Energiesysteme

Unter Energiesystemen versteht man generell technische Einrichtungen, bei welchen Prozesse zur Energieumwandlung oder Energiebereitstellung eine wichtige Rolle spielen. Typischerweise werden dabei grosse Energiemengen umgesetzt, wodurch es aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht besonders wichtig ist auf hohe Effizienz zu achten.
Im Kompetenzbereich Energiesysteme beschäftigen wir uns mit der Frage, wie die vorhandenen Ressourcen möglichst nutzbringend eingesetzt werden können. Komplexe Energieflüsse werden auf übergeordneter Systemebene analysiert um Optimierungsansätze ausgearbeitet. Hierbei ist es wichtig die darunter liegenden Vorgänge und Technologien im Detail zu verstehen. Im Folgenden werden einige unserer klassischen Tätigkeitsgebiete erläutert:

Industrielle Anlagen   Ein klassisches Tätigkeitsgebiet des IEFE betrifft komplexe Industrieanlagen, welche über viele Jahre gewachsen sind. Nach diversen Erweiterungen, Umbauten und Umnutzungen kann eine Anlage unübersichtliche Formen annehmen. Solche Anlagen sind keine zusammenhängenden, durchdachten Lösungen wie sie ursprünglich waren und werden auch nicht mehr so betrieben wie einst gedacht. Solche anlagentechnische Unzulänglichkeiten verbergen grosse Energieeffizienzpotenziale. Auch technologische Entwicklungen können neues Optimierungspotential eröffnen. Verfahren, die früher zu teuer, nicht ausgereift oder nicht effizient genug waren, werden plötzlich interessante Optionen. Andererseits können auch gesetzliche Veränderungen Modernisierungen nötig machen.
Das IEFE kann in solchen Fällen beratend zur Seite stehen und durch eine Systembetrachtung Optimierungsvorschläge ausarbeiten. Mit unserer Erfahrung, mit modernen Werkzeugen und unserem Wissen vom aktuellen Stand der Technik können wir Ihre Projekte als kompetenter Partner unterstützen.

Kältetechnik   In der heutigen Gesellschaft spielt die Kältetechnik eine wichtige Rolle, ohne dass wir uns dessen im Alltag bewusst sind.  Die Lebensmittelversorgung würde ohne Kühlung nicht mehr funktionieren, da die Produkte auf ihren langen Transportwegen verderben oder an Qualität einbüssen würden. Auch in der Gebäudetechnik sind Kälteanlagen ein integraler Bestandteil geworden. Der Wärmeeintrag in Gebäuden nimmt durch die moderne Architektur mit den grossen Glasflächen und die immer grösser werdende Anzahl elektrischer Verbraucher stetig zu. Um die Komfortansprüche der Bewohner zu erfüllen, muss diese Energie ständig über Klimaanlagen abgeführt werden. Zu den grossen, hausinternen Verbrauchern zählen auch Computerserver, welche ohne Kühlung gar nicht zuverlässig betrieben werden können.
Die Bereitstellung von Kälte benötigt eine grosse Menge Energie. Mit einem Anteil am schweizerischen Stromkonsum von 12 - 15% stellen die Kältemaschinen eine eigene Verbrauchergruppe dar. Werden Kälteanlagen flächendeckend effizienter betrieben, kann eine grosse Menge Energie eingespart werden.
Das IEFE beschäftigt sich intensiv mit der Kältetechnik und arbeitet an einem Messverfahren zur On-Site Performancemessung an Kältemaschinen. Erst wenn die exakte Betriebsweise einer Kälteanlage geklärt ist lassen sich Verbesserungen anstellen. Daneben setzt sich der Fachbereich Energiesysteme mit Kältemitteln auseinander. Der Wechsel von umweltschädlichen chlor- und fluorhaltigen zu natürlichen Kältemitteln ist gesetzlich verordnet und muss früher oder später vollzogen werden. Durch die F&E Tätigkeit des IEFE in diesem Bereich werden Planer und Anlagenbauer bei dieser Aufgabe unterstützt.

Mikro Blockheizkraftwerke   Mikro-Blockheizkraftwerke (BHKW) nutzen das Prinzip der Wärmekraftkopplung (WKK) aus um gleichzeitig Wärme und Strom zu erzeugen. Im Gegensatz zu grossen Blockheizkraftwerken welche bis zu einigen Megawatt Strom produzieren, sind Mikro-Blockheizkraftwerke im Leistungsbereich bis 5 kW Klemmenleistung angesiedelt und finden z.B. in Einfamilienhäusern Anwendung. Der Betrieb von BHKW ist aus verschiedenen Gründen sinnvoll. Zum einen stellen die fossilen Brennstoffe erstklassige Energieträger dar. Ein grosser Teil der Energie des Brennstoffs kann mit WKK Anlagen in mechanische Arbeit und Strom umgewandelt werden. Beide Energieformen sind von höchster Qualität, da sie leicht und mit wenig Verlust in andere Formen umgewandelt und genutzt werden können (reine Exergie). Die nicht umsetzbare Abwärme ist zum Heizen ideal. Der Brennstoff wird so wesentlich besser ausgenutzt als wenn damit direkt Heizwärme (Anergie) erzeugt wird. Andererseits kann mit der dezentralen Energieversorgung das Versorgungsnetz entlastet werden. Der lokal produzierte Strom kann direkt vor Ort genutzt werden. Dadurch werden die Transportverluste minimiert. Zudem wird bei wärmegeführten BHKW dann Strom produziert wenn Wärme verlangt wird. Dies passt mit dem saisonal unterschiedlichen Bedarf von Wärme und Strom zusammen, da während der Heizperiode auch mehr Strom benötigt wird.
Der Kompetenzbereich Energiesysteme behandelt Mikro-Blockheizkraftwerke in Zusammenhang mit Mikro-Gasturbinen, Brennstoffzellen und stromerzeugenden Heizungen. Auf diesem Gebiet werden laufend Projektarbeiten zusammen mit der Firma Hexis und dem Schweizerischen Verein des Gas- und Wasserfaches bearbeitet.

Weitere Kompetenzen   Neben den oben beschriebenen Tätigkeitsfeldern hat das IEFE Kompetenzen im Bereich industrielle Dampfanlagen und thermische Speicher. Dampf ist ein bewährtes Medium, das auch in der modernen Technik auf vielfältige Weise Anwendung findet. Er kommt in der Verfahrenstechnik, in industriellen Anlagen oder Fernwärmenetzen als Wärmeträger sowie als Arbeitsmedium in grossen Kraftwerken vor. Die thermischen Speicher stellen eine wichtige Komponente in der Kette der Energieversorgung dar. Besonders in Zusammenhang mit erneuerbaren Energien gewinnen sie vermehrt an Bedeutung. Die Anwendung ist so vielfältig wie die Bauarten und Arbeitsprinzipien.