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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/502260
Projekttitel
DeCarbCH – Decarbonisation of Cooling and Heating in Switzerland

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Das DeCarbCH-Projekt zielt auf die Dekarbonisierung von Heizen und Kühlen in der Schweiz innerhalb der nächsten drei Jahrzehnte, und bereitet weiter den Weg hin zu negativen CO2-Emissionen. Das übergeordnete Projektziel (mit dem letztendlichen Ziel von Netto-Null-Emissionen) besteht darin, die Umsetzung von erneuerbaren Energien für Heizen und Kühlen im Wohnungssektor (verschiedener Grössen und Urbanisierungsgrade) sowie im Dienstleistungs- und im Industriesektor zu befördern, zu beschleunigen und die damit verbundenen Risiken zu minimieren. Dieses Ziel soll wie folgt erreicht werden:

  • Bereitstellung von Handlungsempfehlungen, wo, in welchem Ausmass und wann welche Technologien miteinander kombiniert werden sollen

  • Entwicklung, Pilot- und Demonstrationsprojekte von Kombinationen wirtschaftlich realisierbarer Technologien, was zur Senkung der Kosten für erneuerbares Heizen und Kühlen in allen Sektoren beitragen wird

  • Durchführung modellbasierter Analysen zur Unterstützung der Planung, unter anderem durch die Entwicklung von Szenarien zu Angebot, Verteilung und Nachfrage von erneuerbarem Heizen und Kühlen

  • Quantifizierung des Wertes von erneuerbarem Heizen und Kühlen sowie von negativen CO2-Emissionen

  • Bereitstellung evidenzbasierter Handlungsempfehlungen zur Umsetzung erneuerbaren Heizens und Kühlens durch Politikmassnahmen und gesetzliche Regelungen sowie Einbeziehung einschlägiger Akteure mit dem Ziel, das erforderliche Akzeptanzniveau zu erreichen.

Das DeCarbCH-Projekt konzentriert sich auf drei Hauptkomponenten: i) innovative erneuerbare Energiebereitstellungs- und Umwandlungstechnologien, ii) Fernwärme- und Fernkältenetze und iii) Energiespeicherung. Für diese Komponenten ermitteln wir optimale Kombinationen (in Bezug auf Technik, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit) sowie die erforderlichen und anzustrebenden Bedingungen für ihre Umsetzung. Ein lösungsorientierter interdisziplinärer Ansatz wird für das Projekt als Ganzes sowie innerhalb jedes einzelnen Arbeitspaketes angewandt. Die Arbeitspakete (AP) befassen sich mit Subsystemen (z. B. AP3 mit Netzwerken in Kombination mit erneuerbaren Energien und Energiespeicherung, AP4/AP10 mit dem Industriesektor und AP5/AP11 mit Lösungen hauptsächlich für eigenständige Systeme unter Nutzung erneuerbarer Energien), sie beinhalten Fallstudien (AP6 in Zürich und AP7 in der Romandie), oder sie wenden spezifische Ansätze an (AP2/AP9: gesetzliche und sozioökonomische Integration, und AP1/AP8: Energiesystemmodellierung). Alle Arbeitspakete münden in Empfehlungen für politische Entscheidungsträger und für andere Akteure.

Kurzbeschreibung
(Englisch)

The DeCarbCH project addresses the colossal challenge of decarbonisation of heating and cooling in Switzerland within three decades and it prepares the grounds for negative CO2 emissions. The overall objective of the project (with the ultimate target of net zero emissions) is to facilitate, speed up and de-risk the implementation of renewables for heating and cooling in the residential sector (for various scales and degrees of urbanization) as well as for the service and the industry sector

  • by providing guidance on which combinations of technologies to implement where, to which extent and when

  • by developing, piloting and demonstrating combinations of commercially viable technologies thereof, consequently helping to drive down the cost of renewable heating and cooling in all sectors

  • by conducting model-based analyses that support planning, inter alia by the development of scenarios representing the supply, distribution and demand of renewable heating and cooling services

  • by quantifying the value of both renewable heating and cooling as well as of negative CO2 emissions

  • by providing evidence-based guidance on how to enable the implementation of renewable heating and cooling by policies and by legal measures as well as by engaging with the relevant actors and ensuring the necessary level of acceptance.

The DeCarbCH project focusses on three main components, i.e. i) advanced renewable energy and transformation technologies, ii) thermal grids (for heating and cooling) and iii) energy storage. For these, we establish optimal combinations (in technical, economic and environmental terms) as well as necessary and desirable conditions for their implementation. A solution-oriented, interdisciplinary approach is applied for the project as a whole and within each work package. The work packages deal with subsystems (e.g. WP3 on grids in combination with renewables and energy storage, WP4/WP10 on industry and WP5/WP11 on primarily standalone renewable energy-driven system solutions), they represent case studies (WP6 for Zurich and WP7 for Romandie) or they apply specific approaches (legal and socio-economic integration in WP2/WP9 and energy system modelling in WP1/WP8), leading to recommendations for policy makers and other stakeholders.

Kurzbeschreibung
(Französisch)

Le projet DeCarbCH s’attaque au colossal défi de la décarbonisation du chauffage et du refroidissement en Suisse dans un délai de trois décennies, et jette les bases pour atteindre des émissions négatives de CO2. L’objectif global du projet (et l’objectif final de zéro émission nette) est de faciliter et d’accélérer la mise en œuvre des énergies renouvelables, ainsi que d’atténuer les risques qui y sont liés, pour le chauffage et le refroidissement dans le secteur résidentiel (à différentes échelles et degrés d’urbanisation) et dans le secteur des services et de l’industrie

  • en fournissant des orientations sur les combinaisons de technologies à mettre en œuvre, à quel endroit, dans quelle mesure et à quel moment

  • en développant, testant et présentant des combinaisons de technologies commercialement viables, contribuant ainsi à faire baisser le coût du chauffage et du refroidissement renouvelables dans tous les secteurs

  • en effectuant des analyses basées sur des modèles qui facilitent la planification, notamment par l’élaboration de scénarios représentant l’offre, la distribution et la demande de services de chauffage et de refroidissement renouvelables

  • en quantifiant la valeur du chauffage et du refroidissement renouvelables ainsi que des émissions négatives de CO2

  • en fournissant des orientations fondées sur des données factuelles relatives à la manière de promouvoir le chauffage et le refroidissement renouvelables par des politiques et des mesures juridiques, ainsi qu’en s’engageant auprès des différents acteurs concernés pour assurer le niveau d’acceptation nécessaire.

Le projet DeCarbCH se concentre sur trois composantes principales : i) les technologies avancées en matière d’énergie renouvelable et de transformation, ii) les réseaux thermiques (pour le chauffage et le refroidissement) et iii) le stockage de l’énergie. Pour chacune de ces composantes, nous établissons les combinaisons optimales (en termes techniques, économiques et environnementaux) ainsi que les conditions nécessaires et souhaitables pour leur mise en œuvre. Nous adoptons une approche interdisciplinaire axée sur les solutions pour l’ensemble du projet et pour chaque lot de travail. Les lots de travail (WP : workpackage) se concentrent sur des sous-systèmes (p. ex. WP3 sur les réseaux alliant les énergies renouvelables et le stockage de l’énergie, WP4/WP10 sur l’industrie et WP5/WP11 sur les systèmes principalement autonomes basés sur les énergies renouvelables), constituent des études de cas (WP6 pour Zurich et WP7 pour la Suisse romande) ou appliquent des approches spécifiques (intégration juridique et socio-économique dans WP2/WP9 et modélisation de systèmes énergétiques dans WP1/WP8), ce qui permet de formuler des recommandations pour les décideurs politiques et les autres parties prenantes.

Kurzbeschreibung
(Italienisch)

Il progetto DeCarbCH affronta la colossale sfida della decarbonizzazione di riscaldamento e raffreddamento in Svizzera entro tre decenni e prepara le basi per le emissioni negative di CO2. Lo scopo generale del progetto (con l'obiettivo ultimo del raggiungimento delle emissioni nette zero) è semplificare, accelerare e diminuire i rischi dell'implementazione delle fonti rinnovabili per il riscaldamento e il raffreddamento nel settore residenziale (per vari livelli e gradi di urbanizzazione) nonché per il settore dei servizi e industriale

  • attraverso un orientamento su quali combinazioni di tecnologie devono essere implementate dove, in che misura e quando

  • tramite lo sviluppo, la sperimentazione e la dimostrazione delle combinazioni di tecnologie commercialmente possibili, che aiutino quindi ad abbattere il costo di riscaldamento e raffreddamento da fonti rinnovabili in tutti i settori

  • tramite l'esecuzione di analisi basate sui modelli che supportano la pianificazione, tra l'altro mediante lo sviluppo di scenari che rappresentano la fornitura, distribuzione e richiesta di servizi di riscaldamento e raffreddamento da fonti rinnovabili

  • mediante la quantificazione del valore del riscaldamento e raffreddamento da fonti rinnovabili ma anche delle emissioni negative di CO2

  • fornendo un orientamento basato sui dati empirici su come permettere l'attuazione di riscaldamento e raffreddamento da fonti rinnovabili mediante politiche e misure giuridiche nonché collaborando con i soggetti interessati e assicurando il necessario livello di accettazione.

Il progetto DeCarbCH si basa su tre componenti principali: i) tecnologie avanzate di energia rinnovabile e trasformazione, ii) reti di teleriscaldamento (per il riscaldamento e il raffreddamento) e iii) stoccaggio di energia. Per questi, determiniamo combinazioni ottimali (in termini tecnici, economici e ambientali) nonché condizioni necessarie e desiderabili per la relativa implementazione. Al progetto nel suo insieme e nell'ambito di ciascun pacchetto di lavoro si applica un approccio interdisciplinare orientato alle soluzioni. I pacchetti di lavoro riguardano i sottosistemi (ad es. WP3 su reti in abbinamento alle fonti rinnovabili e allo stoccaggio dell'energia, WP4/WP10 sull'industria e WP5/WP11 su soluzioni di sistemi alimentati da energia rinnovabile prevalentemente autonomi), rappresentano case study (WP6 per Zurigo e WP7 per la Svizzera romanda) oppure applicano approcci specifici (integrazione legale e socio-economica in WP2/WP9 e modellizzazione del sistema energetico in WP1/WP8), al fine di determinare raccomandazioni per i responsabili delle decisioni politiche e altri soggetti interessati.

Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
Die wichtigsten Highlights (Ergebnisse, Herausforderungen, Lehren usw.) während des Berichtszeitraums waren die folgenden:

• Auf der Grundlage des CROSS-Szenarios wurden Netto-Null-Konfigurationen für das Energiesystem 2050 erstellt. Es wurden Prioritäten für die weitere Entwicklungen in DeCarbCH abgeleitet, beispielsweise die Einbeziehung großer thermischer Energiespeicher in Fernwärmenetze mit Wärmepumpen.

• TESSA, eine neue Software für die schnelle Auslegung von Wärmenetzen, wird in enger Zusammenarbeit mit interessierten Partnern entwickelt. Die Definition von Distrikt-Archetypen wird die Erstellung von technischen Leitlinien für Fernwärmenetze erleichtern.

• Die Energiebedarfsprofile der Industriesektoren wurden durch Prozessintegration und statistische Analyse ermittelt. Dies ist wichtig für Scoping-Studien, um Industrieunternehmen zu ermutigen, optimal integrierte Energieeffizienzmaßnahmen, erneuerbare Energiequellen und Speicher einzusetzen.

• Industrielle Wärmepumpen weisen ein enormes Potenzial zur Reduzierung des Einsatzes fossiler Brennstoffe und der damit verbundenen CO2-Emissionen in der Industrie auf. Die Umsetzung dieser Technologie wird in Fallstudien mit Industriepartnern gefördert.

• Solarthermische Kollektoren sind eine manchmal vergessene Technologie, die Wärme im mittleren Temperaturbereich für Stadtteile und industrielle Prozesse liefern kann. Die Eigenschaften von großen Kollektorfeldern wurden simuliert und werden in Form von Factsheets zur Verfügung gestellt.

• Negative Emissionstechnologien (NETs) werden eine wichtige Rolle bei der Erreichung der Netto-Null-Ziele spielen. Der Wert der einzelnen NETs wurde mit Hilfe von Energiesystemmodellen ermittelt, wobei das höchste Potenzial in der CO2-Abscheidung aus großen Punktquellen gefunden wurde. Folglich wird die optimale Integration des Abscheidungsprozesses mit industriellen Partnern untersucht.

• Ein besonderes Merkmal von DeCarbCH ist die Einbeziehung von nichttechnischen Experten aus dem rechtlichen und sozioökonomischen Bereich. Dies ermöglicht eine fruchtbare Interaktion zwischen diesen Bereichen, indem die nichttechnischen Hindernisse aufgezeigt und gemeinsam Strategien zu deren Überwindung entwickelt werden.

• Fallstudien mit Städten in der deutschen und französischen Schweiz ermöglichen es, die in DeCarbCH entwickelten Instrumente und Methoden schnell in der Praxis zu testen und umzusetzen. Eine detaillierte technische Analyse der Fernwärmenetze in Genf zeigte Strategien zur Senkung des Temperaturniveaus im Netz auf. Dies ist ein wesentlicher Schritt für die Umstellung von verbrennungsbasierten fossilen Systemen auf neue Energiequellen wie Solarthermie, Geothermie oder Großwärmepumpen.
Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
The main highlights (results, challenges, learnings, etc.) during the reporting period were the following:

• Net-zero configurations for the energy system 2050 were generated based on the CROSS scenarios. Priorities for further development in DeCarbCH were derived, for instance the inclusion of large thermal energy storage in district heating networks with heat pumps.

• TESSA, a new software for the quick design of thermal networks is being developed in close collaboration with interested partners. The definition of district archetypes will facilitate the creation of technical guidelines for district heating networks.

• The energy demand profiles of industrial sectors were determined using process integration and statistical analysis. This is important for scoping studies to encourage industrial companies to implement optimally integrated energy efficiency measures, renewable sources and storage.

• Industrial heat pumps exhibit a huge potential for reducing the use of fossil fuels and the associated CO2 emissions in industry. The implementation of this technology is fostered by case studies with industrial partners.

• Solar thermal collectors are a sometimes forgotten technology that can deliver medium-temperature heat to districts and industrial processes. The characteristics of large collector fields were simulated and are made available through factsheets.

• Negative Emission Technologies (NETs) will play an important role in reaching the net-zero targets. The value of individual NETs was determined using energy system modelling, where the highest potential was found in CO2 separation from large point sources. Consequently, the optimal integration of the capture process is studied with industrial partners.

• A distinctive feature of DeCarbCH is the inclusion of non-technical experts in the legal and socio-economic field. This enables fruitful interactions between these domains, by highlighting the non-technical barriers and by jointly developing strategies to overcome these.

• Case studies with cities in the German and French part of Switzerland allow to quickly test and implement the tools and methods developed in DeCarbCH in practice. A detailed technical analysis of district heating networks in Geneva revealed strategies to reduce the temperature level in the network. This is an essential step for the switch from combustion based fossil systems to new energy sources as solar thermal, geothermal or large heat pumps.
Zugehörige Dokumente
Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
Les principaux faits marquants (résultats, défis, apprentissages, etc.) pendant la période de référence ont été les suivants:

• Des configurations net-zéro pour le système énergétique 2050 ont été générées sur la base du scénario CROSS. Les priorités pour le développement futur de DeCarbCH ont été déduites, par exemple l'inclusion d'un grand stockage d'énergie thermique dans les réseaux de chauffage urbain avec des pompes à chaleur.

• TESSA, un nouveau logiciel pour la conception rapide de réseaux thermiques, est en cours de développement en étroite collaboration avec les partenaires intéressés. La définition d'archétypes de districts facilitera la création de lignes directrices techniques pour les réseaux de chauffage urbain.

• Les profils de demande énergétique des secteurs industriels ont été déterminés en utilisant l'intégration des processus et l'analyse statistique. Ceci est important pour les études de cadrage afin d'encourager les entreprises industrielles à mettre en oeuvre des mesures d'efficacité énergétique, des sources renouvelables et des systèmes de stockage intégrés de manière optimale.

• Les pompes à chaleur industrielles présentent un énorme potentiel de réduction de l'utilisation des combustibles fossiles et des émissions de CO2 associées dans l'industrie. La mise en oeuvre de cette technologie est encouragée par des études de cas avec des partenaires industriels.

• Les capteurs solaires thermiques sont une technologie parfois oubliée qui peut fournir de la chaleur à moyenne température aux quartiers et aux processus industriels. Les caractéristiques de grands champs de capteurs ont été simulées et sont disponibles sous forme de fiches d'information.

• Les technologies à émissions négatives (NET) joueront un rôle important dans la réalisation des objectifs de zéro émission nette. La valeur des différentes TEN a été déterminée à l'aide d'une modélisation du système énergétique, et le potentiel le plus élevé a été trouvé dans la séparation du CO2 à partir de grandes sources ponctuelles. Par conséquent, l'intégration optimale du processus de capture est étudiée avec des partenaires industriels.

• Une caractéristique distinctive de DeCarbCH est l'inclusion d'experts non techniques dans les domaines juridique et socio-économique. Cela permet des interactions fructueuses entre ces domaines, en mettant en évidence les obstacles non techniques et en développant conjointement des stratégies pour les surmonter.

• Des études de cas avec des villes de Suisse allemande et française permettent de tester rapidement et de mettre en pratique les outils et les méthodes développés dans DeCarbCH. Une analyse technique détaillée des réseaux de chauffage urbain à Genève a révélé des stratégies pour réduire le niveau de température dans le réseau. Il s'agit d'une étape essentielle pour passer des systèmes fossiles basés sur la combustion à de nouvelles sources d'énergie telles que le solaire thermique, la géothermie ou les grandes pompes à chaleur.
Publikationen / Ergebnisse
(Italienisch)
I principali punti salienti (risultati, sfide, lezioni apprese, ecc.) durante il periodo di riferimento sono stati:

• Sono state generate configurazioni a zero emissioni per il sistema energetico 2050 sulla base dello scenario CROSS. Sono state individuate le priorità per un ulteriore sviluppo in DeCarbCH, ad esempio l'inclusione di grandi stoccaggi di energia termica nelle reti di teleriscaldamento con pompe di calore.

• TESSA, il nuovo software per la progettazione rapida di reti termiche, è in fase di sviluppo in stretta collaborazione con i partner interessati. La definizione di archetipi di distretto faciliterà la creazione di linee guida tecniche per le reti di teleriscaldamento.

• I profili della domanda energetica dei settori industriali sono stati determinati utilizzando l'integrazione dei processi e l'analisi statistica. Questo è importante per gli studi di scoping per incoraggiare le aziende industriali a implementare misure di efficienza energetica, fonti rinnovabili e stoccaggio integrate in modo ottimale.

• Le pompe di calore industriali presentano un enorme potenziale per ridurre l'uso di combustibili fossili e le relative emissioni di CO2 nell'industria. L'implementazione di questa tecnologia è promossa da casi di studio con partner industriali.

• I collettori solari termici sono una tecnologia a volte dimenticata che può fornire calore a media temperatura a distretti e processi industriali. Le caratteristiche di grandi campi di collettori sono state simulate e sono rese disponibili attraverso schede informative.

• Le tecnologie a emissioni negative (NET) svolgeranno un ruolo importante nel raggiungimento degli obiettivi di zero emissioni. Il valore delle singole NET è stato determinato utilizzando la modellazione dei sistemi energetici; il potenziale più elevato è stato riscontrato nella separazione della CO2 da grandi fonti puntuali. Di conseguenza, l'integrazione ottimale del processo di cattura è stata studiata con partner industriali.

• Una caratteristica distintiva di DeCarbCH è l'inclusione di esperti non tecnici in campo legale e socio-economico. Ciò consente interazioni proficue tra questi settori, evidenziando le barriere non tecniche e sviluppando congiuntamente strategie per superarle.

• I casi di studio con città della Svizzera tedesca e francese consentono di testare e implementare rapidamente nella pratica gli strumenti e i metodi sviluppati in DeCarbCH. Un'analisi tecnica dettagliata delle reti di teleriscaldamento a Ginevra ha rivelato strategie per ridurre il livello di temperatura nella rete. Si tratta di un passo essenziale per il passaggio dai sistemi fossili a combustione alle nuove fonti energetiche come il solare termico, la geotermia o le grandi pompe di calore.
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