Swissmechanic_Journal_2022-05

Energie und Umwelt
Energieforschung
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umwandelt und dabei Wasser erzeugt. Der
Vorteil ist ein hoher Wirkungsgrad. Der
Energiegehalt des Wasserstoffs kann mit
Ausbeuten von 40 bis zu 70 Prozent in
Strom umgewandelt werden. Im Vergleich
zum Verbrennungsmotor ist das ein zweibis
dreimal höherer Wirkungsgrad.
Versuchsplattform ESI
Mithilfe der Versuchsplattform ESI (Energy
System Integration) arbeiten Forschende
am PSI daran, Energiespeichertechnologien
(Power-to-X-to-Power) effizienter zu
machen und verschiedene Anwendungsfelder
zu erschliessen. Auf der Plattform
können Forschung und Industrie Lösungsansätze
zur Integration erneuerbarer
Energie in das Energiesystem testen. Insbesondere
das Problem der Überschussproduktion
von Strom in Spitzenzeiten
wird dabei angegangen. Stromüberschüsse,
die die Netze nicht aufnehmen können,
sollen in Form energiereicher Gase wie
Wasserstoff oder synthetischem Methan
zwischengespeichert und bei Bedarf wieder
in elektrischen Strom umgewandelt
werden – zum Beispiel über eine Brennstoffzelle.
Diese Gase lassen sich auch als
Treibstoff in Wasserstoff- beziehungsweise
Erdgasfahrzeugen einsetzen.
Daneben bietet die ESI-Plattform auch die
geeignete Infrastruktur, um zu untersuchen,
wie sich speicherbare Energieträger
(Wasserstoff, Methan etc.) aus Biomasse
wie organischem Haushaltsabfall, Abwässern
oder Energiepflanzen gewinnen lassen.
Die Forschenden haben in einem Weissbuch
zusammengefasst, welches Potenzial
Power-to-X-Verfahren für die Energiestrategie
2050 haben, vor welchen Herausforderungen
die Technologie steht und
welche Schlüsselfaktoren eine Verbreitung
begünstigen.
Sicherheit der Kernenergie
Ein wichtiges Thema der Energieforschung
am PSI sind Arbeiten zur sicheren
Nutzung der Kernenergie. Ein Schwerpunkt
der Forschung ist dabei, die Vorgänge
in Kernkraftwerken noch besser zu verstehen,
um so zu deren sicherem Betrieb
beizutragen. So untersuchen die PSI-Forschenden
die integralen Prozesse beim
Betrieb eines Reaktors, analysieren die
detaillierten Vorgänge in den Brennstäben,
betrachten die Wasserströme im
Kreislauf oder erforschen die Veränderungen
in Materialien, die in Kernkraftwerken
über lange Zeit starker Strahlung ausgesetzt
sind. Diese Untersuchungen erfolgen
vermehrt mittels Computersimulationen.
Lagerung radioaktiver Abfälle
Ein weiterer Aspekt der Nutzung der Kernenergie,
der am PSI erforscht wird, ist die
sichere Endlagerung radioaktiven Abfalls.
Ziel der Arbeiten auf diesem Gebiet ist zu
bestimmen, wie gut unterschiedliche geologische
Formationen geeignet sind, radioaktiven
Abfall über lange Zeiträume sicher
zu verwahren. Dabei befassen sich
die Forschenden sowohl mit allgemeinen
Fragestellungen als auch mit der Untersuchung
spezifisch schweizerischer Gegebenheiten.
Energiesysteme
Forschende des PSI widmen sich auch
dem Vergleich von nuklearen, fossilen und
erneuerbaren Energiesystemen. Sie analysieren
die Strukturen und Auswirkungen
nationaler und internationaler Energiesysteme,
um die Zusammenhänge zwischen
Energie, Wirtschaft, Umwelt und
Technik besser zu verstehen, oder sie untersuchen
verschiedene Optionen für die
Energieversorgung. Die Analysen verschiedener
Szenarien, um ein Energiesystem
mit Netto-Null-Treibhausgasemissionen
zu erreichen, wurden in einem gemeinsamen
Projekt der acht Schweizer
Energieforschungs-Kompetenzzentren
(SCCER) veröffentlicht, an dem das PSI in
grossem Umfang beteiligt war.
Energie und Umwelt am PSI:
bit.ly/3yBwkj7
Aktuelles zum Forschungsthema
Energie und Umwelt:
bit.ly/3uLn1vT
Überblick und Aktuelles zur Versuchsplattform
«Energy System
Integration»:
bit.ly/3o0SBC1
Weissbuch Power-to-X des PSI:
bit.ly/3yGAsya
Transformation of the Swiss Energy
System for a Net-Zero Greenhouse
Gas Emission Society:
bit.ly/3RxalT7
E mpa
Die Empa ist das interdisziplinäre
Forschungsinstitut des ETH-Bereichs
für Materialwissenschaften und Technologie.
Als Brücke zwischen Forschung
und praktischer Anwendung erarbeitet die
Empa innovative Lösungen für die drängenden
Herausforderungen von Industrie und
Gesellschaft in den Bereichen nanostrukturierte,
«smarte» Materialien und Oberflächen,
Umwelt-, Energie- und nachhaltige
Gebäudetechnologien sowie personalisierte
Medizin und Medtech-Anwendungen.
Energieforschung
Im Energiebereich erforscht die Empa unter
anderem Technologien für energieeffizientere
Gebäude und für eine nachhaltige Mobilität.
Zudem betreibt die Empa datengestützte
Modellrechnungen und Simulationen,
um den Einfluss des vermehrten Einsatzes
von elektrizitätsbasierten Technologien
anstelle von fossilen Energieträgern auf
das Schweizer Elektrizitätssystem zu bestimmen.
Von besonderem Interesse sind
dabei saisonale Fluktuationen und Überschüsse,
CO 2
-Emissionen und ökonomische
Aspekte.