Energie für die Zukunft - Startseite · KTI – Energie für die Zukunft – 2017 Forschung mit...

Energie für die ZukunftHighlights aus drei Jahren Forschung

an den Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCER)

Themenbericht 2017

KTI – Energie für die Zukunft – 2017KTI – Energie für die Zukunft – 2017

Forschung mit Weitsicht .........................................3

Die acht SCCER auf einen Blick ...............................4

Die SCCER in Kürze .......................................... 6–39

Die SCCER-Landschaft in der Schweiz ................. 22

Ausblick ................................................................. 40

Zahlen und Namen ............................................... 42

Im Rahmen des Aktionsplans «Koordinierte Energieforschung Schweiz» steuern die Kommission für Technologie und Innovation (KTI) und der Schweizerische Nationalfonds (SNF) acht interuniversitär vernetzte Kompetenzzentren. Ich freue mich, dass diese Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCER) in der ersten Förderperiode 2013– 2016 fast alle geplanten Ziele und Meilensteine erreicht oder zum Teil sogar übertroffen haben. So hat die Mehrheit der SCCER beispielsweise deutlich mehr Eigenmittel eingebracht als geplant. Und der Kapazitätsaufbau verlief so erfolgreich, dass die SCCER rund 230 Vollzeitstellen mehr geschaffen haben als vorgesehen.

Den SCCER ist es gelungen, sich schweizweit zu vernetzen. War die Energieforschung vorher von einem Nebeneinander geprägt, ist es heute ein Miteinander. Statt in einem Konkurrenzdenken zu verharren, sprechen die Forschenden von ETHs, Universitäten, Fachhochschulen und Forschungsinstitutionen heute auf Augenhöhe miteinander. Dieser produktive Austausch führt zu Synergien und spart Ressourcen, was unter dem Strich den Beitrag der Forschung zum Umbau des Schweizer Energiesystems erhöht.

Mit dieser Publikation verschaffen wir Interessierten einen kompakten Überblick über die erste Förderperiode der SCCER. In der zweiten Periode 2017– 2020 wollen wir die Erfolge ausbauen, die Vernetzung der SCCER untereinander mit Joint Activities weiter fördern und den Wissens und Technologietransfer verstärken. Zum Wohl der Schweiz.

Walter Steinlin, Präsident KTI

Editorial

Impressum

Herausgeberin: Kommission für Technologie und Innovation KTI; © KTI, August 2017. Konzept, Gestaltung und Redaktion: Weissgrund, Zürich. Fotografie: Alessandro Della Bella, Zürich. Illustration: Christoph Frei, Bern. Bezug: [email protected]

.17

1000

405

943/

1


Forschung mit Weitsicht

Was die SCCER bis Ende 2016 auf die Beine gestellt haben, kann sich sehen lassen:

• Der Kapazitätsaufbau verlief äusserst erfolgreich: Statt der vorgegebenen 552,2 Vollzeitstellen schufen die SCCER 785,7 neue und attraktive Arbeitsplätze. Insgesamt arbeiteten Ende 2016 an den 8 SCCER 1214 Forschende.

• Durch die SCCER entstanden neue Forschungsgemeinschaften aus 25 Hochschulen aller Hochschultypen und unterschiedlicher Forschungsdisziplinen.

• Zu ihrem Erfolg haben die SCCER entscheidend aus

eigener Kraft beigetragen: Die Mehrheit der Kompetenzzentren übertraf die finanziellen Vorgaben im Bereich Eigenmittel signifikant.

• Barrieren zwischen Forschungsinstitutionen wurden abgebaut und durch eine gesamtschweizerische Ver netzung ersetzt. Dies hat eine in der Schweiz noch nie da gewesene Innovationsdynamik ausgelöst.

• Insgesamt wurden in den SCCER über 500 Projekte lanciert. Sie sind fokussiert auf die Themen, in denen die Schweizer Forschung einen relevanten Innovations beitrag leisten kann.

Der Leistungsausweis in Kürze

Die Schweiz steht vor einem tiefgreifenden und sukzessiven Umbau des Energiesystems. Dabei soll die Energieforschung nach dem Willen des Bundesrats die Entwicklung und den Einsatz innovativer Technologien fördern und mit Effizienz und Substitution einen wesentlichen Beitrag zur neuen Energiestrategie leisten. Im Rahmen des Aktionsplanes «Koordinierte Energieforschung Schweiz» haben die KTI und der SNF den Auftrag erhalten, interuniversitär vernetzte Forschungskompetenzzentren aufzubauen und zu steuern.

Acht Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCER) in sieben Aktionsfeldern suchen Lösungen für die tech nischen, gesellschaftlichen und politischen Herausforderungen der Energiewende. Forschende und Unternehmen finden hier das gesamte aktuelle Spektrum der Energie Innovationskette – von Grundlagenforschung über anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung bis zu den gesetzlichen, regulatorischen und Verhaltens Aspekten. Die SCCER stellen Forschungsinfrastruktur und NetzwerkMöglichkeiten mit den wichtigsten Expertinnen und Experten sowie dem Forschungsnachwuchs aus den jeweiligen Be reichen zur Verfügung, und sie sorgen für den Wissens und Technologietransfer in die Wirtschaft.

In der ersten Förderperiode von 2013 bis 2016 standen dafür 71,5 Millionen Franken zur Verfügung. Ein siebenköpfiges Steuerungskomitee begleitet die Ausführung des Auftrages durch die SCCER. Inhaltlich werden sie von einem inter national zusammengesetzten Evaluations panel unterstützt, das aus 21 Fachexpertinnen und ex perten und 10 Mit gliedern der Kerngruppe besteht und einmal jährlich die 8 SCCER evaluiert. Jeweils 5 Mitglieder des Panels besuchen zusammen mit Vertreterinnen und Ver tretern der KTI sowie des Bundesamts für Energie jedes SCCER einen Tag lang. Das Gesamtprogramm der SCCER wird in jeder Förderperiode einmal einer Wirkungsanalyse durch Externe unterzogen. Das Steuerungs komitee macht klare Vorgaben dazu und nimmt danach Empfehlungen entgegen.

Die SCCER sind seit 2014 operativ. Jedes SCCER wird von einem Leading House mit einem zugehörigen Head geführt. Die strategische Führung obliegt einem Board, zentrales Führungsinstrument ist die jeweilige Innovation Roadmap: ein ständig nachgeführter Aktionsplan als Basis für die Strategieentwicklung und das Monitoring. Beteiligt an den einzelnen SCCER sind zwischen 6 und 16 Hochschulen sowie insgesamt über 170 Umsetzungspartner.

3

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die acht SCCER auf einen Blick

FEEB&DFuture Energy Efficient Buildings & Districts

Hocheffiziente Materialien für die Wärmedämmung / Nutzungs und klimaabhängiges Energiemanagement / Suffizienzpotenziale und Energierückgewinnung / dezentrale Strom, Wärme, KälteSysteme

S. 6–9

EIPEfficiency of Industrial Processes

Industrielle Effizienz / energiesparende Prozesse und Verfahren / Prozesswärme aus erneuerbaren Energien / Abwärmenutzung / dezentrale Strom, Wärme, KälteSysteme

S. 10–13 FURIESFUtuRe SwIss Electrical InfraStructure

Netzstabilität / Lastflussmanagement / Integration von intermittierendem erneuerbarem Strom / Intelligente Netze und Hochleistungselektronik / Systemaspekte der Stromspeicherung

S. 14–17

HaEHeat & Electricity Storage

Grundlagen der Elektrizitätsspeicherung / Batterien / Effiziente Elektrolyse / Wärmemanagement / Mechanische, chemische und pneumatische Speicher

S. 18–21

Aktionsfeld Effizienz


Aktionsfeld Netze und ihre Komponenten, Energiesysteme

AktionsfeldSpeicherung

4

KTI – Energie für die Zukunft – 2017

Aktionsfeld Ökonomie, Umwelt, Recht, Verhalten

CRESTCompetence Center for Research in Energy, Society and Transition

Ordnungspolitische Fragen und Rahmenbedingungen für Märkte / Analysen des Individual und Gruppenverhaltens und generelle Trends / Suffizienz / Anreizsysteme

S. 28–31

BIOSWEETBIOmass for SWiss EnErgy fuTure

Bereitstellung und Anwendung von Biomasse / Biogas zur Strom und Wärmeproduktion / Gasförmige und flüssige Energieträger aus Biomasse

S. 36–39

SoESupply of Electricity

Tiefe Geothermie und CO2Speicherung / Wasserkraftnutzung / Wasserkraftinfrastruktur

S. 24–27

AktionsfeldStrombereitstellung

AktionsfeldBiomasse

MobilityEfficient Technologies and Systems for Mobility

Elektromobilität / Batterien / Brennstoffzellen / Integration von dezentralem erneuerbarem Strom / Leichtbau / Experimentelle Aspekte neuer urbaner Konzepte

S. 32–35

Aktionsfeld Effiziente Konzepte, Prozesse und Komponenten in der Mobilität

5

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: FEEB&D

6

FEEB&DFuture Energy Efficient Buildings & Districts

Leading HouseEidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt (Empa)

Head (bis Februar 2017)Dr. Peter Richner, Empa, Departement für Bau und Maschineningenieurwesen

Deputy Head (bis Februar 2017)Prof. Matthias Sulzer, Hochschule Luzern (HSLU)

Kontakt / Managing DirectorDr. Stephan [email protected]+41 (0)58 765 49 04 www.sccerfeebd.ch

Diese Aufgaben hat das SCCER übernommen

Zur Heizung, Lüftung und Klimatisierung von Gebäuden wendet die Schweiz rund 40 Prozent ihres Endenergiebedarfs auf. Beim Strombedarf beträgt der Anteil 32 Prozent, er umfasst neben der Klimatechnik auch Beleuchtung und Geräte. Das SCCER FEEB&D entwickelt neue Materialien, Komponenten, Systeme und Konzepte, mit denen der ökologische Fussabdruck des Schweizer Gebäudeparks bis 2035 im Vergleich zu 1990 um den Faktor drei reduziert werden soll – und das unter Beibehaltung von Versorgungssicherheit und heutigem Komfort. Externe Partner des SCCER sind neben Unternehmen, welche Baukomponenten oder Steuerungen herstellen, Investoren und Entwickler grosser Immobilien, Planungsbüros und Baufirmen sowie Gemeinden und Energieversorger.

Die gesetzlichen Vorschriften für die Dämmung von Gebäuden wurden in den letzten Jahren deutlich verschärft. Besonders bei älteren oder denkmalgeschützten Gebäuden braucht es für eine ästhetisch ansprechende Sanierung neuartige Dämmstoffe, die bei geringer Dicke ähnliche thermische Eigenschaften wie herkömmliche Stoffe aufweisen.

Zweiter Schwerpunkt ist das Energiemanagement: Sollen sie einen Beitrag zur Energiewende leisten, erfordern Standards wie Minergie aufgrund ihrer Komplexität ein


hohes Mass an Professionalität bei Planung und Betrieb. Das SCCER entwickelt die nötigen Instrumente dazu.

Dritte Ebene ist die Vernetzung: Die energetische Optimierung von Arealen leistet einen grösseren Beitrag als die eines einzelnen Gebäudes. In Pilotprojekten entwickelt das SCCER zusammen mit Betreibern optimale Energiekonzepte, die dann auch umgesetzt werden. Zum Beispiel ein MultiEnergieNetz mit Wärme, Kälte, Strom und Gas und einem zentralen Hub, der Energie umwandeln, speichern und verteilen kann.

Und schliesslich prüft das SCCER, wie die entwickelten Technologien zeitnah implementiert und auf den Markt gebracht werden können. Dabei geht es nicht zuletzt um sozioökonomische Fragestellungen: Was sind Treiber und Hemmnisse für neue Technologien?

Das SCCER will dabei der Vielfalt des architektonischen und städtebaulichen Kontextes gerecht werden, denn es gibt nicht die eine Lösung für alle: Bei Neubauten ist anderes sinnvoll als bei Altbauten, und auch Quartiere oder Gemeinden benötigen individuelle Lösungen. Steht eine potente Energiequelle zur Verfügung, etwa Erdwärme, braucht es keine maximale Dämmung, dafür ist die Energiequelle optimal zu nutzen.

SCCER FEEB&D Skizzen

1. Dynamic Glazing. Spiegelglas hält Raumtemperatur angenehm

2. Hues. Simuliert zusammenspiel Dezentraler Energiequelleb

3. Energievorbild Wohlen


7

Dem ist das SCCER FEEB&D auf der Spur

HOLISTIC URBAN ENERGY SIMULATION

Dezentrale Energiesysteme voranbringen

Die Plattform Holistic Urban Energy Simulation (HUES) ist eine OpenSourceInitiative, die Informatikressourcen bündelt, um den Entwurf und die Steuerung von dezentralen Energiesystemen (DES) zu unterstützen. Die Simulationsplattform will die Forschung an DES beschleunigen und voranbringen, indem sie bestehende Modelle, Daten und Codes zentral anbietet und den Vergleich von DESKonzepten mit den bestehenden Energieversorgungssystemen ermöglicht. Daraus gehen nützliche Tools zur Realisation von DES durch Planungsbüros und die Industrie hervor.Partner: Urban Energy Systems Laboratory, Empa; Mitfinanzierung: CCEM (Kompetenzzentrum für Energie und Mobilität des ETHBereichs).

DYNAMIC GLAZING

Smarte Fenster sparen Energie

Ein innovatives Fensterverglasungssystem optimiert den Lichteinfall in Innenräumen, die einer starken Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Die Fenster werden mit dünnen MikroSpiegeln beschichtet, bleiben aber transparent. Das ermöglicht, das natürliche Licht besser zu nutzen, weniger Kunstlicht einzusetzen und den Aufwand für Kühlung und Heizung im Gebäude zu minimieren. Das System könnte dazu führen, dass es eines Tages keine Storen mehr braucht. Das Europäische Patentamt hat ihm kürzlich Patentschutz erteilt.Partner: EPFL; Mitfinanzierung: BFE

ENERGIEKONZEPT FÜR MORGEN

Eine Gemeinde als Energie-Vorbild

Um die Ziele der 2000WattGesellschaft zu erreichen, hat die HSLU im Auftrag der BKW und Wohlen BE für den Gemeindeteil Uettligen ein Energiekonzept entwickelt, das auch für andere wegweisend ist – denn Wohlen ist repräsentativ für 20 Prozent aller Schweizer Gemeinden. Als erstes wurde der IstZustand inklusive Potenzial lokaler Energieressourcen analysiert, dann wurde eine Energieversorgungsvariante erarbeitet und schliesslich das Gesamtenergiekonzept für Strom, Wärme und Gas erstellt. Ein konkreter Massnahmenplan steuert nun die Umsetzung bis 2050.Partner: Gemeinde Wohlen bei Bern, HSLU, BKW Energie AG










Das trägt das SCCER FEEB&D zur Energiestrategie

2050 bei

Die Energiestrategie 2050 sieht vor, den ökologischen Fussabdruck des Schweizer Gebäudeparks bis 2035 um den Faktor drei zu reduzieren. Dazu müssen die Energieeffizienz erhöht und der Kohlenstoffgehalt der Energie reduziert werden.

➜ Um den Energiebedarf an der Quelle zu senken, beschäftigt sich das SCCER mit der Gebäudehülle und arbeitet mit der Industrie an hocheffektiven Dämmmaterialien und modernen Verglasungskonzepten.

➜ Das SCCER erarbeitet belastbare Daten über das Verhalten der Gebäude und ihrer Nutzer und entwickelt Tools, um das Verhalten der Nutzer zu prognostizieren. Diese Daten werden in intelligente Gebäudeleitsysteme eingespeist, um den Betrieb aktiv zu regeln.

➜ Zur Planung und Implementierung von dezentralen Energiesystemen (DES) hat das SCCER eine Reihe von Tools entwickelt und am datenbankgestützten Geo Informationssystem (GIS) zur Unterstützung der Raumplanung mitgewirkt. Anhand von drei bis vier Modellregionen erfolgt nun die Validierung, um die Instrumente auch für Planungsbüros zugänglich zu machen, die damit ihre individuellen Aufgaben lösen können.

➜ Neue Technologien, Materialien und Systeme werden an diversen Demonstratoren unter realen Bedingungen getestet, erforscht, weiterentwickelt und validiert. Durch die enge Kooperation mit Partnern aus Forschung, Wirtschaft und öffentlicher Hand kommen effiziente und innovative Bau und Energietechnologien rasch auf den Markt.


8

Die SCCER in Kürze: FEEB&D

Fakten

80 % in Gebäuden80 Prozent unserer Zeit verbringen wir in Gebäuden. Neue Gebäudelösungen haben nur dann eine Chance, wenn sie die Bedürfnisse der Menschen mindestens so gut bedienen wie heutige Lösungen.

1% RenovationsrateIn der Schweiz wird jährlich 1 Prozent des Gebäudeparks renoviert. Es dauert also 100 Jahre, bis der ganze Bestand erneuert ist.

33 % der CO2EmissionenEin Drittel der Treibhausgasemissionen der Schweiz werden durch Gebäude verursacht.

66 % fossile HeizungenZwei Drittel aller Gebäude in der Schweiz werden fossil beheizt. Weil die Preise für Heizöl und Gas seit längerem tief sind, kommen selbst in Neubauten wieder vermehrt fossile Heizungen zum Einsatz.

7,5 Mio. t BauabfällePro Jahr fallen in der Schweiz 7,5 Millionen Tonnen Bauabfälle an – fast eine Tonne pro Person.

Beteiligte Institutionen

• Empa Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungs anstalt (Leading House)

• EPFL École polytechnique fédérale de Lausanne

• ETHZ Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

• FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz

• HSLU Hochschule Luzern

• Université de Genève ➜ www.sccerfeebd.ch

Unsere Innovation Roadmap und weitere Informationen finden Sie hier


9

Was ist Ihre Vision von der Energiezukunft im Jahr 2050?Bis 2050 können und müssen wir unsere Energiever-sorgung beinahe vollständig auf Erneuerbare umstellen. In der Schweiz haben wir die finanziellen Mittel zur Energiewende, wir müssen sie nur richtig investieren.

Was fasziniert Sie am Thema Energie?Unsere Zivilisation hat sich in den letzten 250 Jahren gewaltig entwickelt, weil sie sich Energieressourcen in fast unbegrenztem Ausmass erschlossen hat. Das fasziniert mich. Leider ist der grösste Teil dieser Res-sourcen fossiler Natur, doch mit diesem wichtigen und komplexen Problem beschäftige ich mich gern.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Die Quartiervernetzung und die Multienergienetze standen bei uns immer im Zentrum. Anfänglich standen wir deswegen in der Kritik, doch jetzt sprechen alle von Vernetzung. Das freut mich.

Dr. Peter Richner,Empa, Departement für Bau- und MaschineningenieurwesenPeter Richner hat an der ETHZ Chemie studiert und anschliessend doktoriert. Nach einem Postdoc in den USA baute er an der Empa eine neue Forschungsgruppe im Bereich der Ultraspurenanalytik auf und leitete später die Abteilung Korrosion und Oberflächenschutz. Seit 2002 ist Richner Leiter des Departements Bau und Maschineningenieurwesen, seit 2012 zudem stellvertretender Direktor der Empa. Daneben ist er in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien aktiv. Seine Forschungsinteressen gelten dem energieeffizienten Bauen und der Förderung des Technologietransfers; als Initiant von NEST, der modularen Forschungs und Innovationsplattform von Empa und Eawag, ist es ihm gelungen, beides zu verbinden. Das SCCER FEEB&D leitete Richner in der Phase I von 2014–2016.

«In der Schweiz haben wir die finanziellen Mittel zur Energiewende, wir müssen sie nur richtig investieren.»

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: EIP

EIPEfficiency of Industrial Processes

Leading HouseEidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ)

HeadProf. Dr. Philipp Rudolf von Rohr,ETHZ, Institut für Verfahrenstechnik, Labor für Transportprozesse und Reaktionen

Deputy HeadProf. Dr. François Maréchal,École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

Kontakt / Managing DirectorDr. Stephan [email protected]+41 (0)58 765 49 04 www.sccereip.ch


Industrielle Prozesse sind sehr vielfältig, das geht von der kleinen Schraubenfabrik bis zu den komplexen Produktionsvorgängen eines Pharmaproduzenten. Bei diesen Prozessen lässt sich eine Erhöhung der Energieeffizienz häufig sehr kurzfristig umsetzen. Doch die Unternehmen sind nicht am Prozess, sondern am Produkt, der Schraube oder dem Medikament, interessiert. Und diese dürfen nicht unter Eingriffen in den Prozess leiden.

Das SCCER EIP hat zu Beginn seiner Arbeit die Branchen eruiert, die in der Schweiz wichtig und energieintensiv sind. Den Fokus legte es anschliessend auf Chemie, Pharma und Nahrungsmittel, da diese Branchen über 50 Prozent ihrer Energie als Wärme verbrauchen und die Rückgewinnung von Wärme ein grosses Energiesparpotenzial aufweist.

Zusammen mit interessierten Unternehmen entwickelt das SCCER neue Methoden und Materialien, die energetische Einsparungen ermöglichen. Dabei geht es einerseits um Prozesse wie das Wärmen und Kühlen, die Abscheidung von CO2 und das Wärmemanagement von Wassersystemen. Andererseits aber auch um das Sparen beim Strom und um weniger energieintensive Materialien. In einem zweiten Schritt unterstützt das SCCER die Implementierung dieser Innovationen in Unternehmen, indem die technische und wirtschaftliche Machbarkeit untersucht wird. Dazu werden den Unternehmen auch neue Analysemethoden zur Verfügung gestellt.


Konkret berät das SCCER im Bereich Wärme vorwiegend kleinere und mittlere Firmen, wie sie mit bestehenden, aber verfeinerten Methoden eine effiziente Wärmerückgewinnung betreiben oder die Abwärme von Dritten nutzen können. Nutzt die Industrie zum Beispiel die Abwärme von Kehrichtverwertungsanlagen oder Hallenbädern für ihre Prozesse, ist das viel sinnvoller als die Nutzung für Hausheizungen; diese werden früher oder später sowieso durch effizientere Systeme ersetzt. Eine Gruppe des SCCER beschäftigt sich mit der Vernetzung grösserer Systeme in Städten und Gemeinden.

Ein zweiter Schwerpunkt der Umsetzung sind neue, effizientere Prozesse. Konkret beschäftigt sich das SCCER mit der Entwicklung von kontinuierlichen Produktionsprozessen, bei denen auf unnötige Heiz und Kühlschritte verzichtet werden kann. Dabei arbeitet das SCCER an konkreten Lösungen in der Herstellung von Pharmazeutika und Vitaminen. Ein drittes wichtiges Thema ist die Erhöhung der Effizienz bei der Abtrennung von CO2; in diesem Prozess geht heute viel Energie verloren.

Die Arbeitsbereiche des SCCER arbeiten eng zusammen, unterhalten je eigene Beziehungen zu bestimmten Unternehmen und setzen einzelne KTIProjekte mit Firmen um.

10


Dem ist das SCCER EIP auf der Spur

PFLANZENANBAU

Energieeffiziente Gewächshäuser

Bei einem Gewächshaus von 50 000 m2 Fläche, das jährlich 5 GWh Energie verbraucht, ergab eine detaillierte Analyse aktueller und früherer Verbrauchszahlen ein beachtliches Sparpotenzial. Die Anpassung der Temperaturprofile und eine optimierte Steuerung von Lüftung, Beschattung und Sonnenschutz ergaben eine Einsparung von 15 bis 20 Prozent, eine optimierte Wärmeverteilung trug nochmals 15 Prozent bei. Die Mehrfach Nutzung der Abwärme aus der Abluft reduziert nicht nur den entsprechenden Energiebedarf um bis zu 50 Prozent, sondern verbessert auch die Wachstumsbedingungen der Pflanzen. Partner: Rutishauser AG, NTB; Mitfinanzierung: Amt für Umwelt und Energie des Kantons St. Gallen (AFU)

FERNWÄRME

Optimierte Abwärmenutzung reduziert Gasverbrauch

Vom SCCER entwickelte neue Methoden und Werkzeuge zur Energieoptimierung von Prozessen werden von der Industrie angewendet. Bei Flumroc reduziert die Integration eines Wasserspeichers mit rund 2600 m3 Volumen den Gasverbrauch für das lokale Fernwärmenetz um rund 2500 MWh pro Jahr, was den CO2Ausstoss und die Betriebskosten erheblich senkt. Statt mit Erdgas werden nun 500 NeubauWohnungen mit Abwärme geheizt. Der Einbau eines Wärmespeichers dieser Grösse ist eine innovative Lösung zur Erhöhung der Abwärmenutzung für Fernwärmezwecke. Partner: Flumroc AG, HSLU; Mitfinanzierung: keine (finanziert alleine durch Flumroc)

SCCER EIP

1. Optimierung Fernwärme reduziert Gasverbrauch

2. Energiee�ziente Gewächshäuser 3. Energiee�ziente Reaktoren für chem. Industrie

SCCER EIP



SCCER EIP



WÄRMEINTEGRATION

Energieeffiziente Reaktoren für die chemische Industrie

Chemische Reaktionen werden heutzutage häufig in Rührreaktoren durchgeführt, die verschiedene Nachteile aufweisen. Das SCCER forscht an strukturierten Rohrreaktoren zur kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen in der Herstellung von Vitaminen, die zum einen eine einfache Wärmeintegration mit einhergehender Energieeinsparung ermöglichen. Zum anderen wird durch die Abscheidung neu entwickelter blei freier Katalysatoren auf der Reaktoroberfläche der energieaufwendige Separationsschritt des Produkts vom Katalysator eliminiert, der bei Rührreaktoren unumgänglich ist.Partner: DSM Nutritional Products SA; Mitfinanzierung: KTI

11


Das trägt das SCCER EIP zur Energiestrategie

2050 bei

Rund 20 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs der Schweiz gehen auf das Konto der Industrie. Gemäss Energiestrategie 2050 soll dieser Bedarf zwischen 2014 und 2035 um 20 Prozent oder 9 TWh sinken, bis 2050 insgesamt um 33 Prozent oder 14 TWh.

➜ Das SCCER erforscht Methoden und Prozesse zur Erhöhung der Energieeffizienz in der Industrie und will die Unternehmen davon begeistern. Mit ihren Erkenntnissen gehen die Forschenden des SCCER aktiv auf Unternehmen zu, diese wenden sich aber auch von sich aus an das SCCER.

➜ Der Einstieg in die Arbeit mit einem Unternehmen erfolgt oft über eine Situationsanalyse vor Ort; daraus leitet das SCCER mögliche Massnahmen ab. Am grössten ist das Sparpotenzial bei den kleinen und mittleren Unter nehmen, denn diese haben meist keinen eigenen Energieberater und ihr Fokus liegt nicht im Energiebereich.

➜ Das SCCER muss dabei stets die Kostenseite im Auge behalten: Ein neuer Prozess oder eine neue Lösung darf nicht mehr kosten als dies vorher der Fall war, denn die Schweizer Industrie ist gewaltig unter Druck.

➜ Und schliesslich bildet das SCCER junge Leute aus und bringt ihnen Technologien bei, die sie in die Welt der Unternehmen hinaustragen. Lernen angehende Ingenieurinnen und Ingenieure in einer Vorlesung zum Wärmeaustausch neue Methoden kennen, wird dieses Wissen optimal verbreitet.

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: EIP

Fakten

20 % des GesamtverbrauchsDie Industrie ist für rund 20 Prozent des Energieverbrauchs in der Schweiz verantwortlich, davon entfallen mehr als 50 Prozent auf Prozesswärme.

¹⁄³ des IndustriebedarfsAm meisten fallen Chemie und Pharma einerseits und die Nahrungsmittelindustrie andererseits ins Gewicht. Zusammen verbrauchen sie fast ein Drittel des Energiebedarfs der Industrie.

20 IndustriepartnerDas SCEER EIP hat eine Kerngruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus 5 Hochschulgruppen gebildet und arbeitet mit über 20 Industriepartnern zusammen.

Über 100 KursbesucherDie Weiterbildungen im SCCER vermitteln Fachkräften aus der Wirtschaft neue Methoden und Werkzeuge. Bis heute haben weit mehr als 100 Personen solche Kurse besucht.

Bis zu 40 % EnergieeinsparungBei Industrieprozessen, die nicht kontinuierlich ablaufen, besteht oft ein grosses Einsparpotenzial. Der Einbau von Wärmespeichern reduziert den Energiebedarf: Wird überschüssige Wärme in Wärmespeichern gespeichert und später wiederverwendet, resultieren Energieeinsparungen von bis zu 40 Prozent.


• ETHZ Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Leading House)



• HSR Hochschule für Technik Rapperswil

• NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs

• Université de Genève➜ www.sccereip.ch


12


Was ist Ihre Vision von der Energiezukunft im Jahr 2050?Ich bin skeptisch, dass wir bis 2050 genug Ressourcen aus den Erneuerbaren holen. Viele unter uns reagieren erst, wenn sie am Abend den Fernseher abstellen müssen. Deshalb ist es höchste Zeit, auf allen Ebenen aktiv zu werden.

Wo sehen Sie Ihr SCCER auf dem Weg zu dieser Vision?Studierende sollen am SCCER viel lernen, mit diesem Wissen in die Industrie gehen und es dort umsetzen. Unser SCCER bietet die Chance, solche Veränderungen auf breiter Basis anzustossen.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Darauf, dass wir in kurzer Zeit ein Team auf die Beine gestellt haben und uns auf Fragestellungen einigen konnten, die von der KTI und von der Community akzeptiert wurden. Und auf einige spezifische Projekte, in denen wir bereits konkrete Einsparungen erzielen konnten. Das möchten wir vervielfachen.

Prof. Dr. Philipp Rudolf von Rohr,ETHZ, Institut für VerfahrenstechnikPhilipp Rudolf von Rohr studierte an der ETHZ Verfahrenstechnik und promovierte ebendort. Nach einem Aufenthalt am MIT in Cambridge USA kehrte er als Oberassistent an die ETHZ zurück. Nach einem Jahr trat er in ein mittelständisches Unternehmen ein, in dem er nach fünf Jahren die Leitung übernahm. 1992 holte ihn die ETHZ als Professor zurück. Seine Forschungsthemen sind sehr vielseitig und reichen von Beschichtungsverfahren über Mehrphasenphänomene bis hin zu Verfahren im Bereich Stoffwandlung von Holz. Aufbauend auf den chemischen, biologischen und physikalischen Grundlagen gelang es Rudolf von Rohr, neue und effiziente Prozesse zu entwickeln und mit der Industrie umzusetzen. Für die KTI und den nationalen Forschungsrat evaluierte er zahlreiche Forschungsanträge.

«Studierende sollen am SCCER viel lernen, mit diesem Wissen in die Industrie gehen und es dort umsetzen.»


13

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: FURIES

FURIESFUtuRe SwIss Electrical InfraStructure

Leading HouseÉcole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

HeadProf. Dr. Mario Paolone,EPFL, Distributed Electrical Systems Laboratory

Deputy HeadProf. Dr. Petr Korba, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW)

Kontakt / Managing DirectorGeorgios [email protected] +41 (0)21 693 48 21http://sccerfuries.epfl.ch


Stromnetze bestehen aus dem Übertragungsnetz und dem Verteilnetz. In der Schweiz ist Letzteres hoch komplex, gibt es doch rund 650 Betreiber von kleineren und grösseren Verteilnetzen. Im Vergleich zur Bevölkerung gehört dieser Wert zu den höchsten weltweit. Beim Übertragungsnetz herrschen hingegen klare Verhältnisse: Swissgrid ist als nationale Netzgesellschaft alleinige Betreiberin.

Lange Zeit konnten die Netzbetreiber von relativ vorhersehbaren Betriebsbedingungen ausgehen. Der Bau, Ausbau und Betrieb der Infrastruktur richtete sich nach langjährigen Erfahrungswerten. Heute ist die Energiewelt komplizierter: Immer mehr Endverbraucher sind auch Erzeuger von Energie, etwa mit eigenen Solarpanels. Auch ist der Stromfluss bidirektional und stark schwankend, denn neue erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind produzieren in Abhängigkeit von Wetter und Tageszeit unregelmässig Strom. Das alles führt zu Instabilität und erschwert die Steuerung der Infrastruktur.

Da immer mehr erneuerbare Energie dezentral produziert wird, kommen auf die Netzbetreiber in Zukunft noch grössere Herausforderungen zu. Es braucht geeignete Technologien und Businesspläne, welche die Stabilität und Effizienz des gesamten Stromnetzes gewährleisten.

Aktionsfeld Netze und ihre Komponenten, Energiesysteme

Das SCCER FURIES stattet die Netzbetreiber mit selbst entwickelten Planungs, Monitoring und Steuerungsinstrumenten aus. Diese ermöglichen ihnen, ihre Endkunden mit Strom von hoher Qualität zu beliefern, weil sie jederzeit über den Zustand ihres Netzes informiert sind und dieses steuern können. Indem Fehlerquellen lokalisiert und Engpässe beseitigt werden, können Stromausfälle verhindert oder rascher behoben werden. Und schliesslich wird die Eigenproduktion der Endkonsumenten durch Ausgleichsmechanismen erleichtert.

Die Forschung des SCCER erlaubt Swissgrid, die Expansion des Netzes zu optimieren, indem die räumliche Planung auf der Grundlage sozioökonomischer und ökologischer Faktoren erfolgt. Gleichzeitig kann Swissgrid dadurch anhand der Kenntnisse über das Schweizer Energiesystem in idealer Weise mit dem europäischen Energiemarkt interagieren. Alle diese Aktivitäten werden durch zusätzliche Forschung auf der Ebene der Komponenten ergänzt, um die Effizienz des Gesamtsystems zu maximieren.

Mit den Technologien, welche das SCCER erforscht, können die Netzbetreiber im vorgegebenen Rahmen des neuen Energiesystems Ziele verfolgen, die mit ihren eigenen Ressourcen unerreichbar wären: Reduktion der Energiekosten, Management der Netzkapazitäten, Erhöhung von Flexibilität und Planbarkeit.

14


Dem ist das SCCER FURIES auf der Spur

RENOVHYDRO

Schwarzstarts ermöglichen

Nach einem Blackout müssen Kraftwerke unabhängig vom Stromnetz wieder hochfahren können; typischerweise erfolgt das bei allen Kraftwerkstypen mit Hilfe der Wasserkraftwerke. Beim Hochfahren des Gesamtsystems und der erneuten Versorgung der Langstreckenleitungen mit Strom gibt es mehrere kritische Phasen. Im Projekt RENOVHydro entwickelt das SCCER eine Software, die das Verhalten von Kraftwerken repliziert und die Betreiber mit Angaben zu Schwarzstartfähigkeit und Netzregelung versorgt. Damit können die Produzenten bei Bedarf Kraftwerke nachrüsten.Partner: SCCER SoE; Mitfinanzierung: KTI

COMMELEC

Stromnetze steuern

Ein Stromnetz mit viel erneuerbarer Energie ist sehr volatil. Für mehr Stabilität können Vereinbarungen mit Produzenten und Konsumenten sorgen, die zum Beispiel Zeitfenster für die Nutzung, Speicherung oder Einspeisung von Strom definieren. Mit Commelec wurde ein Steuerungssystem entwickelt, das die Akteure anony misiert und ihnen die Kommunikation in einer gemein samen Sprache ermöglicht. Über diese Algorithmen kann das System Angebot und Nachfrage optimal ins Netz integrieren und damit ohne grosse Investitionen für Zuverlässigkeit und Stabilität sorgen.Partner: Romande Energie SA, Swissgrid AG; Mitfinanzierung: SNF

SCCER Furies Skizzen

1. Nano Tera: Stromnetz überwachen2. Commelec

3. Renovhydro Simulation simuliert Blackout







NANO TERA

Stromnetze überwachen

Ein TestStromnetz auf dem Gelände der EPFL zeigt die Herausforderungen, die Netzbetreiber heute bewältigen müssen: Die Produktion variiert sehr stark, je nach Wetter ist viel oder wenig Solarenergie ins Netz einzuspeisen, was die Zuverlässigkeit der Strombereitstellung beeinflusst. Für das Monitoring in Echtzeit hat das SCCER Sensoren und Phasenmessgeräte entwickelt. Die Services Industriels Lausanne (SIL) überwachen und steuern nun das städtische Netz mit dieser an der EPFL erprobten Technologie. In Rolle VD und Onnens VD wird das MonitoringSystem unter realen Bedingungen erprobt.Partner: EPFL; Mitfinanzierung: SNF

15


Das trägt das SCCER FURIES zur Energiestrategie

2050 bei

Um den Ausstieg aus der Kernenergie zu kompensieren, will die Energiestrategie 2050 die neuen erneuerbaren Energien (ohne Wasserkraft) bis 2020 um 4,4 TWh pro Jahr und bis 2035 um 11,4 TWh pro Jahr ausbauen. Die 4,4 TWh entsprechen rund 45 Prozent der Produktion des Kernkraftwerks Leibstadt.

➜ Das SCCER versorgt den Netzbetreiber Swissgrid und die Energieversorger mit Planungs und Steuerungsinstrumenten, um die unregelmässig produzierte erneuerbare Energie in die Übertragungs und Verteilnetze zu inte grieren. Damit trägt das SCCER mit seiner Forschung dazu bei, die nahtlose und nachhaltige Versorgung der Schweizer Haushalte, Unternehmen und Gemeinden mit Strom gemäss Energiestrategie 2050 sicherzustellen.

➜ Mit Instrumenten zur umfassenden Vernetzung und Steuerung von Produktion, Speicherung und Verbrauch ermöglicht das SCCER, dass die Kosten des Übertragungs und Verteilnetzes sinken. Das bringt dem Netzbetreiber Swissgrid und den Energieversorgern finanzielle Vorteile, von denen auch die Endverbraucher profitieren werden.

➜ Das SCCER informiert die Eidgenössische Elektrizitätskommission (ElCom) über die Ergebnisse seiner Forschung und lässt sie auf ihre Kompatibilität mit der aktuellen und zukünftigen Netzregulierung überprüfen. Die ElCom nutzt diese Informationen im politischen Prozess, zum Beispiel in der «Strategie Stromnetze» des Bundes.

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: FURIES

Fakten

¹⁄³ des StromverbrauchsGemäss Energiestrategie 2050 ist rund ein Drittel des Stromverbrauchs von 2050 aus neuen erneuerbaren Energien in die Netze zu integrieren.

650 NetzbetreiberIn keinem Land der Welt ist die Struktur der Verteilnetze komplexer als in der Schweiz, wo der Markt in rund 650 Betreiber aufgesplittet ist.

110 ProjekteFührende Akteure der Schweizer EnergieLandschaft aus Wissenschaft, Industrie und öffentlicher Hand arbeiten innerhalb des SCCER FURIES an 110 Projekten.

4 SpinoffsNeben der Gründung von 4 Spinoffs haben die Partner des SCCER 6 Patente eingetragen sowie 44 Prototypen und Demonstratoren hervorgebracht.

300 PublikationenDas SCCER zählt über 300 wissenschaftliche Publikationen und hat an Konferenzen über 200 Präsentationen gehalten.


• EPFL École polytechnique fédérale de Lausanne (Leading House)

• BFH Berner Fachhochschule



• HESSO Haute École Spécialisée de Suisse occidentale



• SUPSI Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana

• Università della Svizzera italiana

• ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

• CSEM Centre Suisse d’Électronique et de Microtechnique*

• Universität Basel*

* An SCCER beteiligte Hochschulen, keine Beitragsempfänger➜ http://sccerfuries.epfl.ch


16


Was ist Ihre Vision von der Energiezukunft im Jahr 2050?Unser Energiesystem wird voll dezentralisiert und entsprechend komplex sein. Denn im Energiebereich erleben wir derzeit eine Revolution, wie sie in der Informatik mit dem Siegeszug des Internets erfolgte. Die Energiewelt wird 2050 eine völlig andere sein als heute.

Was fasziniert Sie am Thema Energie?Es ist eine der grössten Herausforderungen für die Menschheit. Finden wir keine adäquaten Antworten auf den konstant zunehmenden Hunger nach Energie, wird unsere Welt kollabieren, und wir alle mit ihr. Diese Haltung vertrete ich nicht nur in der Forschung, sondern auch im Unterricht.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Das Engagement der Industrie. Wir haben die Zahl der industriellen Partner fast verdreifacht, heute machen 50 Unternehmen mit. Einige haben ihr Engagement sogar verstärkt, sodass sie heute strategische Partner sind.

Prof. Dr. Mario Paolone,EPFL, Distributed Electrical Systems Laboratory1998 schloss Mario Paolone an der Universität Bologna sein Studium als Elektroingenieur ab, 2002 promovierte er dort. Von 2005 bis 2011 arbeitete er in Bologna als Assistenzprofessor für Energiesysteme. Seit 2011 ist Paolone ausserordentlicher Professor an der EPFL und leitet das Distributed Electrical Systems Laboratory. Paolone ist Autor und KoAutor von über 200 wissenschaftlichen Veröffentlichungen in angesehenen Publikationen und internationalen Konferenzen. Seine Forschung betrifft das EchtzeitMonitoring, den Betrieb von Energieverteilungsnetzwerken, die Integration von gespeicherter Energieproduktion in Stromnetze sowie den Schutz und die Stabilität von Energie systemen.

«Wir haben die Zahl der industriellen Partner fast verdreifacht.»

17


HaEHeat and Electricity Storage

Leading HousePaul Scherrer Institut (PSI)

HeadProf. Dr. Thomas Justus Schmidt, PSI, Labor für Elektrochemie

Deputy HeadProf. Dr. Andreas Züttel,École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

Kontakt / Managing DirectorDr. Jörg Rothinfo@sccerhae.ch+41 (0)56 310 20 92www.sccerhae.ch


Mit der stärkeren Verbreitung der erneuerbaren Energiequellen gewinnt die Speicherung von Elektrizität und Wärme immer mehr an Bedeutung. Um das Stromnetz zu stabilisieren, braucht es kurzfristig Kapazitäten für die zeitlich begrenzte Stromspeicherung. Langfristig sind saisonale Speicher gefragt, die Energie vom Sommer ins Winterhalbjahr verschieben. Das SCCER HaE entwickelt Speichertechnologien für Wärme und Strom und zeigt über eine Modellierung des Energiesystems auf, welche Speicheroption sinnvoll und ökonomisch interessant und welche weniger sinnvoll und technisch limitiert ist.

Im Moment ist der Speicherbedarf nicht sehr gross, weil das Ausweichen auf andere Lösungen günstiger zu stehen kommt als das Speichern. In Deutschland werden Windräder zum Beispiel in grossem Ausmass abgeregelt, wenn zu viel Strom auf dem Markt ist. Ändern sich die ökonomischen Rahmenbedingungen, kann sich dies aber schnell ändern.

Weil heute offen ist, welche Speichertechnologien der Markt dereinst benötigen wird, ist die Forschung und Entwicklung sehr breit angelegt und auf fünf Bereiche verteilt: Batterie speicher, Wärmespeicher, Wasserstoff, synthetische Brennstoffe und Integration der Speicher technologien. Der

Aktionsfeld Speicherung

Fokus der Arbeiten liegt sowohl auf klassischen Lösungen, wie der Weiterentwicklung von Batteriespeichern und Wärmespeicherung, als auch auf nicht etablierten Speicherlösungen, wie der Umwandlung von Strom in Brennstoffe, beispielsweise Wasserstoff oder Methanol.

Wärme ist neben Elektrizität eine der am häufigsten benötigten Energieformen. In modernen Industriegesellschaften werden rund 50 Prozent der Primärenergieträger zur Erzeugung von Wärme (Raumheizung, Brauchwasser, Prozesswärme) eingesetzt. Ein verantwortungsvoller Umgang mit Energie darf folglich den Bereich Wärme nicht vernachlässigen.

Zusammen mit Industriepartnern erarbeitet das SCCER relevante Fragestellungen, entwickelt die Instrumente und Methoden zur Evaluation von Technologien und erstellt Demonstratoren und Prototypen für evaluierte neue Technologien. Ein Beispiel dafür ist die mit dem SCCER BIOSWEET am PSI realisierte Versuchsplattform ESI (Energy System Integration), auf welcher vielversprechende Lösungsansätze in ihren komplexen Zusammenhängen und zusammen mit Industriepartnern getestet werden können. Eine neue Besucherstation soll ESI einem breiten Publikum näherbringen.

Die SCCER in Kürze: HaE

18


Dem ist das SCCER HaE auf der Spur

SCCER HaE Skizzen

1. Wärme speichern und in Strom verwandeln 2. E�ziente Stromspeicher zur Netzstabilisierung

3. Attraktiver synthetischer Energieträger

SCCER HaE Skizzen



SCCER HaE Skizzen



ADIABATE DRUCKLUFTSPEICHERUNG

Wärme speichern und in Strom umwandeln

Pumpspeicher sind seit über 100 Jahren Stand der Technik, die lohnendsten Standorte sind erschlossen. Da Pumpspeicher sehr geringe Speicherverluste und ein günstiges Kostenprofil haben, werden Alternativen mit ähnlichem Profil gesucht, etwa die adiabate Druckluftspeicherung. Beim Speichern von Energie als komprimierte Luft entsteht zusätzlich Wärme, die separat gespeichert und bei Bedarf über einen TurbinenGenerator in Strom umgewandelt wird. Innerhalb des SCCER wurde der wohl weltweit erste adiabate Druckluftspeicher in einem ungenutzten Tunnel entwickelt. Partner: ETHZ, EPFL, SUPSI, Alacaes SA; Mitfinanzierung: SNF (NFP 70)

ELEKTROCHEMISCHE CO2UMWANDLUNG

Attraktiver synthetischer Energieträger

Erneuerbare Elektrizität, die es im Sommer im Überschuss gibt, lässt sich in eine flüssige oder gasförmige Substanz umwandeln und speichern. Die Effizienz der Umwandlung ist zwar gering im Vergleich zu Batterien oder Wasserkraft, aber der synthetische Energieträger ist attraktiv, da er in der Handhabung und Energiedichte gleich wie fossile Treibstoffe ist, die in der Mobilität oder Chemie eingesetzt werden. Dem SCCER gelang der Nachweis der Machbarkeit einer direkten elektrochemischen Umwandlung, in der zweiten Phase wird daraus ein Prototyp im 1kWMassstab entwickelt.Partner: PSI, ETHZ, Universität Bern

NATRIUMIONENBATTERIEN

Effiziente Stromspeicher zur Netzstabilisierung

Batterien sind die effizientesten, aber auch teuersten Stromspeicher, weshalb sie besonders als Kurzzeitspeicher geeignet sind. LithiumIonenBatterien haben sehr hohe Energiedichten und sind für Anwendungen bei tragbaren Geräten wie Handys prädestiniert. Für die stationäre Stromspeicherung zur Netzstabilisierung sind NatriumIonen Batterien eine interessante Alternative. Das SCCER hat die nötigen Material eigenschaften der Natrium IonenBatterie erarbeitet und eine erste Einzelzelle aus kostengünstigen Materialien im Labor aufgebaut. Partner: PSI, ETHZ; Mitfinanzierung: KTI

19


Das trägt das SCCER HaE zur Energiestrategie

2050 bei

Die Deckungslücke beim Strombedarf soll gemäss Energiestrategie 2050 durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Damit dies möglich ist, braucht es Speicher, die zum Beispiel nachts oder im Sommer produzierte Energie für den Tag oder den Winter bereitstellen.

➜ Das SCCER entwickelt Speichertechnologien, die verschiedene voneinander unabhängige Energiesektoren miteinander verknüpfen, was dem Umbau des Energiesystems der Schweiz die nötige Flexibilität verleiht.

➜ Das SCCER erarbeitet ein breites Portfolio an möglichen Speichertechnologien und erhofft sich, damit einen wesentlichen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs aus fluktuierenden erneuerbaren Quellen im Jahre 2050 leisten zu können.

➜ Am SCCER entwickelte Speichertechnologien schaffen die Grundlagen dafür, dass bestimmte Energiedienstleistungen am Markt überhaupt eine Chance haben. Die Zwischenspeicherung etwa eröffnet heute noch wenig genutzten Technologien enorm viele Möglichkeiten.

➜ Um vorhandene oder neue Technologien zu testen, erstellt das SCCER PrototypenAnlagen. Auf der Versuchsplattform ESI (Energy System Integration) kombiniert HaE zusammen mit dem SCCER BIOSWEET zum Beispiel bestehende Technologien, welche allein den Durchbruch nicht geschafft haben, mit anderen, sodass im Bereich Speicherung und Biomasse potenziell relevante Lösungen für die Industrie entstehen.

➜ Und schliesslich publizieren Arbeitsgruppen aus den unterschiedlichen Projekten ihre Ergebnisse, etwa in White Papers, und stellen diese Industrie und Forschung zur Verfügung, aktuell zum Thema PowertoGas.

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: HaE

Fakten

4722,3 GWhSo viel Strom ging 2016 in Deutschland auf grund fehlender Energiespeicher und Netzkapazität verloren. Dies entspricht ca. 165 Millionen Euro. Mit dadurch ausgelösten Ausfallzahlungen von 314,8 Millionen Euro entstand ein Gesamtverlust von ca. 480 Millionen Euro, die man in Speicher und Netztechnologien hätte investieren können.

30 % Frauen3 von 10 Forschenden am SCCER HaE sind weiblich. Unter den Senior Researchers sind sogar 55 Prozent Frauen, bei den Postdoktorierenden sind es 50 Prozent.

43 WirtschaftspartnerDas SCCER ist sehr stark mit der Industrie vernetzt und arbeitet mit 43 Wirtschaftspartnern zusammen, von grossen Konzernen über KMU bis zu Verbänden.

13 Mio. CHF2016 wurden im Rahmen des SCCER Projekte im Umfang von rund 13 Millionen Franken realisiert.


• PSI Paul Scherrer Institut (Leading House)


• Empa Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt







• Universität Bern

• Université de Fribourg

• Université de Genève

• HEIGVD Haute École d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud*

• HESSO Haute École Spécialisée de Suisse occidentale*

• NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs*

• ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften*

* An SCCER beteiligte Hochschulen, keine Beitragsempfänger➜ www.sccerhae.ch


20


Was ist Ihre Vision von der Energiezukunft im Jahr 2050?2050 werden die Energiesysteme stark dekarbonisiert sein, weil wir fast ausschliesslich erneuerbare Energien nutzen. Damit wird das Klimasystem für die weitere Zukunft stabilisiert.

Wo sehen Sie Ihr SCCER auf dem Weg zu dieser Vision?Strom und Wärme, die produziert werden können, sollen auch genutzt werden. Wir tragen dazu bei, dass wir erneuerbare Energie, speziell aus Wind und Sonne, vollständig nutzen können, indem wir Speicher zur Verfügung stellen.

Was fasziniert Sie am Thema Energie?Energie und Energieforschung sind technische Themen, die gleichzeitig sehr politisch sind. Mich fasziniert es, einen Beitrag zu leisten, der beide Seiten sinnvoll zusammenbringt.

Prof. Dr. Thomas J. Schmidt, PSI, Labor für ElektrochemieThomas J. Schmidt schloss 1996 sein Studium in Chemie an der Universität in Ulm ab und promovierte dort im Jahr 2000. Als Postdoktorand arbeitete er am Lawrence Berkeley National Laboratory in den USA und am PSI. Danach war Schmidt acht Jahre in der chemischen Industrie tätig, zuletzt als Direktor für Forschung und Entwicklung bei BASF Fuel Cells, bevor er im Februar 2011 gleichzeitig zum Professor für Elektrochemie an der ETHZ und zum Leiter des Labors für Elektrochemie am PSI ernannt wurde.

«Strom und Wärme, die produziert werden können, sollen auch genutzt werden.»

21


UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB

Die SCCER-Landschaft in der Schweiz

UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB

UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB

Fachhochschulen

BFH Berner FachhochschuleFHNW Fachhochschule NordwestschweizHESSO Haute École Spécialisée de Suisse occidentaleHSLU Hochschule LuzernHSR Hochschule für Technik RapperswilNTB Interstaatliche Hochschule für Technik BuchsSUPSI Scuola universitaria professionale della Svizzera italianaZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Forschungsinstitute (ETH-Bereich)

Eawag Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und GewässerschutzEmpa Eidgenössische Materialprüfungs und ForschungsanstaltPSI Paul Scherrer InstitutWSL Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft

Leading Houses

UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB


23 Forschungsinstitutionen* aus der ganzen Schweiz sind an den SCCER beteiligt. 5 davon sind als Leading Houses tätig. Somit arbeiten Hochschulen und Forschungs-institute aus dem ETH- Bereich, Universitäten und Fachhoch-schulen eng zusammen.

* Beitragsempfänger


UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB

Eidg. Technische Hochschulen

EPFL École polytechnique fédérale de LausanneETHZ Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB

UniGE

UniLEPFL

UniFR

BFHUniBEUniNE

HSLU

HES-SO

UniBAS PSI

FHNW

WSL HSR

Empa ZHAW UniSGETHZ

SUPSI

USI

UniLU

Eawag

ETHZ / EPFL

Universitäten

Fachhochschulen

Forschungszentren

Leading Houses

NTB

Universitäten

Universität BaselUniversität BernUniversité de FribourgUniversité de GenèveUniversité de Lausanne

Universität LuzernUniversité de NeuchâtelUniversität St. GallenUniversità della Svizzera italiana



SoESupply of Electricity


Das SCCER SoE befasst sich mit der Zukunftsenergie Geothermie und der bekannten Energie Wasserkraft. Es erforscht, ob es möglich ist, mit Tiefengeothermie 5 bis 10 Prozent der benötigten Elektrizität in der Schweiz sicher und zu konkurrenzfähigen Preisen zu generieren. Das SCCER prüft, ob mittels CO2Speicherung Elektrizität aus fossilen Energiequellen nahezu klimaneutral erzeugt werden kann. Und es untersucht, wie und mit welchen Kosten die Leistung von Wasserkraftwerken um 9 Prozent erhöht und gleichzeitig der Strom flexibler produziert werden kann. Dazu arbeitet es eng mit der Industrie und den Bundesämtern zusammen.

In der Geothermie arbeiten die Forschenden an einem fundierten Verständnis der Prozesse beim Aufbrechen des Gesteins zur Erschliessung von TiefengeothermieReservoiren. Dabei soll einerseits durch das Einpressen von Wasser ein grossflächiges Risssystem erzeugt werden, das als Wärmetauscher dient. Andererseits soll die Wärmeextraktion aus heissem Gestein in einigen Kilometern Tiefe effizienter erfolgen. Bis 2025 will das SCCER mit der Industrie eine Reihe von innovativen Technologien zur Reife bringen, um sie zu implementieren. Zudem müssen die Kosten der heute sehr teuren Bohrungen gesenkt werden, um eine zukünftige Energienutzung rentabel zu machen.

Aktionsfeld Strombereitstellung

Die Wasserkraft ist heute kaum mehr rentabel und der Umweltschutz schränkt die Produktion weiter ein, deshalb scheut die Industrie grosse Investitionen. Damit die wichtigste erneuerbare Energie der Schweiz auch in Zukunft ihre Bedeutung behält, arbeitet das SCEER mit Unternehmen an der Optimierung von Turbinen sowie an der Entwicklung neuer Technologien für die Kleinwasserkraft. Wichtige Themen sind zudem die Vorhersage der Wassermengen unter Berücksichtigung des Klimawandels, das Potenzial künftiger Gletscherseen und die optimale Sedimentbewirtschaftung in Stauseen. Um Entwicklungen abzuschätzen, greift das SCCER zu Simulationsmodellen und berücksichtigt dabei ökologische und sozioökonomische Ziele wie die Minimierung der negativen Auswirkungen auf die Umwelt.

Schliesslich betrachtet das SCCER die Energieversorgung der Schweiz ganzheitlich. Es vergleicht alle relevanten Stromproduktionstechnologien im Hinblick auf Potenziale, Kosten und Umweltverträglichkeit und analysiert Stromszenarien mittels energieökonomischer Modelle. Zudem untersucht es die Themen Risiko, Sicherheit und gesellschaftliche Akzeptanz.


HeadProf. Dr. Domenico Giardini, ETHZ, Institut für Geophysik

Deputy HeadProf. Dr. François Avellan, École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)

Kontakt / Managing DirectorDr. Gianfranco Guidati gianfranco.guidati@sccersoe.ethz.ch +41 (0)44 632 31 60 www.sccersoe.ch

Die SCCER in Kürze: SoE

24


Dem ist das SCCER SoE auf der Spur

GEOTHERMIE 2020

Eine Stadt für die Geothermie rüsten

Um die Geothermie in Genf voranzubringen, haben die Services Industriels de Genève (SIG) und der Kanton Genf das Grossprojekt GEothermie 2020 gestartet. Als Hauptpartner hat das SCCER das geologische 3DModell der Stadt neu aufgearbeitet und Vorschläge erarbeitet, wo gebohrt werden soll. Erste Bohrungen auf bis zu 500 Metern Tiefe erfolgen noch in diesem Jahr. Unter anderem wird im Gestein ein Erdwärmespeicher für die Abwärme von 110 GWh der lokalen Kehrichtverbrennungsanlage entwickelt, der im Sommer Energie für den Winter speichert. Partner: Universität Genf; Finanzierung: SIG, Kanton Genf

IN SITU STIMULATION AND

CIRCULATION (ISC)

Kompakten Fels knacken

In zwei Experimenten wollen Forschende im 10 bis 100fach reduzierten Massstab herausfinden, wie sie durch die hydraulische Stimulation mit Wasser kompakten Fels aufbrechen und so einen effizienten Wärmetauscher von 1000 Metern Länge in 5000 Metern Tiefe schaffen können, den es zur Strom produktion mit Geothermie braucht. Zudem wird erforscht, wie Anzahl und Stärke der Erdbeben, die bei einer Stimulation entstehen, minimiert werden können. Die Endresultate des Projekts werden erst 2020 vorliegen; Industriepartnern werden Zwischen ergebnisse vorher zur Verfügung gestellt.Partner: Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle; Mitfinanzierung: SNF, BFE, Shell, Elektrizitätswerke des Kantons Zürich

MAPPING OF ALPINE GLACIERS

Die Klimaveränderung für die Energie nutzen

Um Daten zur zukünftigen Entwicklung der Gletscher zu erhalten, nimmt ein Helikopter mit einem neu entwickelten Radargerät vor Ort Messungen vor. Die Auswertung der Daten ermöglicht die Bestimmung der Eisdicke oder des Talgrundes unter dem Gletscher. Die Topographie der Täler zeigt, wo künftige Speicherseen optimal realisiert werden können. In Simulatoren dienen diese Daten der Berechnung des zeitlichen Abschmelzverhaltens der Gletscher. Damit kann das Abflussverhalten der Alpen über das Jahr prognostiziert werden, was die Basis für neue Kraftwerke ist.Partner: ETHZ, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie; Mitfinanzierung: Schweizerische Geophysikalische Kommission

25


Das trägt das SCCER SoE zur Energiestrategie

2050 bei

Die Energiestrategie 2050 fordert, die 40 Prozent Nuklearstrom durch erneuerbare Energien bereitzustellen. Bis 2050 sollen 7 Prozent des Schweizer Energiebedarfs oder 4,4 TWh durch Geothermie und zusätzlich 5 Prozent oder 3,1 TWh durch Wasserkraft als ständig verfügbarer Bandstrom gedeckt werden.

➜ Das SCCER entwirft neue Methoden und benutzerfreundliche Software, mit denen spezifisch für die Schweiz Wasser und GeothermieKraftwerke virtuell entwickelt, getestet und optimiert werden können.

➜ In der Geothermie testet und simuliert das SCCER das Aufbrechen des Gesteins für einen Wärmetauscher in der Tiefe, liefert damit die Basis für den Wärmetransport an die Oberfläche und berechnet das Risiko von absichtlich ausgelösten kleinen Erdbeben, um Schäden zu vermeiden.

➜ Das SCCER modelliert und simuliert die Folgen der Klimaerwärmung für die Wasserkraft und stellt die entsprechenden Prognosen den Stromproduzenten zur Verfügung, welche diese für die Planung der Stromproduktion und für ihre Investitionsentscheide nutzen.

➜ Tests und Computersimulationen des SCCER zeigen den Betreibern von Staudämmen auf, wie sie Schäden durch Impulswellen verhindern können, die zum Beispiel durch Hangrutsche oder Gletscherabbrüche ausgelöst werden.

➜ Das SCCER arbeitet an neuen Technologien, welche die Energiekosten senken werden. Beispiele dafür sind eine neue Bohrtechnologie, ein neuartiger Zement für das Hinterfüllen der Bohrlöcher, die Entwicklung von korrosionsresistenten Materialien, die Teillastoptimierung von Turbinen sowie die Entwicklung neuer Turbinen für Kleinwasserkraftwerke.

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: SoE

Fakten

91 DoktorandenEnde 2016 arbeiteten im SCCER 91 Doktorandinnen und Doktoranden, davon 24 Frauen.

Zwischen 150 und 180 °CDie durchschnittliche Temperatur der Erde in 5 Kilometer Tiefe beträgt zwischen 150 und 180 °C. Dieses ungenutzte Potenzial will die Geothermie nutzen.

Plus 1,8 °CIn der Schweiz ist die durchschnittliche Jahrestemperatur seit 1864 um 1,8 °C gestiegen, doppelt so stark wie auf der Welt insgesamt.

90 % weniger FlächeDie durchschnittliche Prognose für den Rückgang der Schweizer Gletscher bis ins Jahr 2100 liegt bei 90 Prozent. Das ist dramatisch, eröffnet aber auch neue Perspektiven für die Wasserkraft.



• Eawag Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz





• PSI Paul Scherrer Institut

• Università della Svizzera italiana

• Universität Bern


• Université de Lausanne

• Université de Neuchâtel

• WSL Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft

• Universität Basel*

* An SCCER beteiligte Hochschulen, keine Beitragsempfänger➜ www.sccersoe.ch


26


Wo sehen Sie Ihr SCCER auf dem Weg in die Energie zukunft?Um die Energiezukunft zu sichern, braucht es das Zusammenspiel möglichst vieler neuer Technologien. Wir erforschen einige wichtige davon.

Was fasziniert Sie am Thema Energie?Ich bin Physiker. Die Vorstellung, dass es Energie gibt, die wir nicht nutzen können, passt mir nicht. Diesen Zustand will ich ändern.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Ich finde es toll, dass wir mit dem SCCER «Big Science» betreiben können. Dass jeweils fünf bis zehn Professuren aus der ganzen Schweiz an einem Projekt arbeiten, wäre ohne SCCER nicht möglich.

Prof. Dr. Domenico Giardini,ETHZ, Institut für GeophysikDomenico Giardini studierte Physik und promovierte 1987 an der Universität Bologna. Seit 1997 ist Giardini ordentlicher Professor für Seismologie und Geodynamik an der ETHZ. Er arbeitete an der Harvard Universität, am Istituto Nazionale di Geofisica in Rom und als Professor für Seismologie an der Universität Roma Tre. Bis 2011 war Giardini Direktor des Schweizerischen Erdbebendienstes und präsidierte das Kompetenz zentrum Umwelt und Nachhaltigkeit des ETH Bereichs (CCES). Er war Präsident der International Association of Seismology and Physics of the Earth Interior und steht dem Sektor Seismisches Risiko der Italienischen Kommission für grosse Risiken vor.

«Die Vorstellung, dass es Energie gibt, die wir nicht nutzen können, passt mir nicht.»

27

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: CREST

CREST Competence Center for Research in Energy, Society and Transition

Leading HouseUniversität Basel

HeadProf. Dr. Frank Krysiak, Universität Basel, Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät, Professur Umwelt ökonomie

Deputy HeadProf. Dr. Bettina Furrer, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW)

Kontakt / Managing DirectorAndrea OttoliniVoellmy, lic. [email protected]+41 (0)61 207 33 26www.sccercrest.ch


CREST ist das einzige SCCER, bei dem nicht Technologien, sondern Menschen und ihr Verhalten im Vordergrund stehen. Forschende der Ökonomie und Betriebswirtschaft untersuchen Energiemärkte und Unternehmensverhalten, die Politologie befasst sich mit politischen Strukturen und Prozessen, die Jurisprudenz erforscht die Gestaltung von Energierecht und Partizipationsverfahren, die Psychologie betrachtet einzelne Entscheidungen. Das SCCER erarbeitet interdisziplinäre und forschungsbasierte Empfehlungen für politische oder unternehmerische Massnahmen, welche die Energiewende unterstützen. Ein grosser Teil der nicht technischen Forschung im Energiebereich in der Schweiz ist mit dem SCCER vernetzt.

Auf übergeordneter Ebene stellt sich das SCCER zum Beispiel die Frage, wie erneuerbare Energien gefördert werden können, damit genügend Strom zu angemessenen Kosten vorhanden ist. Erforscht werden Fragen der Förderinstrumente, der sozialen Akzeptanz und das Verhalten von Unternehmen.

Auf der Ebene der Haushalte untersucht das SCCER, welche Massnahmen die Verbreitung effizienter Technologien oder Verhaltensänderungen bei Nutzerinnen und Nutzern begünstigen. So hat eine grosse Befragung ergeben, dass man Haushalte je nach Art ihres Energieverbrauchs anders

Aktionsfeld Ökonomie, Umwelt, Recht, Verhalten

ansprechen muss, um Handlungen im Sinne der Energiewende zu bewirken. In einer Fokusgruppe werden die Ergebnisse regelmässig mit Industrie und Gemeinden besprochen. Laborexperimente und Feldversuche zur individuellen Energienutzung ergänzen die Arbeiten.

Auf einer MesoEbene betrachtet das SCCER, welche Strategien und Geschäftsmodelle es Unternehmen und Regionen ermöglichen, von der Energiewende zu profitieren. Unternehmen können zum Beispiel ihr Geschäftsmodell erneuern oder sich an Startups im Energiebereich beteiligen. Das SCCER führt den Energy Startup Day durch, an dem Startups Ideen und Projekte vorstellen und sich mit etablierten Akteuren vernetzen. In Workshops werden Unternehmen in der Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle unterstützt und auf einer offenen Plattform können Regionen gemeinsam Strategien zur lokalen Umsetzung der Energiewende erarbeiten.

Schliesslich untersucht das SCCER unterschiedliche Politikmassnahmen in Bezug auf ihre Kosten und ihren Beitrag zur Energiewende. Forschende arbeiten interdisziplinär an einem Thema und geben konsolidierte Empfehlungen in Form von White Papers ab. Damit wird eine breite Fachöffentlichkeit für relevante Themen sensibilisiert und die politische Diskussion angestossen.

28

SCCER Crest

1. E-Bike Testfahren regt zum Umsteigen an 2. Energielabels beein�ussen Wahrnehmung

3. Autarke Stromversorgung?

?


Dem ist das SCCER CREST auf der Spur

BEST IN CLASS OR SIMPLY THE BEST?

Wie Energielabels die Wahrnehmung beeinflussen

Die EU erwägt die Einführung einer standardisierten Energieetikette für PKWs. Ein strittiger Punkt dabei: die Wahl des LabelSystems. Ein Geländewagen mit hohem Verbrauch kann bei einem relativen Label das beste Rating A aufweisen, wenn er im Vergleich zu ähnlichen PKWs wenig verbraucht. Bei absoluten Labels schneidet ein Geländewagen immer schlecht ab. In Experimenten wurde gezeigt, dass hauptsächlich die RatingInformation und weniger der Spritverbrauch die Bewertung der Umweltfreundlichkeit beeinflusst. Relative Labels leiten die Wahrnehmung also fehl. Partner: Universität St. Gallen, University of Kentucky; Mitfinanzierung: keine

BIKE4CAR

Umsteigen nach E-Bike-Testfahren

Seit einigen Jahren können Autofah rerinnen und Autofahrer jeweils im Sommer während zweier Wochen ihren Autoschlüssel abgeben und kostenlos ein Elektrovelo testen. In einer Umfrage gaben 54 Prozent der Teilnehmenden an der Aktion des Jahres 2015 ein Jahr später an, weniger mit dem Auto unterwegs zu sein. Davon hatten 6 Prozent kein eigenes Auto mehr. Mehr als die Hälfte wollte sich ein EBike kaufen oder hatte das bereits getan. Bike4Car zeigt, wie gute Kampagnen das Mobi litätsverhalten längerfristig verändern können.Partner: myblueplanet, myStromer AG, Saxonette, Coop Bau+Hobby, zahlreiche Energiestädte, Mobility, Pro Velo und Swiss Cycling; Finanzierung: BFE

SWISSMOD

Was kostet Unabhängigkeit?

Die Abhängigkeit von Importen ist in der Schweiz ein wichtiges Thema. Um den Kosten einer autarken Stromversorgung auf die Spur zu kommen, nutzte das Team der Universität Basel sein Strommarktmodell Swissmod für eine Simulationsanalyse. Dabei zeigte sich, dass deutlich mehr Kapazitäten als bisher nötig wären, um zu jeder Zeit genug abrufbare Kraftwerke zu haben. Diese zusätzlichen Kraftwerke würden jedoch ineffizient ausgelastet, da sie in Zeiten niedriger Inlandnachfrage nicht für den Export genutzt werden könnten. Insgesamt stünden am Ende sowohl die Schweiz als auch die europäischen Nachbarn deutlich schlechter da. Partner: Universität Basel; Mitfinanzierung: keine

SCCER Crest



?SCCER Crest



?

29


Das trägt das SCCER CREST zur Energiestrategie

2050 bei

Die Energiestrategie 2050 will den Endenergieverbrauch pro Kopf bis 2050 um 53 Prozent senken. Allein mit technischen Innovationen ist dieses Ziel nicht zu erreichen. Mit seiner interdisziplinären Betrachtungsweise leistet das SCCER folgende direkte Beiträge dazu:

➜ Das SCCER produziert und publiziert regelmässig White Paper zu aktuellen politischen Themen. Diese sind eine Synthese aus diversen Studien und Forschungsrichtungen, geben wissenschaftsbasierte Empfehlungen zu politischen und strategischen Fragestellungen und stossen den politischen Diskurs an.

➜ In Projekten mit Praxispartnern zeigt das SCCER Chancen der Umsetzung der Energiestrategie für Unternehmen und Regionen auf und unterstützt die Entwicklung entsprechender Geschäftsmodelle.

➜ Mit Simulationen und verschiedenen Szenarien untersucht das SCCER den potenziellen Beitrag regionaler Energiesysteme zur Energiewende und stellt die Resultate den Regionen zur Verfügung, damit diese lokal angepasste Lösungen finden.

➜ Mit gross angelegten Umfragen, die auf sozioökonomische, psychologische und soziologische Aspekte fokussieren, erarbeitet das SCCER die notwendigen Daten, damit sich Behörden und Unternehmen für Initiativen und Anreize entscheiden, welche die Energiewende optimal unterstützen.

➜ Das SCCER pflegt den kontinuierlichen Austausch mit politischen Akteuren und Behörden, insbesondere dem Bundesamt für Energie (BFE).

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: CREST

Fakten

15 neue ForschungsgruppenDas SCCER CREST hat 15 neue Forschungsgruppen aufgebaut, die langfristig an Energiethemen arbeiten.

Über 150 AbschlussarbeitenEine Vielzahl von Masterarbeiten und Dissertationen befassen sich mit Themen der Energiewende. Die Absolventinnen und Absolventen bringen ihr Wissen anschliessend in die Praxis ein.

114 Firmen an Startup DaysDer Energy Startup Day wurde 2015 und 2016 durchgeführt, um die Zusammenarbeit von Startups, bereits etablierten Unternehmen und neuen Akteuren zu verstärken.

5014 Haushalte befragtMehr als 5000 Haushalte haben jeweils an den ersten zwei Runden der Haushaltsbefragung teilgenommen. Die Daten geben einen detaillierten Einblick, wofür Energie eingesetzt wird und wie sich Haushaltstypen in ihrem Energieverbrauch unterscheiden.

Mehr als 120 Studien Publikationen aus dem SCCER machen die Forschungsleistung für ein nationales und internationales Fachpublikum zugänglich.


• Universität Basel (Leading House)



• Universität Luzern

• Universität St. Gallen


• Université de Neuchâtel

• ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften➜ www.sccercrest.ch


30


Was fasziniert Sie am Thema Energie?Die Nähe technischer, ökologischer und ökonomischer Fragen. Wenn es eine neue Technologie gibt, löst das Veränderungen auf Märkten und Anpassungsbedarf in der Politik aus. Treffen wir politische Entscheide, ergeben sich andere Möglichkeiten auf technologischer Ebene.

Wo sehen Sie Ihr SCCER auf dem Weg in die Energiezukunft?Wir zeigen auf, was die wichtigen Weichenstellungen auf Ebene Gesellschaft, Politik und Unternehmen sind und an welchen Stellschrauben die Schweiz drehen muss, um 2050 in einem Energiesystem anzukommen, in dem wir langfristig leben können.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Darauf, dass wir gezeigt haben, dass wir als Nicht- Techniker einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Wir haben es geschafft, Forschende aus neun Institutionen und sieben Disziplinen zusammenzubringen und deutlich zu machen, dass die Energiewende allein mit technologischen Innovationen nicht machbar ist.

Prof. Dr. Frank Krysiak,Universität Basel, Wirtschaftswissen-schaftliche FakultätFrank Krysiak hat 1998 sein Studium als Ingenieur für Energie und Verfahrenstechnik an der Technischen Universität Berlin abgeschlossen und dort 2002 als Ökonom promoviert. Bis 2006 blieb er als PostDoktorand an der TU Berlin, um dann bis 2011 an der Universität Basel als Assistenzprofessor für Umweltökonomie zu wirken. Von 2011 bis 2013 war Krysiak ausserordentlicher Professor, seit 2013 hält er eine ordentliche Professur. Von 2013 an ist Krysiak Forschungsdekan der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät und seit 2011 auch Mitglied der Eidgenössischen Energieforschungskommission CORE. Seine Forschungsschwerpunkte sind die langfristigen Wirkungen von Umweltpolitik und die ökonomische Theorie der Nachhaltigkeit.

«Mit technologischen Innovationen allein ist die Energiewende nicht machbar.»

31

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: Mobility

MobilityEfficient Technologies and Systems for Mobility


HeadProf. Dr. Konstantinos Boulouchos,ETHZ, Institut für Energietechnik, Laboratorium für Aerothermochemie und Verbrennungssysteme

Deputy HeadProf. Dr. Andrea Vezzini, Berner Fachhochschule (BFH)

Kontakt / Managing DirectorDr. Gloria [email protected]+41 (0)44 633 80 06www.sccermobility.ch

Diese Aufgaben hat sich das SCCER gegeben

Der Verkehr in der Schweiz nimmt zu: Weil die Bevölkerung wächst und immer wohlhabender wird, sind auf der Strasse, auf der Schiene und in der Luft immer mehr Menschen und Güter unterwegs. Unterdessen ist die Mobilität für gut 40 Prozent der CO2Emissionen und über einen Drittel des Endenergieverbrauchs verantwortlich – und das ohne internationalen Luftverkehr. In der Industrie und den Haushalten geht der pro Kopf verursachte CO2Ausstoss deutlich schneller zurück als im Verkehr, der damit zur grössten Herausforderung für das Klima wird.

Um diesen Trend trotz weiterem Bevölkerungsanstieg zu stoppen, sieht das SCCER Mobility drei Möglichkeiten:

• Nachfrage: Geeignete «Policy» und Technologiemassnahmen dämmen die Zunahme der Personen und Tonnenkilometer ein und berücksichtigen die Bedürfnisse der Wirtschaft.

• Effizienz: Die Antriebe werden effizienter, Autos und andere Fahrzeuge leichter und moderater in der Leistung.

• Energieträger: Strom, Wasserstoff und synthetische Treibstoffe ersetzen die fossilen Energiequellen.

Damit die Energiewende gelingt, braucht es Beiträge auf allen Ebenen. Das SCCER entwickelt deshalb vielfältige Methoden und Technologien, um den CO2Ausstoss und den Energiebedarf des Verkehrssektors zu minimieren.

Aktionsfeld Effiziente Konzepte, Prozesse und Komponenten in der Mobilität

Die Forschung dazu beschränkt sich nicht auf die technologische Ebene; sie setzt sich auch mit sozioökonomischen Aspekten und verhaltenspsychologischen Fragen sowie deren Wechselwirkung auseinander.

Energieforschung zur Mobilität ist deshalb eine hoch komplexe Angelegenheit. Ein interdisziplinärer und gleichzeitig systemischer Ansatz ist zwingend. Zudem muss multimodal gedacht werden, geht es doch um Strasse und Schiene sowie Personen und Güterverkehr in den unterschiedlichsten Ausführungen. Im Fokus stehen drei Ebenen:

• Die kleinste Einheit, die erforscht und optimiert wird, sind die Antriebssysteme, insbesondere Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge, Brennstoffzellen und effizientere Verbrennungsmotoren.

• Das Fahrzeug ist das nächstgrössere System mit Optimierungspotenzial. Leichtbau und ein intelligentes Energiemanagement führen hier zu mehr Effizienz.

• Das Mobilitätssystem als Ganzes ist zu optimieren, damit die neuen Technologien Wirkung zeigen und Effizienzgewinne nicht durch ungebremstes Verkehrswachstum neutralisiert werden.

Das SCCER hat sich zum Ziel gesetzt, alle drei Ebenen miteinander zu verbinden, sodass der Energiebedarf und der CO2Ausstoss des Gesamtsystems sinken.

32


Dem ist das SCCER Mobility auf der Spur

SWISSTROLLEY PLUS

Trolleybus der Zukunft

Der HochleistungsTrolleybus kann längere Abschnitte ohne Fahrleitung und ohne DieselHilfsmotor im Batteriemodus befahren. Dafür notwendig ist neben einer leistungsfähigen Batterie für den Antrieb ein ausgeklügeltes Steuer und Regelsystem. Indem die Stromspitzen der Fahrleitung abgeflacht werden, entlastet der SwissTrolley plus auch das Stromnetz. Durch regeneratives Bremsen werden zudem bis zu 15 Prozent Energie eingespart. Im Batteriemodus fährt der Bus leiser und sauberer als mit einem DieselHilfsmotor. In Zürich fahren die Busse bereits, Bern und Biel haben Busse bestellt.Partner: Carrosserie HESS AG, Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ), BFH, ETHZ; Mitfinanzierung: BFE

SWISS BATTERY RESEARCH PLATFORM

Grossbatterien im Test

Die Plattform stellt Forschungs und Testkapazitäten zur Verfügung, um Batteriesysteme für Anwendungen in Bussen, Lastwagen, leichten Schienenfahrzeugen, Kommunalfahrzeugen sowie Landwirtschafts und Baumaschinen zu entwickeln. Die Schweizer Industrie ist in diesen Nischenmärkten sehr gut aufgestellt. Sie hat aufgrund der steigenden Nachfrage nach alternativen Antrieben gute Chancen auf Erfolg, sofern sie entsprechende Innovationen in der Speichertechnologie auf den Markt bringt.Partner: Empa, ETHZ, BFH, NTB, HSLU; Mitfinanzierung: Diverse Projektpartner, u. a. BKW Energie AG und CSEM

GOECO!

App zeigt Mobilitätsverhalten auf

Die digitale Plattform ermöglicht Forschenden, das menschliche Mobilitätsverhalten zu analysieren und die psychologischen Einflüsse auf Verhaltensänderungen zu prüfen. Eine App zeichnet per GPS rund um die Uhr auf, wie sich jemand bewegt. Die User erhalten täglich ein Protokoll mit Angaben zu den verursachten Treibhausgasen, ergänzt mit Tipps, wie die CO2Bilanz durch eine optimierte Wahl von Route und Verkehrsmittel zu verbessern wäre. Indem sich die User Reduktionsziele setzen und sich mit Freunden und Bekannten messen, wird ihr Spieltrieb angeregt.Partner: SUPSI, ETHZ; Mitfinanzierung: SNF

33

KTI – Energie für die Zukunft – 2017KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: Mobility

Fakten

23 ForschungsgruppenUm Kapazitäten aufzubauen, die für eine effizientere und CO2arme Mobilität relevant sind, wurden im Rahmen des SCCER Mobility in der ersten Förderperiode 23 Forschungsgruppen gefördert.

3 + 1 Studiengänge2016 hat das SCCER 3 neue CASStudiengänge lan ciert, die in einem Masterstudiengang integriert sind. Im Weiterbildungsprogram MAS | CAS «Mobilität der Zukunft» der ETHZ studieren im ersten Durchgang 12 Fach leute und Manager aus unterschiedlichen Bereichen: Transportanbieter, Verkehrsverbünde, Industrie unternehmen und Behörden.

40 % der CO2EmissionenMit 16 Millionen Tonnen ist der Verkehr für 40 Prozent der CO2Emissionen in der Schweiz verantwortlich – und das ohne internationalen Flugverkehr.

47 % mehr Autos Zwischen 1990 und 2014 stieg die Zahl der in der Schweiz registrierten Personenwagen um 47 Prozent auf 4,38 Millionen Fahrzeuge. Im gleichen Zeitraum wuchs die Bevölkerung nur um rund 23 Prozent, die jährliche Fahrleistung nahm um 27 Prozent zu. Durch den technologischen Fortschritt stieg der CO2Aus stoss der PKWs dabei nur um 5 Prozent, was aber immer noch zu viel ist.

17 Mal mehr Autos weltweitWeltweit hat sich die Zahl der Autos zwischen 1950 und 2016 gar um den Faktor 17 erhöht – von 70 Millionen auf 1,2 Milliarden.




• Empa Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt




• NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs

• PSI Paul Scherrer Institut


• ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften➜ www.sccermobility.ch


Das trägt das SCCER Mobility zur Energiestrategie

2050 bei

In der Personenmobilität will die Energiestrategie 2050 den Energieverbrauch bis 2050 um 44 Prozent senken, im Gütertransport um 25 Prozent. Bis 2020 dürfen neu immatrikulierte Personenwagen pro Kilometer zudem nur noch 95 g CO2 ausstossen, bei Lieferwagen liegt das Ziel bei 147 g CO2/km. Um im Mobilitätssektor Energie einzusparen, die Energieeffizienz zu erhöhen und die CO2Emissionen zu reduzieren, setzt das SCCER auf verschiedenen Ebenen an.

➜ Auf der technologischen Ebene entwickelt das SCCER zusammen mit der Industrie neuartige Batteriesysteme und die dazugehörigen Lade und Anschlusssysteme für die EMobilität: Es arbeitet an neuen Technologien für den Antrieb von Hybridfahrzeugen, erhöhter Verbrennungseffizienz von Erdgasfahrzeugen und kosteneffizienteren Brennstoffzellen.

➜ Zusätzlich zu den technologischen Aspekten verfolgt das SCCER einen systemischen Ansatz und untersucht zum Beispiel, wie sich Verkehrssysteme, die auf erneuerbaren Energieträgern basieren, und deren Infrastruktur in städtebaulichen Massnahmen integrieren und energetisch optimieren lassen.

➜ Und schliesslich interessiert sich das SCCER für die sozioökonomischen Begleitumstände und beschäftigt sich mit der Verhaltensebene. Über eine App wird zum Beispiel erforscht, wie die Nachfrage nach Mobilität reduziert werden kann. Erkenntnisse daraus werden zum Beispiel an MobilitySeminaren präsentiert und diskutiert.

34


Was fasziniert Sie am Thema Energie?Für das Wohlergehen der Menschheit ist die Energie zentral, sie ist das Bindeglied zwischen Natur und Gesellschaft. Wir verbessern mit Energie die men-schliche Existenz, schaffen aber Umweltprobleme und greifen dann korrigierend ein. Diese Konstellation fasziniert mich.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Wir haben eine Community aufgebaut, die sich gemein sam für ein grösseres Ziel einsetzt. Und mit dem MAS «Mobilität der Zukunft» haben wir etwas Einzigartiges auf die Beine gestellt.

Was motiviert Sie persönlich, ein SCCER zu leiten?Im Dialog mit meinen Kollegen kann ich in einer grossen Sache gestaltend wirken und dabei viel lernen. Ich habe als junger Mensch von der Gesellschaft viel erhalten, jetzt will ich ihr etwas zurückgeben. Ein SCCER ist die Initialzündung für Aufgaben der nächsten Generation.

Prof. Dr. Konstantinos Boulouchos, ETHZ, Institut für EnergietechnikKonstantinos Boulouchos promovierte 1984 an der ETHZ im Bereich Thermodynamik und Verbrennungskraftmaschinen. Als Postdoktorand forschte er an der Universität Princeton in den USA, kehrte 1988 an die ETHZ zurück und baute eine Forschungsgruppe zu instationären Verbrennungsprozessen auf. 1995 wurde Boulouchos zum Leiter des Labors für Verbrennungsforschung am PSI ernannt. Bis 2005 koordinierte er das gemeinsame Programm für Verbrennungsforschung der ETHZ und des PSI. Seit 2002 ist Boulouchos ordentlicher Professor und Leiter des Labora toriums für Aerothermochemie und Verbrennungssysteme an der ETHZ.

«Ein SCCER ist die Initial-zündung für Aufgaben der nächsten Generation.»

35

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: BIOSWEET

BIOSWEETBIOmass for SWiss EnErgy fuTure

Leading HousePaul Scherrer Institut (PSI)

HeadProf. Dr. Oliver Kröcher, PSI, Labor für Bioenergie und Katalyse

Deputy HeadProf. Dr. Frédéric Vogel, Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW)

Kontakt / Managing DirectorDr. Simone [email protected] +41 (0)56 310 41 55 www.sccerbiosweet.ch

Diese Aufgaben hat sich das SCCER gegeben

Das SCCER BIOSWEET teilt mit der Energiepolitik des Bundes die Vision, dass Energie aus Biomasse im Jahr 2050 doppelt so viel zur Energieversorgung beiträgt wie heute, nämlich 100 Petajoule. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Biomassenutzung stufenweise erhöht werden. Dazu optimiert das SCCER bestehende Technologien oder entwickelt neue und versucht sie zur Marktreife zu bringen.

Biomasse ist so etwas wie das Multifunktionswerkzeug in der Energielandschaft. Daraus lassen sich Elektrizität, Wärme sowie flüssige, feste oder gasförmige Treibstoffe gewinnen. Zudem ist Biomasse speicherfähig, was ein Alleinstellungsmerkmal ist.

Das SCCER geht in der systemischen Forschung von idealistischen Annahmen aus und überlegt sich, welches die bestmögliche Biomassenutzung ist: Wo ist entweder das Maximum an Energie herauszuholen oder eine maximale CO2Reduktion zu erreichen? Im Moment ist allerdings offen, ob die Gesellschaft einmal bereit sein wird, für diese Art von Energie einen Aufpreis zu zahlen, denn Bioenergie ist oft teurer als andere Energieformen. Ebenso offen ist, welche dieser Energiedienstleistungen dereinst nachgefragt wird.

Aktionsfeld Biomasse

Deshalb forscht das SCCER relativ breit und konzentriert sich auf Technologien, die in 10 bis maximal 15 Jahren im Markt platziert werden können. Für jede Technologie gibt es einen Umsetzungspartner. Die Minimalanforderung ist, dass die Forschenden auch bei einem tiefen Reifegrad ein klares Konzept davon haben, wie sie die Industrie locken können, und zum Beispiel bereits eine Patentanmeldung und einen Masterplan für die Platzierung der Technologie im Markt vorlegen können. Das SCCER kommuniziert die Ergebnisse aktiv und hat als eines von wenigen SCCER bereits in der ersten Förderperiode eine Person für den Wissens und Technologietransfer angestellt.

Der Fokus der Forschung liegt auf der Angebotsseite. Hier geht es um die Erhöhung der Effizienz von Konversionstechnologien (zur Bereitstellung von Bioenergie aus Biomasse und Biotreibstoffen), eine bessere Integration der unterschiedlichen Energiesysteme und innovative Wertschöpfungsketten. Dazu werden auch Demonstratoren wie die Versuchsplattform ESI (Energy Systems Integration) eingesetzt. Auf der Nachfrageseite forscht das SCCER am Ersatz fossiler Energieträger durch Energieträger aus Biomasse bei Wärme und Strom sowie im Bereich Mobilität. Und schliesslich kümmern sich Forschende um die Modellierung optimaler Biomassewertschöpfungsketten als Grundlage für politische Entscheidungsträger.

36

SCCER Biosweet

1. Biomasse durch Trocknung veredeln2. Industrial Wood Dust Burner 3. Salzabscheider

SCCER Biosweet



Dem ist das SCCER BIOSWEET auf der Spur

SALT SEPARATOR

Ein Salzabscheider für die Vergasung von Biomasse

Das PSI hat ein effizientes Verfahren entwickelt, um aus nasser Biomasse ein methanreiches Gas herzustellen. Für eine Pilotkampagne wurde ein Prototyp eines Salzabscheiders entwickelt, gebaut und in eine bestehende Anlage am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) integriert. Ein Versuch mit Glyzerin und Gärresten aus einer Biogasanlage unter realistischen Bedingungen verlief sehr stabil und ergab ein methanreiches Gas. Der Prototyp war massgeblich für den Erfolg verantwortlich. Die Ergebnisse aus diesem Projekt ebnen den Weg für die Skalierung auf eine industrielle Anlagengrösse am PSI.Partner: KIT, PSI, FHNW, Kasag AG; Mitfinanzierung: BFETORPLANT

Biomasse durch Trocknung veredeln

Torrifizierung macht aus nasser und stinkiger Biomasse, die derzeit nicht energetisch genutzt wird, ein handel und lagerfähiges Produkt. Zuerst im Labormassstab und dann in einer Pilotanlage wurde aufgezeigt, dass Pellets aus getrockneter Biomasse gegenüber üblichen Pellets eine um einen Drittel höhere Energiedichte haben. Das senkt die Transport und Lagerkosten. Weil zudem die Abwärme aus dem Prozess genutzt wird, kann eine Anlage mit einem Ausstoss von 500 kg pro Stunde unter den aktuellen ökonomischen Voraussetzungen rentabel betrieben werden.Partner: HEIGVD, GRT Technology Group, Ökozentrum; Mitfinanzierung: Kanton Waadt

INDUSTRIAL WOOD DUST BURNER

Asphalt mit CO2-neutraler Biomasse herstellen

Zur Herstellung von Asphalt wird Kies getrocknet und erhitzt, bevor er mit Bitumen vermischt wird. Die Trocknung erfolgt in Drehtrommeltrocknern durch direkten Kontakt mit heissem Abgas aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Ziel des Projektes ist die Nutzung CO2 neutraler Biomasse als Brennstoff für den Trocknungsprozess: Staub aus Holz oder anderen Pflanzen wird schadstoffarm verbrannt. Die Entwicklung des neuen Brenners erfolgt mit Hilfe von experimentellen Methoden und Brennstoffanalysen sowie numerischen Berechnungen der Strömungs und Reaktionsvorgänge. Partner: FHNW, Ammann AG; Mitfinanzierung: KTI

37

SCCER Biosweet



Das trägt das SCCER BIOSWEET zur Energiestrategie

2050 bei

Die Energiestrategie 2050 sieht vor, dass Energie aus Biomasse bis 2050 mit 100 Petajoule zur Energieversorgung beiträgt. Das entspricht einer Verdoppelung des aktuellen Verbrauchs an Bioenergie.

➜ Das SCCER hat das gesamte Potenzial aller Bio masseSubstrate in der Schweiz erfasst und analysiert. Dazu wurden rund 600 Stakeholder befragt und die erzielten Ergebnisse mit bestehenden Studien verglichen. Resultat: Das Ziel von 100 Petajoule ist realistisch.

➜ Das SCCER optimiert und erforscht Konversionstechnologien, um die BiomasseSubstrate besser zu nutzen. Zudem werden regionale Wertschöpfungsketten und kleinskalige Anlagen für Bereiche entwickelt, in denen bis jetzt noch keine Nutzung erfolgt, weil nur kleine Mengen zur Verfügung stehen.

➜ Zusätzlich erarbeitet das SCCER Geschäftsmodelle mit Biomasse und optimiert die logistischen Prozesse sowie die Methoden zu ihrer Vorbehandlung. Dabei geht es auch um Schnittstellen: Welche Anforderungen muss eine Anlage erfüllen, um Biomasse in einer bestimmten Qualität zu verarbeiten?

➜ Um vorhandene oder neue Technologien zu testen, erstellt das SCCER PrototypenAnlagen. Auf der Versuchsplattform ESI (Energy System Integration) kombiniert BIOSWEET zusammen mit dem SCCER HaE zum Beispiel bestehende Technologien, die allein den Durchbruch nicht geschafft haben, mit anderen, sodass im Bereich Biomasse und Speicherung potenziell relevante Lösungen für die Industrie entstehen.

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Die SCCER in Kürze: BIOSWEET

Fakten

Nr. 2 aus der SchweizBiomasse ist in der Schweiz die zweitwichtigste einheimische Quelle erneuerbarer Energie.

5 EnergietypenBiomasse ist das Multitalent unter den erneuerbaren Energiequellen. Sie ist in der Lage, 5 unterschiedliche Energiedienstleistungen bereitzustellen: Wärme, Strom, feste Treibstoffe, flüssige Treibstoffe und gasförmige Treibstoffe.

55 PartnerDie 9 Forschungspartner kooperieren mit 55 privaten und öffentlichen Organisationen: 8 Grossunternehmen, 38 KMU sowie 9 öffentlichen Institutionen oder Vereinen.

45 % ungenutztes PotenzialNur 55 Prozent des einheimischen BiomasseSubstrats werden aktuell für die Produktion von Bioenergie genutzt; es gibt also viel freies Potenzial.

32 PetajouleDas grösste noch nicht genutzte Potenzial für die Produktion von Bioenergie bieten Hofdünger und Waldholz. Sie stehen für 32 Petajoule Primärenergie.


• PSI Paul Scherrer Institut (Leading House)







• WSL Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft

• ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ➜ www.sccerbiosweet.ch


38


Was fasziniert Sie am Thema Energie?Als Mensch auf dieser Erde verbrauche ich selbst Energie und bin Teil des Problems. Als Forscher kann ich meinen Beitrag leisten, um das Problem zu lösen. Das bin ich auch meinen drei Kindern schuldig.

Auf welchen Erfolg Ihres SCCER sind Sie besonders stolz?Wir haben es geschafft, die Bioenergie-Forscher-gemeinde erstmals zusammenzubringen und das Ganze von einem fragmentierten in einen vereinigten Zustand zu bringen.

Was motiviert Sie persönlich, ein SCCER zu leiten?Als Forscher gewinnt man dadurch an Sichtbarkeit und kann Einfluss nehmen, die eigene Stimme wird stärker gehört. Das motiviert und verleiht der Funktion Attraktivität.

Prof. Dr. Oliver Kröcher, PSI, Labor für Bioenergie und KatalyseOliver Kröcher schloss sein Studium in Chemie an der Universität Würzburg 1993 ab. Ab 1994 war er Assistent im Laboratorium für Technische Chemie der ETHZ, wo er 1997 doktorierte. Von 1997 bis 2001 arbeitete Kröcher bei Degussa an der Erforschung katalytischer Prozesse und leitete zum Schluss die entsprechende Forschungsgruppe. 2001 wechselte er an das PSI, wo er die Leitung der Gruppe Katalyse für Energieprozesse übernahm. Seit 2010 ist Oliver Kröcher zusätzlich Leiter des Labors Bioenergie und Kata lyse (LBK) am PSI und Mitglied des Ver waltungsrats der Hydromethan AG, einem Spinoff des PSI. Seit 2013 ist Kröcher zudem Professor an der EPFL.

«Wir haben es geschafft, die Bioenergie-Forscher-gemeinde erstmals zusammenzubringen.»

39

KTI – Energie für die Zukunft – 2017Ausblick

In der ersten Förder-periode haben die SCCER eine solide Basis geschaf-fen, um in der zweiten Periode durch Fokussie-rung noch mehr Wirkung zu erzielen. Für die Aus-führung ihres Auf trages stehen von 2017 bis 2020 120 Millionen Franken zur Verfügung.

Fokus 2

Ein zweiter Schwerpunkt sind insgesamt fünf gemeinsame, SCCER übergreifende Projekte, sogenannte Joint Activities. Sie haben zum Ziel, die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Zentren auszubauen, um die Gesamtwirkung zu verstärken.

Es gibt Joint Activities wie die Scenario & Modelling Initiative zur Entwicklung von kohärenten und robusten Szenarien, in denen alle SCCER ihre Kräfte bündeln. Bei anderen kommt es zu einer bilateralen oder multilateralen Zusammenarbeit einzelner SCCER. Das ist zum Beispiel beim Coherent Energy Demonstrator Assessment (CEDA) der Fall, in dem vier SCCER mit eigenen Demonstratoren nach Synergien zwischen den einzelnen Demonstratoren suchen. Eine zweite multilaterale Joint Activity betrifft die sozioökonomische und technische Planung von Multi EnergieSystemen auf Gebäude und Areal Ebene.

Neben den Joint Activities soll die Kooperation zwischen den technischen SCCER und dem sozioökonomischen SCCER CREST strukturiert und verstärkt werden.

Für noch mehr Wirkung

➜ Transfer fördern ➜ Joint Activities ausbauen

Fokus 1

Die SCCER bearbeiten auch in der zweiten Förderperiode die gesamte Innovationskette auf der Skala des TechnologieReifegrades, vom Explorieren neuartiger Ansätze bis hin zur Übergabe von Lösungen an die Marktkräfte. Der Wissens und Technologietransfer (WTT) zur Industrialisierung muss jedoch an Bedeutung gewinnen.

Um diese Umsetzungskomponente zu professionalisieren, beschäftigen alle SCCER explizite WTTVerantwortliche mit Erfahrung und Netzwerk in der Wirtschaft, die sie an der Schnittstelle zwischen Forschung, Industrie und Markt unterstützen. Projekte mit hohem Tech nologie Reifegrad sind vermehrt in die Wirtschaft zu entlassen. Dadurch werden Forschungskapazi täten frei, welche wiederum für neue Ansätze zur Verfügung stehen. Der Erfolg des WTT wird in der Wirkungsanalyse evaluiert.

40


Im Jahr 2017 werden die SCCER noch von der KTI geführt. Ab 1. Januar 2018 übernimmt die Nachfolgeorganisation Innosuisse alle dazu gehörigen Aufgaben und Pflichten.

Fokus 3

Die SCCER sollen sich auf jene Themen fokussieren, die aufgrund der Exploration in der ersten Phase einen voraussichtlich relevanten Beitrag zur Energiestrategie 2050 zu leisten vermögen; bei langfristigen, neuen Ansätzen natürlich mit entsprechend hoher Erfolgsunsicherheit.

Motivationswirksame Anschauungsanstrengungen wie beispielsweise Pilot und Demonstrationsprojekte sollen von den SCCER verstärkt eingesetzt werden.

Die bis Ende 2016 aufgebauten Kapazitäten und Strukturen müssen erhalten bleiben. Dazu gehören auch die eingeleiteten Kooperationen mit Unternehmen und Kommunen.

Fokus 4

Der Bund betrachtet die Gründung und den Aufbau der SCCER als Initialzündung. Doch die SCCER sollen über 2020 hinaus Knowhow erarbeiten und innerhalb der Forschungslandschaft Schweiz gemeinsam mit der Wirtschaft Lösungen für die Zukunft der Energie entwickeln.

➜ Kapazitäten bewahren ➜ Selbständigkeit vorbereiten

41

KTI – Energie für die Zukunft – 2017KTI – Energie für die Zukunft – 2017Zahlen und Namen

Gemeinsam haben die SCCER schon viel erreicht

Beteiligte Umsetzungspartner

Ende 2016 waren an den SCCER 176 Umsetzungspartner beteiligt; einzelne sind dabei mehrfach gezählt. Insgesamt arbeiteten die SCCER mit über 700 Umsetzungspartnern zusammen.

Forschende an den SCCER

Ende 2016 waren an den SCCER insgesamt 1214 Forschende tätig (2015: 1073). Rund 44 Prozent entfielen auf den wissenschaftlichen Mittelbau und 12 Prozent auf Professorinnen und Professoren. Vorgesehen war ein Kapazitätsaufbau von 552,2 Vollzeitstellen. Effektiv wurden sogar 785,7 Vollzeitstellen geschaffen. Die SCCER übertrafen das ursprüngliche Ziel um 42 Prozent.

Bewilligte KTI-Projekte

In den Jahren 2014 bis 2016 wurden im Rahmen der SCCER 58 KTIProjekte bewilligt. Insgesamt, also unter Berücksichtigung der Projekte mit dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF), dem Bundesamt für Energie (BFE) und weiteren Partnern, haben die SCCER über 500 Projekte lanciert.

FEEB&D

EIP

FURIES

HaE

SoE

CREST

Mobility

BIOSWEET

4

9

10

4

7

3

20

1

10/25

26 19 16 11

FEEB&D EIP FURIES HaE

10/25

13 17 19 55

SoE CREST Mobility BIOSWEET

143 44 239 191 45 539 13Professoren

/innenAssistenz

professoren/innen, Dozierende

Leitende Forschende,

Oberassistierende

Post doktorierende

Techniker/ innen

Doktorierende, Wissenschaftliche Assistenten/innen

Andere

42


43


Das siebenköpfige Steuerungskomitee und die 31 Expertinnen und Experten im Evaluationspanel begleiten die SCCER

Steuerungskomitee SCCER

Die KTI und der Schweizerische Nationalfonds (SNF) steuern die acht SCCER gemeinsam. Der Direktor des Bundesamts für Energie (BFE) steht beratend zur Seite.

Leitung

Walter Steinlin (KTI), Schweiz

Mitglieder

Dr. Bernhard Eschermann (KTI), seit 2017Prof. Dr. Marc Gruber (SNF), Schweiz, bis Ende 2016 Prof. Dr. Martina Hirayama (KTI), Schweiz, bis Ende 2016 Dr. Matthias Kaiserswerth (KTI), Schweiz Prof. Dr. Marcel Mayor (SNF), Schweiz Dr. Martin Riediker (KTI), Schweiz Prof. Dr. Frank Scheffold (SNF), Schweiz Prof. Dr. Paul Söderlind (SNF), Schweiz, seit 2017Dr. Walter Steinmann (BFE), Schweiz (beratend), bis Ende 2016 Benoît Revaz (BFE), Schweiz (beratend), seit 2017

Kerngruppe Evaluationspanel SCCER

Im Evaluationspanel sind 31 Fachleute, die das Steuerungskomitee inhaltlich unterstützen und die SCCER einmal jährlich evaluieren. Das Panel besteht aus 21 Fachexpertinnen und experten sowie den 10 Mitgliedern der Kerngruppe.

Leitung

Andreas Umbach, Schweiz, bis Ende 2016Dr. Stefan Nowak, Schweiz, seit 2017

Mitglieder

Prof. Dr. Andreas Balthasar, Schweiz FH Prof. DI Hubert Fechner, Österreich Dr. Henning Fuhrmann, Schweiz Prof. Dr. Martin Kaltschmitt, Deutschland Prof. Dr. Anke KaysserPyzalla, Deutschland Dr. Stefan Nowak, Schweiz, bis Ende 2016 Prof. Dr. HansRudolf Schalcher, Schweiz Prof. Dr. Philippe Thalmann, SchweizProf. Dr. Eberhard Umbach, Deutschland Eine Person vakant, seit 2017

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Drittmittel Industrie und andere

Kompetitive Drittmittel Bund

Eigenmittel

KTI-SCCER-Beitrag

BIOSWEET

Mobility

CREST

SoE

HaE

FURIES

EIP

FEEB&D

KTI-SCCER-Beitrag

Eigenmittel

Kompetitive Drittmittel Bund

Drittmittel Industrie und andere

9.9

28.6

34.8

47.4

40.9

37.0

26.9

21.7

44.341.4

71.590.0

Finanzierungsübersicht

Den SCCER standen von 2013 bis 2016 insgesamt 247,2 Millionen Franken zur Verfügung, davon waren 71,5 Millionen Franken KTIMittel. Die SCCER hatten die Auflage erhalten, dass die Eigenmittel, die kompetitiven Drittmittel des Bundes und die Drittmittel der Industrie jeweils mindestens 50 Prozent des KTIBeitrags ausmachen mussten. Die SCCER erfüllten diese Auflage in allen drei Kategorien. Bei den Eigenmitteln haben sie das Ziel sogar um mehr als das Doppelte übertroffen.

in Mio. CHF

Kommission für Technologie und Innovation KTIFörderagentur für InnovationEinsteinstrasse 2CH3003 Bern

www.kti.admin.chwww.innosuisse.ch

Energie für die Zukunft - Startseite · KTI – Energie für die Zukunft – 2017 Forschung mit...

Documents

Transcript of Energie für die Zukunft - Startseite · KTI – Energie für die Zukunft – 2017 Forschung mit...