Das anhaltende Bevölkerungswachstum und die damit einhergehende Verstädterung und Verdichtung stellen eine Herausforderung für eine nachhaltige Energieversorgung, eine intakte, artenreiche Landschaft, funktionierende Verkehrssysteme und das Zusammenleben dar. Der Klimawandel beschleunigt diese Herausforderung, da extremere und stark schwankende Klimabedingungen diese Phänomene speziell in städtischen Gebieten noch verschärfen. Daher befassen sich auch mehrere der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung in einigen oder allen Aspekten mit städtischer Nachhaltigkeit: sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen, erschwingliche und saubere Energie, industrielle Innovation und Infrastruktur und natürlich nachhaltige Städte und Gemeinden.
Der unterirdische Raum bietet ein großes ungenutztes Potenzial zur Erreichung dieser Entwicklungsziele im Allgemeinen und zur Bereitstellung innovativer, langfristiger Lösungen. Beispiele sind unterirdische Energie-, Wärme- und Wasserspeicherung, landwirtschaftliche und industrielle Produktion, Versorgungslogistik, Datenspeicherung für IKT-Edge-Computing, aber auch saubere und widerstandsfähige Infrastrukturen für kleinere und größere Städte. Forschung und Innovation zur Erkundung weiterer, noch nicht absehbarer Möglichkeiten der Nutzung des unterirdischen Raums bietet eine zusätzliche Dimension für ein regeneratives Leben auf der Erde. Die Schweizer Regierung hat deshalb eine Strategie zur Erforschung und Entwicklung des Schweizer Untergrundes lanciert.
Im Dezember 2024 hat der Bund unseren VersuchsStollen Hagerbach (VSH) als «Forschungsinfrastruktur von nationaler Bedeutung» ausgezeichnet – eine Anerkennung, die unsere jahrzehntelange Pionierarbeit im Bereich der unterirdischen Forschung würdigt und unseren Status als führendes Innovationszentrum der Schweiz und Europas unterstreicht.
Seit 1970 bieten wir in Flums eine inspirierende Plattform für visionäre Forschende aus aller Welt. Auf über 25.000 m² erschaffen wir gemeinsam Lösungen für die drängendsten Fragen unserer Zeit: von nachhaltigen Baustoffen über innovative Wasserstoffspeicher bis hin zu Projekten der Weltraumforschung.
Unser Stollen ist ein Ort, an dem Wissenschaft, Technik und Kreativität zusammenfinden – im «Underground Future Lab» beschreiten Visionäre gemeinsam neue Wege.
Dank der Fördermittel des Bundes können wir unsere einzigartige Infrastruktur nun weiter ausbauen und neue, zukunftsweisende Projekte realisieren. Die Zukunft kann kommen!
In der Schweiz gibt es keine vielseitige Infrastruktur für unterirdische Experimente im realen Massstab für Energielösungen im urbanen Kontext, unterirdische Lebensräume und Sicherheit sowie unterirdisches und schweres Bauen. Der VSH bietet die ideale Plattform für die Entwicklung von Ideen, Prototypen und die Umsetzung von Experimenten und neuen Technologien, die die einzigartigen Möglichkeiten der unterirdischen Raumnutzung im Kontext der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung nutzen.
Eine Zusammenarbeit mit tertiären Forschungsinstitutionen (ETH, Uni, FH, HF) ist eine einmalige Chance, gemeinsam mit der Industrie Lösungen zu entwickeln, die das Innovationspotenzial der Schweiz in weltweit einzigartiger Weise stärken und die letztlich der Bevölkerung für ein regeneratives Leben zugute kommen werden. Der VSH stellt die unterirdische Versuchs-, Ausbildungs- und Verbreitungsinfrastruktur bereit und baut die Stollen und Kavernen nutzerorientiert aus. Der VSH entickelt und unterhält die Anlage, indem er Personal, Maschinen und Material zur Verfügung stellt. Über das bestehende internationale Netzwerk aus Akademie und Industrie sucht der VSH Partner für interdisziplinäre Forschungsprojekte und bringt diese zusammen.
Sie wurde 1970 mit dem Ziel gegründet, eine Forschungs-, Test-, Ausbildungs- und Verbreitungsinfrastruktur für die ingenieurtechnischen Pionieraktivitäten der Schweiz im Bereich der unterirdischen Raumnutzung aufzubauen.
Hagerbach bot Unternehmen und Bildungsinstitutionen stets die Möglichkeit, Innovationen für den Bau und Betrieb von Infrastruktursystemen im grossen Massstab zu testen, bevor sie in der Realität angewendet werden. Dies geschieht auf einer Gesamtlänge von mehr als 5 km Tunneln. Die angeschlossenen Kavernen variieren in ihren Abmessungen und bieten insgesamt mehr als 25.000 m2 Test- und Laborfläche.
Dank der Rechtssicherheit durch die Einbindung in den Flächennutzungsplan kann der Versuchsstollen Hagerbach flexibel und zielgerichtet weiter wachsen.
Das unterirdische Zukunftslabor hat vier strategische Säulen für Forschungsthemen, ist aber offen für die Aufnahme neuer Themen von strategischer Bedeutung für die Schweizer Gesellschaft. Die Infrastruktur steht allen akademischen Institutionen in der Schweiz offen.
Dies umfasst die kreislauforientierte und erneuerbare Erzeugung, die Umwandlung, die Speicherung vor Ort, die Verteilung von Energie/Wärme und die Schwerpunktbereiche "Stadt" und "Baustellen".
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Dazu gehören Lebensmittel- und Industrietechnik und -produktion, Wassererfassung, -speicherung und -nutzung ("Schwammstadt"), ICT / IOT Edge Computing
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Dies umfasst alle Forschungs- und Prototyping-Aktivitäten zur Bewertung, Erprobung und Entwicklung unterirdischer oder ausserirdischer Lebens- und Mobilitätsräume.
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Forschungsarbeiten um zu untersuchen wie die Infrastrukturen der Zukunft in einem Kreislaufsystem mit geringem Energieverbrauch und minimalen Emissionen von der Planung über den Bau bis zur Stilllegung gebaut und betrieben werden können.
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Forschungsprojekt VSS 2016/221 auf Antrag des Schweizerischen Verbands der Strassen- und Verkehrsfachleute (VSS) in Partnerschaft mit Amstein + Walthert Progress AG, Centre d’études des tunnels (CETU) und Acontec AG.
und Forschungsprojekt AGT 2018/006 auf Antrag der Arbeitsgruppe Tunnelforschung (AGT) in Partnerschaft mit Amstein + Walthert Progress AG, EMPA und Centre d’études des tunnels (CETU).
Die Studie VSS 2016/221 belegt, dass starke mechanische und thermische Beschädigungen von Elektrofahrzeugbatterien augenblicklich zu unkontrollierbaren Bränden mit hoher Energieentfaltung, starker Rauchentwicklung sowie neuen Schadstoffemissionen führen können. Mit den Analysen wurden neue Fragestellungen insbesondere zu den Auswirkungen der veränderten chemischen Gefährdungen aufgeworfen, die in weiteren Schritten vertiefter untersucht werden sollten.
Die Studie AGT 2018/006 zeigt, dass bei einem Elektrofahrzeugbrand anfallendes Lösch- und Kühlwasser stark kontaminiert wird. Mit Bezug zur Elektromobilität in unterirdischen Infrastrukturen stehen zwei Aspekte im Vordergrund, die vertiefter untersucht werden sollten: 1. Die Wirksamkeit von Hochdruckwassernebelanlagen, 2. Risiken von wasserstoffbetriebenen Elektrofahrzeugen.
Forschungsprojekt VSS 2012/403 auf Antrag des Schweizerischen Verbandes der Strassen- und Verkehrsfachleute (VSS)
Dass trotz intensiver Bemühungen der Betonhersteller keine befriedigenden Erklärungen für die Beeinflussung des Chloridwiderstandes gefunden werden konnten, lies vermuten, dass Einflüsse aus den Gesteinskörnungen die Beziehung Druckfestigkeit-Chloridmig-rationskoeffizient beeinflussen.
Die Ergebnisse dieser Studie und die praktischen Erkenntnisse legen nahe, dass eine petrographische Analyse der Gesteinskörnungen sowie eine Bewertung ihres Einsatzes im Beton erforderlich ist, insbesondere wenn Schichtsilikate vorhanden sind.
Schlussbericht
Forschungsauftrag FGU 2012/005 auf Antrag der Fachgruppe Untertagebau (FGU) in Zusammenarbeit mit Amberg Engineering AG und Geowatt AG.
Um die zentralen Fragestellungen zur Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit von Tunnelabsorbersystemen sowie zur Eignung der angewandten Planungsinstrumente zu beantworten, wurden zwei Versuchsfelder mit Flächenabsorbern im Versuchsstollen Hagerbach installiert.
An die beiden Absorbersysteme wurde eine Wärmepumpe angeschlossen um eine Nutzung durch einen Wärmeentzug simulieren zu können. Die Versuchsfelder wurden mit total 48 Temperaturmesssonden bestückt, die an ein Messdatenerfassungssystem angeschlossen wurden.
Die spezifische Normwärmeleistung der Tunnelabsorber dieses Einbautyps beträgt für ein typisches saisonales Heizlastprofil durchschnittlich 25 W/m2. Dies entspricht einem spezifischen Jahreswärmeentzug von ca. 47 kWh/(m2 Jahr).
Schlussbericht
Forschungsprojekt FGU 2010/005_OBF auf Antrag der Arbeitsgruppe Tunnelforschung (AGT)
Die Prüfung der statischen Kurzzeitfestigkeit (Energieabsorptionsvermögen) zeigt, dass mit geeigneter Dosierung der Kunststofffasern das angestrebte Arbeitsvermögen erreicht werden kann.
Die Dauerhaftigkeit von Kunststofffaser-Spritzbeton wurden an gebrochenen Prüfkörpern bezüglich chemischer Einwirkungen und Lasteinwirkungen untersucht.
Zur Beurteilung der chemischen Beständigkeit der Faserarmierung wurden die Prüfkörper im Freien einer natürlichen Bewitterung, einer Sulfatbeanspruchung, einer Säurebeanspruchung und einer Tausalzbeanspruchung ausgesetzt. Nach einem Jahr wurde die Resttragfähigkeit der Prüfkörper beurteilt.
Schlussbericht
Forschungsauftrag FGU 2010/006 auf Antrag der Fachgruppe Untertagbau (FGU) in Zusammenarbeit mit xirrus GmbH und combustion and flow solutions GmbH
Der vorliegende Bericht stellt eine Grundlagenstudie vor, die den Einsatz von Gasdetektoren als Brandfrühmeldung im Strassentunnelbereich zum Ziel hat. Dazu gehört einerseits die Identifikation von geeigneten Brandgasen, die im abgashaltigen Strassentunnelumfeld dennoch zuverlässig einen beginnenden Fahrzeugbrand anzeigen können; andererseits sollten die Bedingungen geklärt werden, die insbesondere im Hinblick auf die Nachweisgrenze des Gassensors erfüllt sein müssen, um eine zuverlässige Warnung zu ermöglichen. Eine Validierung des Konzepts im Experiment im VersuchsStollen Hagerbach sowie eine Marktanalyse zu möglichen Sensoren komplettieren die Studie.
Das Konzept des Brandanzeigers zur Früherkennung von Tunnelbränden mittels Gassensor konnte für Wasserstoff in einem einfachen Praxisversuch bestätigt werden. Andere potenzielle Brandanzeiger mit alternativen Detektionsmöglichkeiten wurden entdeckt.
Schlussreport
ROBO-SPECT ist ein europäisches Projekt des 7. Rahmenprogramms, das im Rahmen des IKT-Programms für Robotik-Anwendungsfälle (Vertrag Nr. 611145) finanziert und von 10 Partnern aus 6 europäischen Ländern durchgeführt wird.
Das Hauptziel des Projekts war die Entwicklung eines autonomen robotergestützten Inspektions- und Bewertungssystems für Tunnel, das Folgendes umfasst: (a) ein Computer-Vision-System, das strukturelle Defekte und Farbveränderungen an der Innenseite der Betonauskleidung erkennt, (b) ein Sensorsystem, das die Tiefe der Risse und die Öffnungstiefe der interessierenden Fugen mit einer Genauigkeit von 1 mm und die Breite dieser Risse und Öffnungen mit einer Genauigkeit von 0,1 mm misst, und (c) eine Laserausrüstung, die radiale Verformungen mit einer Genauigkeit von 1 mm messen kann.
Alle Systemkomponenten wurden in teilintegrierten und individuellen Szenarien in realen Teilen des VSH-Tunnelnetzes und auch über beschädigten Testbetonplatten, die vom VSH-Team erstellt wurden, getestet.
Publikationen
Europäische Kommission, Finanzhilfevereinbarung ID: 261817, Spezifisches Programm "Zusammenarbeit": Sicherheit, koordiniert von STIFTELSEN SINTEF
Um die Sicherheit der europäischen Bürger zu erhöhen, werden technische und organisatorische Instrumente benötigt, die das Krisen- und Notfallmanagement erheblich verbessern. Im Rahmen einer EU-Initiative wurde an Systemen gearbeitet, die die Interoperabilität von Notfalldiensttechnologien verbessern sollen. BRIDGE entwickelte die Mittel und Instrumente für ein effektiveres Krisenmanagement bei Großschadensereignissen. Die Projektergebnisse tragen dazu bei, dass Notfall- und Rettungsdienste effizienter zusammenarbeiten und gleichzeitig neue Technologien optimal nutzen können.
Die VersuchsStollen Hagerbach AG war für die Validierung zuständig (WP 10). Sie bewertete, inwieweit die Projektergebnisse den Bedürfnissen der Nutzer entsprachen, und gab den Partnern Feedback:
Validierung mit dem Interoperabilitätsdemonstrator, Validierung mit dem Benutzerschnittstellendemonstrator, Validierung mit dem Demonstrator für Kollaborationstechnologien sowie Schulungen und Tests im realen Massstab.
Schlussbericht
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