Projekt

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THRIVE Umbrella Project: Thermally driven adsorption heat pumps for substitution of electricity and fossil fuels

Titel Englisch THRIVE Umbrella Project: Thermally driven adsorption heat pumps for substitution of electricity and fossil fuels
Gesuchsteller/in Michel Bruno
Nummer 153989
Förderungsinstrument NFP 70 Energiewende
Forschungseinrichtung IBM Research GmbH
Hochschule Firmen/Privatwirtschaft - FP
Hauptdisziplin Andere Gebiete der Ingenieurwissenschaften
Beginn/Ende 01.12.2014 - 31.10.2018
Bewilligter Betrag 202'463.00
Alle Daten anzeigen

Keywords (11)

Adsorption; Heat pump; Energy economics; Waste heat; Sustainable; Mass transfer; Heat transfer; Renewable energy; Porous materials; Life cycle assessment; Life cycle costing

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Das Heizen und Kühlen von Gebäuden verursacht einen beträchtlichen Stromverbrauch und grosse CO2-Emissionen. Vom jährlichen Gesamtenergieverbrauch der Schweiz entfällt die Hälfte auf Wärmeanwendungen wie Gebäudeheizung, Warmwasser und Prozesswärme. Der Energiebedarf dieser Anwendungen wird überwiegend durch fossile Energieträger gedeckt. Weiterhin werden für Heizen und Kühlen etwa 40% des Gesamtstromverbrauchs der Schweiz aufgewendet. Im Rahmen der „Energiestrategie 2050“ sollen sowohl CO2-Emissionen reduziert sowie ein Ausstieg aus der Kernkraft ermöglicht werden. Für diese Zielsetzung müssen zwingend vorhandene Energieressourcen besser genutzt und der Stromverbrauch gedrosselt werden.
Lay summary

 

Inhalt uns Ziel des Forschungsprojekts

Im Verbundprojekt „THRIVE“ werden thermisch getriebene Wärmepumpen entwickelt, deren Ziel die Nutzung von Abwärme und erneuerbaren Energien zum Heizen und Kühlen von Gebäuden ist. Dafür werden zunächst in Zusammenarbeit mit Energieversorgern die technischen Randbedingungen und mögliche Nutzung von Abwärme untersucht sowie die Wärme- und Kältenachfrage in der Schweiz etabliert. Für die Anwendungsgebiete werden massgeschneiderte Adsorptionsmaterialien entwickelt und in eine thermische Wärmepumpe integriert, um hohe elektrische Wirkungsgrade und Leistungsdichten zu erreichen. Schliesslich wird die neue Wärmepumpe vermessen und mit konkurrierenden Technologien verglichen. Begleitend wird eine Nachhaltigkeitsbewertung und Kostenrechnung durchgeführt. An dem Forschungsvorhaben sind neben den Forschungsinstituten auch industrielle Partner in den Bereichen Energieversorgung, Materialien und Wärmesysteme beteiligt. Die technische Realisierung des Projekts wird durch fünf Teilprojekte abgedeckt: (1) Massgeschneiderte Materialien (Nr. 154008), (2) Optimierte Adsorptionswärmetauscher (Nr. 153940), (3) Kompakte Adsorptionswärmepumpe (Nr. 153975), (4) Anwendungen und Technologiebewertung (Nr. 153949), (5) Ökobilanz und Nachhaltigkeitsbewertung (Nr. 1153937).

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Die Abwärmenutzung durch thermisch getriebene Adsorptionswärmepumpen in der Schweiz eröffnet neue Möglichkeiten in den Bereichen Nahwärme und Kältebereitstellung, da sowohl industrielle Abwärme sowie Wärme aus erneuerbaren Energien effizient genutzt werden kann. Die Technologie kann gleichzeitig dazu beitragen, die Effizienz von Öl- und Gasheizungen zu erhöhen und deren CO2-Emissionen zu reduzieren. Insgesamt können der Stromverbrauch für Heizung und Kühlung in der Schweiz um 70% und der Verbrauch von fossiler Heizenergie um knapp 20% gesenkt werden.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 20.10.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
VAT Vakuumventile AG Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Zeochem AG, Dr. Matteo Caravati Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Danfoss District Energy, Mr. Oddgeir Gudmundsson Dänemark (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
HEIG-VD, Prof. Stéphane Citherlet Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Hochschule für Technik Rapperswil, Prof. Matthias Rommel Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
Empa, Dr. Matthias Koebel Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
ETH Zurich, Prof. André Studart Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
ETS Energie-Technik Systeme AG, Mr. Hanspeter Signer Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Paul Scherrer Institut, Dr. Peter Burgherr Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
ewz Energiedienstleistungen, Ms. Carmen Ziegler Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
MOF Technologies Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
InfraWatt/Planair, Mr. Martin Kernen Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
12th International Conference on the Fundamentals of Adsorption Vortrag im Rahmen einer Tagung Materials and system design for adsorption heat pumps to efficiently utilize waste heat and renewable energy 29.05.2016 Friedrichshafen, Deutschland Ruch Patrick; Michel Bruno;
10. Energieforschungskonferenz Vortrag im Rahmen einer Tagung THRIVE: Thermally driven adsorption heat pumps for substitution of electricity and fossil fuels 14.04.2016 Luzern, Schweiz Frank Elimar; Michel Bruno; Rommel Matthias; Ruch Patrick;
Design Thinking Workshop Making the Zero Carbon Society Possible Vortrag im Rahmen einer Tagung Contribution to overall topic and design thinking process 19.02.2016 Vienna, Österreich Michel Bruno;
Schweizer Stromkongress Vortrag im Rahmen einer Tagung Energieeffizienz und Big Data geht das zusammen? 12.01.2016 Bern, Schweiz Michel Bruno;
Annual Meeting of SCCER Efficiency of Industrial Processes Vortrag im Rahmen einer Tagung Energy Efficiency as Main Driver in ICT: Path breaking Solutions in the Design of Supercomputers and Datacenters 18.09.2015 Zurich, Schweiz Ruch Patrick; Michel Bruno;
Energy Science and Technology Conference Vortrag im Rahmen einer Tagung Energy and Efficiency Breakthrough Innovations 20.05.2015 Freiburg, Deutschland Michel Bruno; Ruch Patrick;


Selber organisiert

Titel Datum Ort
Advanced sorption technologies and their applications 18.05.2015 Dübendorf, Schweiz

Kommunikation mit der Öffentlichkeit

Kommunikation Titel Medien Ort Jahr
Neue Medien (Web, Blogs, Podcasts, NewsFeed, usw.) Converting heat from data centers into air conditioning for cooling data centres BBC Click International 2016
Neue Medien (Web, Blogs, Podcasts, NewsFeed, usw.) Projekt THRIVE: Mit Abwärme heizen und kühlen Energieia+, Blog des Bundesamts für Energie BFE Deutschschweiz Romanische Schweiz Italienische Schweiz International Westschweiz 2016
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Adsorptionswärme soll Industrie kühlen VDI Nachrichten International 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Bientôt des pompes à chaleur thermiques Habitation International Westschweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Cool Technology IBM Systems Magazine International 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Das grosse Potenzial der Abwärme TagesAnzeiger Deutschschweiz 2015
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Internationaler Pressetag IBM Research Zürich Westschweiz International Deutschschweiz Italienische Schweiz Romanische Schweiz 2015
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Medienbesuch ICT Switzerland International Deutschschweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Mit Abwärme betriebene Wärmepumpe bald Wirklichkeit? InfraWatt Newsletter Deutschschweiz Westschweiz Italienische Schweiz Romanische Schweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Mit dem Rechenzentrum heizen Swiss Engineering Deutschschweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Neuartige Wärmepumpe nutzt Abwärme effizienter Zürcher Umweltpraxis Deutschschweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Nutzen statt verschwenden Haustech Deutschschweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Nutzen statt wegwerfen - Neues Forschungsprojekt nimmt Abwärme ins Visier Umwelttechnik Schweiz Deutschschweiz 2015
Video/Film Project THRIVE: Heat utilisation with solid sorption technology International Deutschschweiz Italienische Schweiz Westschweiz Romanische Schweiz 2015
Neue Medien (Web, Blogs, Podcasts, NewsFeed, usw.) THRIVE Projekt Flickr International Westschweiz Romanische Schweiz Deutschschweiz Italienische Schweiz 2015
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Wenn das Rechenzentrum Gebäude heizt und kühlt Industrieanzeiger International 2015

Auszeichnungen

Titel Jahr
Elected International Member of US National Academy of Engineering "For sustainable technologies to improve data centers and improved efficiencies of energy conversion systems" https://www.nae.edu/149912.aspx 2016

Abstract

The joint project “Thermally driven adsorption heat pumps for substitution of electricity and fossil fuels” aims to substitute electricity and fossil fuels used for heating and cooling in Switzerland with low-grade thermal energy from industrial processes, cogeneration or renewables. The overall effort comprises five sub-projects which span a technological value chain involving (i) development of new adsorbent materials tailored according to the application, (ii) low-cost assembly and integration of these materials into high-performance adsorber heat exchanger units, (iii) design, construction and control of a compact adsorption heat pump which incorporates these novel adsorber units, (iv) simulation and validation of heat utilization scenarios taking into account both supply and demand aspects in Switzerland, and (v) assessment of the overall impact of the technology on the environment and Swiss energy landscape. Importantly, the project will identify key application scenarios in Switzerland for the thermally driven heat pump technology to maximize usage of waste heat and minimize electricity and fossil fuel consumption for heating and cooling of buildings. The demonstrator unit will be developed to meet the demand of the specific application scenarios identified in this study. In addition, key industrial and socio-economic experts have been identified and affiliated with the project to ensure alignment of supply and enable not only an innovative, but also practical solution to support the "Energy Strategy 2050".
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