realisiert viele Lehrangebote der Vertiefung Erneuerbare Energien und Ökotechnologien (EÖ) des Bachelor-Studiums Umweltingenieurwesen. Um praxisnahe Aufgabenstellungen bieten zu können, arbeitet die Forschungsgruppe Erneuerbare Energien auch für Semester- und Bachelorarbeiten eng mit Organisationen aus Industrie, Dienstleistung und Verwaltung, mit Umweltverbänden und mit anderen Hochschulen zusammen.

Mit der fortschreitenden Industrialisierung und Kommerzialisierung ist seit ein paar Jahren eine zunehmende Dynamik in der Solarindustrie feststellbar. Im Vordergrund des Moduls Solarthermie und Photovoltaik steht die Anlagenplanung und -realisierung. Dabei spielen sowohl Markt- und Technologieentwicklungen als auch das Verständnis für Anlagebestandteile und rechtliche Fragen eine wichtige Rolle.

Modulbeschrieb Solarthermie und Photovoltaik 

Wir leben über unsere Verhältnisse: Der ökologische Fussabdruck ist viel grösser als die Biokapazität. Drei Viertel des ökologischen Fussabdrucks der Schweiz stammt aus dem Bereich Energie, deshalb ist die effiziente Verwendung von Energie eine Grundvoraussetzung für eine nachhaltige Gesellschaft. Das Modul Energieeffizienz zeigt die entsprechenden Zusammenhänge auf und stellt praxisnahe Lösungsansätze und Vorgehensweisen zur Erkennung der Effizienzpotenziale zur Diskussion.

Modulbeschrieb Energieeffizienz

Als eines der letzten Module im Bachelorstudiengang erhalten Studierende die Gelegenheit ihr Know-how und ihr methodisches Können anhand von ganz konkreten Projekten aus der Praxis zu vertiefen und zu verfeinern. In Kleingruppen werden reale Projekte aus der Praxis unter der Betreuung von erfahrenen Dozierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitenden behandelt. Die Projekte sind deshalb jedes Jahr neu und aktuell.

Modulbeschrieb Anlagenprojektierung

Das Modul gibt einen Überblick über die erneuerbaren Energietechnologien und deren Potenzial. Sie lernen dabei Grundlagen der Elektro-, Digital- und Steuerungstechnik kennen, welche die Basis für die höheren Semester sind. Es wird gezeigt, wie Solarenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Gleichzeitig wird an Beispielen zum Wasserrecycling (z.B. Schwimmteiche, Aquaponic) ein Einblick in Kreislauf-Ökotechnologien und die damit verbundenen Energiefragen vermittelt.

Modulbeschrieb Grundlagen Erneuerbare Energien und Ökotechnologien 1

Die Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie weist schweizweit und international ein bedeutendes Wachstum auf. In diesem Modul werden die Grundlagen zur Planung von Photovoltaik und Windenergieanlagen vermittelt. Ebenso werden die Prinzipien der Stromverteilung, das Dreiphasennetz sowie die dazugehörende Übertragungstechnik besprochen. Sie sind in der Lage, mit den entsprechenden Fachleuten und Nutzenden zu kommunizieren und Lösungen auszuarbeiten.

Modulbeschrieb Grundlagen Erneuerbare Energien und Ökotechnologien 2

(dieses Modul wird in englischer Sprache durchgeführt)

The first topic covered in the module is building physics, namely thermal insulation for enhancing comfort, minimizing energy losses and preventing damage to buildings. You will learn about the U-value, heat flows in a building, and patterns in heating and cooling demand. The second topic is heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems, focusing on energy efficiency. Here you will learn how to decide which systems are best suited for sustainable buildings. You will become familiar with the main functions and components of HVAC systems, sanitary installations and domestic hot water (DHW) systems. Specialists will explain how to design low energy buildings, including details about the Minergie labels. Finally, you will develop a case study for low energy buildings, using the Polysun simulation tool to calculate the specifications for the technical installations.

Modulbeschrieb Basics of renewable energies and ecological engineering 3

(dieses Modul wird in englischer Sprache durchgeführt)

This module explores environmental heat and its potential uses. Such heat can be extracted from the outside air, from shallow geothermal energy, or from waste heat from industrial or commercial processes. Since heat pumps are usually involved in the exploitation of these heat sources, they will be one of the main focuses of the module.
Heat can also be generated by burning wood. In Switzerland, 32% of the land area is covered by forests, which means that this resource can be used in a sustainable manner. Therefore, wood fired boilers and measures to minimize emissions will also be examined. The final half of the module is devoted to shallow geothermal energy, its origin, its potential and the different ways in which it can be used. The design and calculation of specifications for borehole heat exchangers will therefore also be an integral component of the module.

Modulbeschrieb Environmental Heat

Während dem Studium werden 2 Semesterarbeiten und die Bachelorarbeit durchgeführt. Die Forschungsgruppe Erneuerbare Energien stellt dafür jedes Jahr 30 bis 40 aktuelle Themen zur Auswahl. Diese Themen sind häufig Fragestellungen aus der Praxis oder Teile aus vielen aktuellen Forschungsprojekten, in denen die Forschungsgruppe involviert ist.

Beispiele von Themen:

• Energiekonzept für eine Gemeinde oder Region aufstellen, welches mit den Zielen des Pariser Abkommens kompatibel ist
• Mobilitätskonzept für eine Gemeinde oder Region erstellen
• Klimaneutralität für ein bestimmtes KMU. Treibhausgas-Emissionen einer Firma bilanzieren: Wie kann Netto-Null CO2-Emissionen erreicht werden?
• Klimaneutrale Produktion für ein konkretes Produkt
• Energetisches Sanierungskonzept für ein bestimmtes Gebäude erarbeiten
• Simulation von Energiesystemen mit Sektorkopplung Strom, Wärme, Gas und Mobilität
• Simulation von Energiesystemen mit PVT-Modulen (hybride Module, welche auf derselben Fläche Strom und Wärme erzeugen) und Wärmepumpen.
• Recycling von Batterien aus der Elektromobilität
• Saisonale und kurzfristige Strom- oder Wärmespeicher
• Power to Gas, Power to X (erneuerbaren Strom in Wasserstoff und diesen in Biomethan oder andere Produkte umwandeln).
• Integration von Holz-Pyrolyse in regionale Energiesysteme, Erzeugung von negativen CO2-Emissionen
• Agro-Photovoltaik: Kombination von Agrarwirtschaft mit Photovoltaik
• Photovoltaik in den Alpen: Auswertung von Messungen der eigenen Versuchsanlage
• Blendwirkung von Photovoltaik-Anlagen
• Schaffung von Arbeitsplätzen durch die Förderung von Energieeffizienz und Ausbau der erneuerbaren Energien

Bei der Anmeldung zum Studium müssen sich Studierende für eine von drei MRU (Master Research Unit) und eine Forschungsgruppe entscheiden. Rund die Hälfte des MSC-Studiums wird in Form von Projektarbeiten (Project Work in Research Unit PWRU1, PWRU2, Masterarbeit) betreut von Mitarbeitenden dieser Forschungsgruppe durchgeführt.

Arbeiten innerhalb der Forschungsgruppe Erneuerbare Energien sind in der Regel Teile von aktuellen Forschungsprojekten, in denen die Gruppe involviert ist. Es gibt aber auch die Möglichkeit, eigene Themen einzubringen. Dies wird insbesondere von Studierenden in Teilzeit gerne benutzt, da sie dadurch auch Themen ihres Arbeitgebers einbringen und unter fachkundiger Betreuung umsetzen können.

Die nachfolgende Auflistung von Themen für PWRU und Masterarbeiten zeigt die allgemeine Stossrichtung, aber auch die Vielfalt unser Forschungsthemen in zufälliger Reihenfolge:

• Energiewende in der Schweiz: Potenziale für unterschiedliche Technologien und deren Umsetzung (energetische, ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Aspekte)
• Politische Massnahmen: Energiepolitik, Klimapolitik
• Klimaneutralität für ein bestimmtes KMU. Treibhausgas-Emissionen einer Firma bilanzieren: Wie kann Netto-Null CO2-Emissionen erreicht werden?
• Klimaneutrale Produktion für ein konkretes Produkt erarbeiten
• Simulation von Energiesystemen mit Sektorkopplung Strom, Wärme, Gas und Mobilität
• Simulation von komplexen Energiesystemen mit PVT-Modulen (hybride Module, welche auf derselben Fläche Strom und Wärme erzeugen) und Wärmepumpen, Strom- und Wärmespeichern, Elektromobilität, usw.
• Second Life Anwendungen von Batterien aus der Elektromobilität
• Effizienz und Suffizienz im Energiebereich
• Saisonale und kurzfristige Strom-, Gas- oder Wärmespeicher
• Power to Gas, Power to X (erneuerbaren Strom in Wasserstoff und diesen in Biomethan oder andere Produkte umwandeln).
• Negative CO2-Emissionen, zum Beispiel durch Integration eines Prozesses mit Holz-Pyrolyse in regionale Energiesysteme und Erzeugung von Biokohle
• Agro-Photovoltaik: Kombination von Agrarwirtschaft mit Photovoltaik
• Photovoltaik in den Alpen: Auswertung von Messungen der eigenen Versuchsanlage und Entwicklung von Berechnungsmodellen
• Akzeptanz von Photovoltaik- und Windenergieanlagen

Im Masterstudiengang leitet die Gruppe erneuerbare Energien das Modul «CO2-Management in companies and local authorities». Dieses Modul wird in englischer Sprache durchgeführt. Beschreibung des Moduls:

The emissions of greenhouse gases will have to be cut down dramatically over the next years in order to mitigate global warming. This has important implications for all companies and local authorities as they will all have to report and actively manage their greenhouse gas emissions. This is true for emissions caused by their own activity as well as for emissions caused by their supply chain. Topics covered are:

• Importance and consequences of GHG-Reporting for companies
• Reporting Standards, Scope 1 - 3 emissions
• System boundaries: Company or Product?
• Development of a climate strategy, key performance indicators (KPI)
• Legal situation in Switzerland, financial incentives
• Compensation of GHG emissions (pros and cons, assessment, labels, etc.)

Accompanying the lectures a GHG report for a city will be created based on real data.