27. Aug 2015

Jonas Allegrini (EMPA) erörtert auf diesem kommentierten Rundgang durchs EMPA-Areal in Dübendorf aktuelle Forschungsprojekte. ©Bild: T. Rütti

Michael Moser (Bundesamt für Energie): Eines von diversen Elementen der Forschungspolitik des Bundes ist der «Aktionsplan koordinierte Energieforschung». ©Bild: T. Rütti

Turhan Demiray (ETH Zürich): «Die Photovoltaik spielt bei der Energiewende die Hauptrolle, gefolgt von der speicherbaren Biomasse.» ©Bild: T. Rütti

Simon Bolli (Ökostrom Schweiz): «Die Fleco Power AG verstehe sich als unabhängiger Dienstleister für landwirtschaftliche Energiewirte.» ©Bild: T. Rütti

Urs Cabalzar (EMPA): «Die Nachfrage nach erneuerbaren Energien soll erhöht werden, und damit auch die Nachfrage nach Strom aus einheimischen Wasserkraftwerken.» ©Bild: T. Rütti

Urs Elber (EMPA): «Was es braucht, ist eine höhere Flexibilität im Stromsystem – Flexibilität bei den Netzen, Speichern, der Umwandlung sowie Diversifikation.» ©Bild: T. Rütti

Biomasse: Netzstabilität und Versorgungssicherheit gewährleisten

(©TR) Intelligente Vernetzung von Stromproduktion und -verbrauch sowie neue Technologien als Schlüssel zur Energiewende: Dies waren die Themen einer Veranstaltung von Biomasse Suisse, Energie Schweiz und Ökostrom Schweiz. Denn die produktionsseitig steuerbare Biomasseanlagen können bei der erneuerbaren Energieversorgung eine Pufferrolle übernehmen, liefern sie doch vielseitig einsetzbares Methan.


Rund 40 Personen, die meisten davon Vertreter von Biogasanlagen, folgten am 25. August der Einladung der Organisatoren und fanden sich in der EMPA-Akademie in Dübendorf zum Erfahrungsaustausch (ERFA) ein. Geboten wurden professionell aufgemachte Power-Point-Präsentationen von Michael Moser (Bundesamt für Energie), Turhan Demiray (ETH Zürich), Simon Bolli (Ökostrom Schweiz), Urs Cabalzar (EMPA) und Urs Elber (EMPA), aber auch ein Betriebsrundgang, um das Wirken der EMPA nicht nur vom Hörensagen her zu kennen, sondern als Live-Erlebnis. Ausgangspunkt der Zusammenkunft war die aktuelle Energiepolitik, die bekanntlich den Atomausstieg sowie die Förderung alternativer Energien vorsieht und damit die Grundlage zur Energiewende bilden soll. Der in der Energiestrategie 2050 geplante Ausbau von nicht steuerbaren Energien aus Wind und Solarkraft könne sich belastend auf die Stromnetze und deren Stabilität auswirken, wurde verkündet. Aus diesem Grund würden sowohl auf Seiten der Produktion als auch auf Seiten des Verbrauchs zunehmend Stabilisierungsmassnahmen erforderlich.

Herausforderungen in Bezug auf die Netzstabilität

Erörtert oder vielmehr hinterfragt wurden die Auswirkungen des zunehmenden Anteils an Strom aus neuer erneuerbarer Energie und die so entstehenden Herausforderungen in Bezug auf die Netzstabilität. Den Zuhörern und Diskussionspartnern wurde erklärt, wie sich diese Problematik künftig bewältigen liesse, nämlich durch die intelligente Vernetzung sowie Flexibilisierung von Produktion, Verbrauch und Speicherung – längstens allseits bekannt als «smart grid». Dabei spielen offenbar produktionsseitig steuerbare Biomasse-Verwertungsanlagen eine nicht unbedeutende Rolle. Lastseitig sind es vielversprechende Energiesysteme wie die strombasierte Treibstoffherstellung oder aber der intelligente Stromverbrauch, die im Fokus von Forschung und Entwicklung stehen.

«Aktionsplan koordinierte Energieforschung»
Michael Moser (Bundesamt für Energie) machte die Zuhörer unter anderem mit aktuellen Forschungsschwerpunkten des Bundes vertraut, zum Beispiel Technologien zur gezielten Beeinflussung der Leistungsflüsse innerhalb der einzelnen Netzebenen. Oder Flexibilitätsoptionen zum Erhalt des Gleichgewichts eines Gesamtsystems, und zwar unter Berücksichtigung der Erfordernisse des Marktes. Aber auch eine neuartige Mess- und Leittechnik. Und besonders wichtig: Konzepte und Technologien für den effizienten Netzbetrieb mit Gleichstrom oder auf Niederfrequenz. Eines von diversen Elementen der Forschungspolitik des Bundes ist, im Zusammenhang mit der Energiestrategie 2050, der «Aktionsplan koordinierte Energieforschung». Dieser sieht auch einen akademischen Kompetenzaufbau vor – mit Aufbau und Betrieb der erforderlichen Forschungsinfrastrukturen (60 Mio. CHF). Für interuniversitäre Kompetenzzentren wurden 70 Mio. CHF an Grundfinanzierung veranschlagt. 48 Mio. CHF sind zur Förderung von Forschungsprojekten mit Industriebeteiligung vorgesehen. Ein Nachwuchsförderprogramm kommt auf 24 Mio. CHF zu stehen. Alles in allem wurden über vier Jahre 202 Mio. CHF an zusätzlichen Mitteln budgetiert, das heisst ein Viertel dessen, was der Bund heute ohnehin schon für vergleichbare Aufgaben ausgibt.

Herausforderung Anreize
Turhan Demiray (ETHZ) stützte sich in seinen Betrachtungen auf die ETH-Studie «Energiezukunft Schweiz», die bis ins Jahr 2050 von folgenden Potenzialen an erneuerbarer Energie ausgeht: Solar 10 bis 20 TWh/a, Biomasse 5 bis 8 TWh/a, Wasser 4 bis 8 TWh/a, Wind 2 bis 4 TWh/a und Geothermie 0 bis 8 TWh/a. Zitat des ETHZ-Vertreters: «Die Photovoltaik, die kaum Betriebskosten verursacht aber mit einer fluktuierenden Stromproduktion verbunden ist, spielt bei der Energiewende die Hauptrolle, gefolgt von der speicherbaren Biomasse, deren spezielles Attribut eine regelbare Stromproduktion ist.» Für Turhan Demiray liegt die Herausforderung der Zukunft weniger bei den technischen Fragen, sondern eher bei den Anreizen. Grosse Stücke hält der ETHZ-Exponent Demiray von der Idee, dank Biomasse Flexibilität bei der Energieversorgung der Zukunft sicherstellen zu können. Doch noch unvergleichbar wichtiger als dies: Der schrittweise Ausstieg aus der Atomenergie und der Ausbau der erneuerbaren Energie, wobei mittels fossiler Stromproduktion und Importe nur noch der Restbedarf abgedeckt werden soll.

Virtuelles Biomassekraftwerk
Simon Bolli (Ökostrom Schweiz) orientierte über ein spannendes BFE-Pilotprojekt: Aufbau und Umsetzung eines virtuellen Kraftwerks zur bedarfsgerechten Stromerzeugung aus Biogasanlagen in der Schweiz. Einzelne dezentrale Biogasanlagen (BHKW) werden dabei zu einem Verbund zusammengeschlossen. Mittels intelligenter zentraler Steuerung – basierend auf modernen Kommunikationstechnologien – wird so virtuell aus den einzelnen Anlagen eine einzige Einheit gebildet. Wo die einzelnen Produktionseinheiten in Wirklichkeit stehen, ist einerlei. Hinter dem Projekt stecken die Fleco Power AG, eine Tochtergesellschaft der Genossenschaft Ökostrom Schweiz (Verband der landwirtschaftlichen Biogasanlagenbetreiber) zum einen und die MBRsolar AG, eine Tochterfirma der MBR Thurgau AG, zum anderen. Die MBRsolar hat bis dato 800 Photovoltaikanlagen realisiert. Simon Bolli: «Wir unterstützen die landwirtschaftlichen Energiewirte und deren vor- und nachgelagerten Unternehmen in allen Belangen rund ums Thema Strom.» Die Fleco Power AG versteht sich als unabhängiger Dienstleister für landwirtschaftliche Energiewirte und hat zum Ziel, für ihre Kunden die Marktposition der dezentralen Erzeugungseinheiten in der Schweiz zu stärken. «Es werden eigene Vermarktungskanäle aufgebaut, damit die Produzenten auch in diesem sich stetig verändernden Marktumfeld eigenständig bleiben können», so Ökostrom-Schweiz-Vertreter Bolli.

Fluktuierende Stromerzeugung ausgleichen

«Power to Gas»: Hier wird elektrische Energie zu Wasserstoff und in synthetisches Methan umgewandelt – dies ist ein weiterer EMPA-Forschungsschwerpunkt, der von Urs Cabalzar (EMPA) erörtert wurde. Die dank dem «Power to Gas»-System gewonnene Energie soll ins Erdgasnetz eingespeist und beispielsweise in der Mobilität genutzt werden. Die Regio Energie Solothurn hat diese Technologie übrigens schon in die Praxis umgesetzt. Woher stammt die Motivation für dieses Forschungsgebiet? Laut Urs Cabalzar soll und muss sich eine fluktuierende Stromerzeugung dadurch ausgleichen lassen, die Überschüsse will man nutzen statt verpuffen lassen. Der EMPA geht es speziell auch darum, eine Möglichkeit zur saisonalen Speicherung zu schaffen. Stromproduktion und Nachfrage sollen endlich ins Lot gebracht werden. «Die Nachfrage nach erneuerbaren Energien soll erhöht werden – und damit auch die Nachfrage nach Strom aus einheimischen Wasserkraftwerken», so Urs Cabalzar.

«Was es braucht, ist eine höhere Flexibilität»

Laut Urs Elber (EMPA) gehört die Zukunft so genannten Integrierten Multi-Energie-Systemen und ihrem perfekt funktionierendem Zusammenspiel. «Was es braucht, ist eine höhere Flexibilität im Stromsystem – Flexibilität bei den Netzen, Speichern, der Umwandlung sowie eine Diversifikation.» Urs Elber stellte zudem die schweizerische Forschungsinstitution mit Hauptsitz in Dübendorf generell vor; sie steht für anwendungsorientierte Materialwissenschaften und Technologien. Für diese Bereiche ist sie das eigentliche interdisziplinäre Forschungsinstitut der ETH. Als Brücke zwischen Forschung und Praxis erarbeitet sie Lösungen für die vorrangigen Herausforderungen von Industrie und Gesellschaft. Ein Forschungsschwerpunkt ist dabei die Energie: Energieeffizienz bei den Gebäuden, Nachhaltigkeit in der Mobilität. Photovoltaik, Umwandlung und Speichern sind Stichworte dazu. «Indem die EMPA ihre Forschungsergebnisse aufgrund eines effizienten Technologietransfers gemeinsam mit Industriepartnern in marktfähige Innovationen umwandelt, trägt sie dazu bei, die Wettbewerbsfähigkeit der Schweizer Wirtschaft zu stärken. Zudem schafft sie die wissenschaftlichen Grundlagen für eine nachhaltige Gesellschaftsentwicklung», so Urs Elber.

©Text: Toni Rütti, Redaktor ee-news.ch

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