LANTERN
The aim of the LANTERN project is to co-design, test, validate, and scale up a portfolio of interventions for a user-empowered, decarbonized, resource efficient and sufficient Switzerland. We will achieve it through applied research and development at the interface between markets, technology, policies, and society.
The project will assess the relevance of socio-technical aspects, e.g. social practices, use of technologies, norms and context of use with respect to the sustainable energy transition in Swiss households, leisure activities and workplaces. In real-life Living Labs, corresponding new services, programs and policies will be co-designed, tested and validated at different scales (e.g. in homes, institutions, districts, or city level).
Funding body: BFE, Industry
Partners: HES-SO, ZHAW, UniGE, HSLU, CSEM, UniBE, SUPSI, HEIPA, Industry
Contact: Hanmin Cai

Klimafonds Winterthur
In diesem Projekt wird eine selbstlernende, adaptive und prädiktive Regelung aus dem Forschungs- und Entwicklungsstadium in eine reale Umgebung implementiert. Dieser Regler soll die Wärmeerzeugung in der Wohn- und Gewerbeüberbauung «Hobelwerk» steuern. In zwei Häusern (A und B) wird das Warmwasser, sowie die Heizwärme jeweils mittels Luft/Wasser-Wärmepumpen bereitgestellt. In drei Häusern (C, D und E) kommt hingegen ein bivalentes System mit Wärmepumpe und Pellet-Kessel zum Einsatz. Luft/Wasser-Wärmepumpen sind eine verbreitete Lösung für die CO2 arme Wärmeerstellung. Sie weisen aber zwei Problematiken auf. Erstens werden Luft-Wasser- Wärmepumpen aus Lärm- und Platzgründen im Urbanen Raum für grössere Bauten nur selten eingesetzt. Zweitens belasten diese Systeme das Stromnetz in den Wintermonaten erheblich, also dann, wenn der Netzstrom eher CO2 intensiv ist. Um diese Nachteile zu entschärfen, kann die Spitzenlast durch einen anderen Wärmeerzeuger abgedeckt werden, wie in diesem Fall einen Pellet-Ofen. Das Zusammenspiel dieser beiden Systeme auf Netzbelastung, CO2- Emissionen und lokale PV-Produktion zu optimieren ist aber eine komplexe Aufgabe. Deshalb wird dafür ein selbstlernender, adaptiver und prädiktiver Regler entwickelt. Dieses System wird dann der reinen Wärmepumpen-Lösung mit einem ähnlichen Regler gegenübergestellt. Durch die selbstlernende Eigenschaft, lässt sich der Reglern einfach auf eine neue Heizung anpassen. Damit ist die Skalierbarkeit gegeben.
Funding body: Stadtwerke Winterthur
Partners: mehr als wohnen
Contact: Hanmin Cai

BFE Hobelwerk: Skalierbare Lösungen für den Weg zu Netto Null
Um die Pariser Klimaziele zu erreichen, muss der Gebäudepark der Schweiz CO2-neutral werden. In diesem Projekt werden dafür vier vielversprechende und skalierbare Ansätze in einer realen Umgebung installiert, erprobt und miteinander verglichen. Die Ansätze sind zwar nicht CO2-frei, aber sie haben das Potential dazu. Für die Erstellung werden die Ansätze CO2-armer Holzbau sowie ReUse erprobt. Für den Betrieb wird eine prädiktive, optimierte Bivalenz-Regelung in der Wärmeerzeugung, sowie eine einfache Abluftanlage, welche aber dank einer CO2-Steuerung einen hohen Komfort ermöglicht, installiert. Diese vier Losungen werden mittels einer einheitlichen Methode bezüglich der Lebenszykluskosten sowie der Ökobilanzierung miteinander verglichen. Zudem werden Erhebungen zur Akzeptanz während der Planung sowie unter den Bewohnenden durchgeführt.
Funding body: BFE
Partners: mehr als wohnen, Lemon Consult AG, Lignum, Baubüro in situ
Contact: Hanmin Cai

SWEET: Improve renewable energy system efficiency through flexibility and sector coupling (PATHFNDR)
In the PATHFNDR project, we will investigate how to incorporate a much higher share of renewable energy sources into the energy system while striving to achieve a more efficient Swiss energy system with the goal to reach a net-zero greenhouse gas emission-society by 2050, as set out by the Federal Council. To fulfill this goal, feasible pathways will be studied in particular through enabling flexibility providers across various sectors, along different temporal and spatial scales ranging from the European perspective over the country level to municipalities and individual companies, buildings and technologies.
In order to exploit the energetic flexibility potential under the national and international scenarios, single technologies cannot be analyzed individually. Rather, multiple technologies need to be put into the context of existing or novel use cases such that they can be evaluated following a holistic approach. Based on the systemic interaction of individual technologies, a real and usable flexibility potential can be quantified and exploited based on measurement data of bottom-up technologies installed in demonstrators like NEST, move and ehub, as well as participating districts and cities in Switzerland.
Funding body: BFE, Industry
Partners: ETH, PSI, HSLU, UniGE, Industry
Contact: Philipp Heer

BFE S-DSM
The aim of this project is to develop and practically test a building automation system that regards the CO2 footprint (carbon footprint, CF) of the Swiss grid electricity and thus supports a sustainable operation of buildings. Two control concepts shall be compared. On the one hand a concept aiming at distribution network operators (VNB), on the other hand a concept to be implemented directly at prosumers, i.e. the Building. Since today's building operations do not take the CF profile into account, we assume that there is great potential for savings of CO2 emissions. An estimate based on historical data shows a potential saving of 22% for a poorly insulated two-family house, which can lead to a saving of one tonne of CO2 equivalent per year. This exclusively by adjusting the operation of the plant. In this project, this potential is to be analysed and exploited by means of an office/commercial use (K3 superstructure, Wallisellen) and a residential use (NEST Demonstrator, Dübendorf) by quantifying and validating in a practical test. At both locations, the building operation is extended in such a way that the practicability of the developments can be demonstrated and expected reductions of the CF can be assigned on the basis of measurement data.
Funding body: BFE
Partners: die werke Wallisellen
Contact: Philipp Heer

K3 - Handwerkcity
The overall objective of this project is to show a system-related contribution of the Swiss gas industry to the implementation of the Swiss Energy Strategy 2050. Empa will provide a quantification of energetic flexibilities and the free capacities. Additionally, we are conducting an optimization for future adaptions of operation. We evaluate the system stability based on measurement data, and we will evaluate economical factors related to electrical self-sufficiency in the K3 building complex.
K3, a commercially used building complex, will serve as validation area. Its energy system consists of roof and façade PV systems, air-to-water heat pumps, water-to-water heat pumps, a CHP unit and several hot- and cold-water storage units.
Funding body: FOGA
Partners: Die Werke Wallisellen, SVGW
Contact: Philipp Heer
Involved group: ehub