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Quelle: oeko-invest.net
Samstag, 2. November 2024
Mittwoch, 30. Oktober 2024
V2X-Projekt zeigt, wie Elektrofahrzeuge das Stromnetz stabilisieren
Ohne
Strom fährt das Elektro-Fahrzeug nicht. Soweit, so klar. Doch das
Elektro-Fahrzeug verbraucht nicht nur Strom, es kann auch als Speicher
genutzt werden und so zur Stabilisierung des Schweizer Stromnetzes
beitragen. Das zeigt das Projekt V2XSuisse,
das über das Pilot- und Demonstrationsprogramm des Bundesamts für
Energie (BFE) unterstützt wurde. Und: Man könnte mit dem bidirektionalen
System auch Geld verdienen. Hier geht es zu den Ergebnissen des Projekts.
Den Lead für das Projekt hatte der Carsharing-Anbieter Mobility. Eingesetzt wurden 50 Fahrzeuge, die die Nutzer und Nutzerinnen ganz normal fahren konnten, die angehängt an 40 Ladestationen aber auch als Stromspeicher eingesetzt werden konnten. Das heisst: Der Strom in diesen Fahrzeugen fliesst in beide Richtungen – bidirektional nennen dies Fachleute.
Neben Mobility waren sechs weitere Unternehmen am Projekt V2XSuisse beteiligt. Denn Strom aus der Autobatterie wieder ins Netz einzuspeisen, so dass das Stromnetz davon profitieren kann, ist eine komplexe Angelegenheit. Die Fahrzeuge müssen bidirektional einsatzfähig sein, sie müssen mit dem Stromnetz kommunizieren können. Es braucht entsprechende Software, die das Laden und Entladen steuern kann. Und auch die Ladestationen müssen diesbezüglich eingerichtet sein.
Nach 18 Monaten Testphase ziehen die Verantwortlichen ein positives Fazit:
- Das System hat technisch funktioniert
- Die Autos konnten in Sekundenschnelle Strom liefern, wenn sie das entsprechende Signal vom Netzbetreiber erhalten haben.
- Viele E-Autos können zu einem virtuellen Speicher zusammengeschlossen und in Echtzeit gesteuert werden.
- Die Autos standen jederzeit für Fahrten der Carsharing-Nutzenden zur Verfügung.
Das Projekt untersuchte auch, ob mit einer bidirektionalen Autoflotte Geld verdient werden kann. Die Erkenntnis: Mit dem Laden und Entladen
zum passenden Zeitpunkt lassen sich Einnahmen generieren – bis zu 600 Franken pro Fahrzeug und Jahr. Die Kosten in der Testphase konnten damit aber nicht gedeckt werden – dies unter anderem wegen den hohen Preisen für bidirektionale Ladestationen. Hinzu kommt, dass die Auswahl an bidirektionalen Autos noch klein ist. Und bidirektionale Automodelle und Ladestationen sind derzeit nicht miteinander kompatibel, weshalb es für die Steuerung Speziallösungen braucht.
Wofür steht V2X?
X steht als Platzhalter für H (Home / Stromversorgung im eigenen Haus), G (Grid / öffentliches Stromnetz), L (Load = einzelnes Elektrogerät, z.B. beim Camping). Es gibt also verschiedene bidirektionale Lösungen, wie der Strom vom Auto genutzt werden kann.
V2H, also das Zurückspeisen ins eigene Heimnetz (Home), ist interessant für jemanden, der eine eigene Solaranlage hat. Tagsüber kann man den generierten Solarstrom in der Batterie des Autos speichern und diesen dann z.B. am Abend wieder nutzen für den Stromverbrauch im Haus. So kann man den Eigenverbrauch erhöhen.
Freitag, 25. Oktober 2024
PV- und Windkraftzubau sollen globale Stromkapazität erreichen
Massives globales Wachstum der erneuerbaren Energien bis 2030 soll
gesamte Stromkapazität der heutigen großen Volkswirtschaften erreichen
und die Welt dem Ziel der Verdreifachung näher bringen. Laut einem neuen IEA-Bericht sind erneuerbare Energien auf dem besten
Weg, bis zum Ende dieses Jahrzehnts fast die Hälfte des weltweiten
Strombedarfs zu decken, wobei die Solarenergie bei der raschen
Einführung führend ist.
Dem Bericht zufolge wird China bis 2030 fast 60 % der weltweit installierten erneuerbaren Energiekapazität ausmachen, basierend auf den aktuellen Markttrends und den heutigen politischen Rahmenbedingungen der Regierungen. Damit wäre China bis zum Ende dieses Jahrzehnts Heimat von fast der Hälfte der gesamten weltweiten erneuerbaren Energiekapazität, verglichen mit einem Anteil von einem Drittel im Jahr 2010. Während China die größten Mengen an erneuerbaren Energien hinzufügt, verzeichnet Indien unter den großen Volkswirtschaften das schnellste Wachstum.
Was die Technologien betrifft, so wird allein die Photovoltaik bis 2030 voraussichtlich 80 % des Wachstums der weltweiten erneuerbaren Kapazitäten ausmachen – das Ergebnis des Baus neuer großer Solarkraftwerke sowie einer Zunahme von Solaranlagen auf den Dächern von Unternehmen und Haushalten. Und trotz anhaltender Herausforderungen steht auch der Windsektor vor einer Erholung, wobei sich die Expansionsrate zwischen 2024 und 2030 im Vergleich zum Zeitraum zwischen 2017 und 2023 verdoppeln wird. Bereits jetzt sind Wind- und Solarenergie in fast allen Ländern die günstigsten Optionen für die zusätzliche Stromerzeugung.
Aufgrund dieser Trends sind fast 70 Länder, die zusammen 80 % der weltweiten Kapazität an erneuerbaren Energien ausmachen, bereit, ihre aktuellen Ziele für erneuerbare Energien bis 2030 zu erreichen oder zu übertreffen. Das Wachstum entspricht nicht ganz dem Ziel, das fast 200 Regierungen auf der Klimakonferenz COP28 im Dezember 2023 festgelegt haben, nämlich die weltweite Kapazität für erneuerbare Energien in diesem Jahrzehnt zu verdreifachen – der Bericht prognostiziert, dass die globale Kapazität bis 2030 das 2,7-fache des Niveaus von 2022 erreichen wird. Die IEA-Analyse zeigt jedoch, dass das Ziel der Verdreifachung durchaus erreicht werden kann, wenn die Regierungen kurzfristige Handlungsmöglichkeiten nutzen. Dazu gehört die Ausarbeitung mutiger Pläne in der nächsten Runde der national festgelegten Beiträge im Rahmen des Pariser Abkommens, die im nächsten Jahr ansteht, und die Stärkung der internationalen Zusammenarbeit, um die hohen Finanzierungskosten in Schwellen- und Entwicklungsländern zu senken, die das Wachstum erneuerbarer Energien in Regionen mit hohem Potenzial wie Afrika und Südostasien bremsen.
„Die Entwicklung der erneuerbaren Energien schreitet schneller voran, als die nationalen Regierungen Ziele festlegen können. Dies ist nicht nur auf die Bemühungen zur Senkung der Emissionen oder zur Erhöhung der Energiesicherheit zurückzuführen, sondern auch darauf, dass erneuerbare Energien heute in fast allen Ländern der Welt die günstigste Option für den Bau neuer Kraftwerke darstellen“, so IEA-Exekutivdirektor Fatih Birol. “Dieser Bericht zeigt, dass das Wachstum der erneuerbaren Energien, insbesondere der Solarenergie, die Stromversorgungssysteme in diesem Jahrzehnt weltweit verändern wird. Bis 2030 wird die Welt voraussichtlich mehr als 5.500 Gigawatt an erneuerbarer Stromkapazität hinzufügen – das entspricht in etwa der derzeitigen Stromkapazität von China, der Europäischen Union, Indien und den Vereinigten Staaten zusammen. Bis 2030 erwarten wir, dass erneuerbare Energien die Hälfte des weltweiten Strombedarfs decken werden.“
Bis zum Ende dieses Jahrzehnts soll sich der Anteil von Wind- und Solarenergie an der weltweiten Stromerzeugung verdoppeln und auf 30 % steigen, so die Prognose. Der Bericht betont jedoch, dass die Regierungen ihre Anstrengungen verstärken müssen, um diese variablen erneuerbaren Energiequellen sicher in die Stromversorgungssysteme zu integrieren.
In letzter Zeit sind die Abregelungsraten – bei denen die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nicht genutzt wird – erheblich gestiegen und liegen in mehreren Ländern bereits heute bei etwa 10 %. Um dieses Problem anzugehen, sollten sich die Länder auf Maßnahmen wie die Erhöhung der Flexibilität des Stromnetzes konzentrieren. Ein konzertierter Vorstoß zur Beseitigung politischer Unsicherheiten und zur Straffung der Genehmigungsverfahren – sowie zum Bau und zur Modernisierung von 25 Millionen Kilometern Stromnetzen und zur Erreichung einer Speicherkapazität von 1.500 GW bis 2030, wie in der vorherigen IEA-Analyse hervorgehoben wurde – würde einen noch größeren Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ermöglichen.
Insgesamt wird der Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch bis 2030 voraussichtlich auf fast 20 % steigen, gegenüber 13 % im Jahr 2023, was auf das massive Wachstum der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zurückzuführen ist. Unterdessen hinken erneuerbare Kraftstoffe – das Thema eines speziellen Kapitels im Bericht – hinterher, was die Notwendigkeit einer gezielten politischen Unterstützung zur Dekarbonisierung von Sektoren unterstreicht, die sich nur schwer elektrifizieren lassen.
Um die internationalen Klimaziele zu erreichen, müsste nicht nur die Einführung erneuerbarer Energien beschleunigt werden, sondern auch die Einführung nachhaltiger Biokraftstoffe, Biogase, Wasserstoff und E-Fuels, heißt es in dem Bericht. Da diese Kraftstoffe nach wie vor teurer sind als ihre fossilen Pendants, wird ihr Anteil an der globalen Energieversorgung im Jahr 2030 voraussichtlich unter 6 % liegen.
Der Bericht befasst sich auch mit dem Stand der Fertigung
erneuerbarer Technologien. Die weltweite Produktionskapazität für
Solarenergie wird bis Ende 2024 voraussichtlich 1.100 GW übersteigen,
was mehr als das Doppelte der prognostizierten Nachfrage ist. Während
diese Angebotsschwemme, die sich auf China konzentriert, zu einem
Rückgang der Modulpreise geführt hat – die sich seit Anfang 2023 mehr
als halbiert haben –, bedeutet dies auch, dass viele Hersteller große
finanzielle Verluste verzeichnen.
Angesichts der zunehmenden internationalen Fokussierung auf die industrielle Wettbewerbsfähigkeit wird sich die Produktionskapazität für Photovoltaik sowohl in Indien als auch in den Vereinigten Staaten bis 2030 voraussichtlich verdreifachen, was zur globalen Diversifizierung beiträgt. Allerdings ist die Produktion von Solarmodulen in den Vereinigten Staaten dreimal so teuer wie in China und in Indien doppelt so teuer. Dem Bericht zufolge sollten politische Entscheidungsträger überlegen, wie sie ein Gleichgewicht zwischen den zusätzlichen Kosten und den Vorteilen der lokalen Fertigung herstellen können, wobei sie wichtige Prioritäten wie die Schaffung von Arbeitsplätzen und die Energiesicherheit abwägen sollten.
Quelle: iea – International Energy Agency 2024 | Translated with www.DeepL.com/Translator
Dienstag, 15. Oktober 2024
Forschung treibt die Energiewende voran
Durch die unerschöpfliche Sonnenenergie können wir die fossilen und atomaren Energiequellen spätestens in 15 Jahren global vollständig ersetzen und haben damit eine Alternative zur weiteren Zerstörung unseres Heimatplaneten. Meinen Optimismus über die Chancen der raschen Energiewende beziehe ich wesentlich auch über die erfreulichen und überraschenden Forschungsergebnisse. Überlegungen des deutschen Energiepublizisten Franz Alt.
Auf der Jahrestagung des Forschungsverbunds Erneuerbare Energien im Oktober 2024 sagte der Tagungsleiter Professor Andreas Reuter vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES): „Einige erneuerbare Energien verzeichnen Rekordzuwächse und immer häufiger kann der gesamte Stromverbrauch in Deutschland von Erneuerbaren gedeckt werden… Wir haben Grund zu Optimismus.“
Forschung macht die Energiewende resilienter
Wir erleben zurzeit weltweit einen noch vor kurzem unvorstellbaren Boom an erneuerbaren Energien. Der Fraunhofer-Forscher sieht Innovationen „für grüne Stromerzeugung, klimafreundliche Wärmeversorgung und leistungsstarke Speicher“. Klimaforschung macht die Energiewende kostengünstiger und effizienter.
Die Energiewende braucht freilich auch hochqualifizierte Fachkräfte. Zur Zeit arbeiten global über 16.2 Millionen Menschen an der solaren Weltrevolution. Doch Professor Reuter ist auch hier zuversichtlich: „Die junge Generation hat die Dringlichkeit der Energiewende begriffen und will sich einbringen.“
Das sind die Chancen und die Hoffnung der solaren Weltrevolution. Ja, noch haben wir die Chance, unser Klima zu retten. Aber wahrscheinlich sind wir die letzte Generation, die es noch kann. Ein heute geborenes Kind kann davon ausgehen, dass es im Jahr 2040 in einer Welt lebt, die energetisch zu hundert Prozent erneuerbar ist. Dafür müssen wir uns aber in Richtung einer Chancengesellschaft anstatt einer Bedenkenträgergesellschaft entwickeln. Diese Chancengesellschaft kann sich in Richtung materieller Sicherheit mit einem Gefühl für Gerechtigkeit zu einer positiven Zukunftserzählung entfalten.
Gerechte Klimapolitik und soziale Gerechtigkeit sind keine Gegensätze – sie gehören zusammen. Es wird ohne Klimasozialpolitik keinen großen: Sprung nach vorn in der solaren Weltrevolution geben.
Solarpolitik ist Friedenspolitik – Solarpolitik ist Sozialpolitik. Erfolgreiche Solarpolitik muss die sozialen Aspekte immer mit bedenken. Solarpolitik ist deshalb immer Klimasozialpolitik. Das moderne Zukunftsmotto heißt: Bürger zur Sonne, zur Freiheit! Denn Erneuerbare Energien bedeuten mehr Unabhängigkeit, mehr Freiheit, mehr soziale Gerechtigkeit und mehr Frieden.
Das wichtigste Potential für die Erneuerbaren sind Menschen, die mit dem natürlichen und nahezu unendlichen Potential der Erneuerbaren Energien zusammenarbeiten.
Quelle: Franz Alt 2024
Freitag, 11. Oktober 2024
Eisen als günstiger Wasserstoffspeicher
Bis 2050 soll Photovoltaik über 40 Prozent des
Schweizer Strombedarfs decken. Doch Solarstrom fliesst nicht immer dann,
wenn man ihn braucht: Im Sommer gibt es zu viel davon und im Winter,
wenn die Sonne seltener scheint und Wärmepumpen auf Hochtouren laufen,
zu wenig. Gemäss der Energiestrategie des Bundes will die Schweiz die
Winterstromlücke mit einer Kombination aus Importen, Wind- und
Wasserkraft sowie durch alpine Solaranlagen und Gaskraftwerke
schliessen.
Eine Möglichkeit, den Anteil der Importe und von Gaskraftwerken im Winter möglichst klein zu halten, ist die Produktion von Wasserstoff aus günstigem Solarstrom im Sommer, der dann im Winter verstromt werden könnte. Doch Wasserstoff ist hochentzündlich, extrem flüchtig und macht viele Materialien spröde. Um das Gas vom Sommer bis in den Winter zu speichern, sind spezielle Druckbehälter und Kühltechniken erforderlich. Diese benötigen viel Energie und der Bau der Speicheranlagen ist aufgrund der vielen Sicherheitsvorkehrungen sehr teuer. Zudem sind Wasserstofftanks nie ganz dicht, was die Umwelt belastet und zusätzliche Kosten verursacht.
ETH-Forschende um Wendelin Stark, Professor für funktionale Materialien am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, haben nun eine neue Speichertechnik entwickelt, um Wasserstoff saisonal zu speichern. Diese Art der Speicherung ist viel sicherer und günstiger als bestehende Lösungen. Dazu nutzen die Forschenden eine bekannte Technologie und das vierthäufigste Element der Erde: Eisen.
Chemische Speicherung
Um Wasserstoff besser speichern zu können, stützen sich Stark und sein Team auf das Eisen-Dampf-Verfahren, das bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt ist. Wenn in den Sommermonaten zu viel Solarstrom vorhanden ist, kann damit Wasser aufgespalten werden, um Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Wasserstoff wird dann in einen 400 Grad Celsius heissen Edelstahlkessel geleitet, der mit natürlichem Eisenerz gefüllt ist. Dort entzieht der Wasserstoff dem Eisenerz – das chemisch nichts anderes ist als Eisenoxid – den Sauerstoff, wodurch elementares Eisen und Wasser entstehen.
«Dieser chemische Prozess gleicht dem Aufladen einer Batterie. So kann die Energie des Wasserstoffs fast verlustfrei über lange Zeit als Eisen und Wasser gespeichert werden», erklärt Stark. Wird die Energie im Winter wieder benötigt, drehen die Forscher den Prozess um: Sie leiten heissen Wasserdampf in den Kessel, wodurch aus dem Eisen und Wasser wieder Eisenoxid und Wasserstoff entstehen. Der Wasserstoff kann dann in einer Gasturbine oder Brennstoffzelle in Strom oder Wärme umgewandelt werden. Um für den Entladevorgang möglichst wenig Energie zu brauchen, wird die Abwärme der Entladereaktion genutzt, um den Wasserdampf zu erzeugen.
Billiges Eisenerz trifft teuren Wasserstoff
«Der grosse Vorteil der Technologie ist, dass das Ausgangsmaterial Eisenerz einfach und in grossen Mengen zu beschaffen ist. Zudem müssen wir es nicht einmal aufbereiten, bevor wir es in den Kessel geben», sagt Stark. Die Forschenden gehen zudem davon aus, dass man weltweit grosse Eisenerz-Speicher bauen könnte, ohne den Weltmarktpreis von Eisen substanziell zu beeinflussen.
Auch der Kessel, in dem die Reaktion stattfindet, muss keine besonderen Sicherheitsauflagen erfüllen. Er besteht aus nur sechs Millimeter dicken Edelstahlwänden. Die Reaktion läuft unter normalem Druck ab und die Speicherkapazität steigt mit jedem Zyklus. Der Kessel mit Eisenoxid kann für beliebig viele Speicherzyklen wiederverwendet werden, ohne dass man das Eisenoxid austauschen muss. Ein weiterer Vorteil der Technologie ist, dass die Forschenden die Speicherkapazität leicht vergrössern können. Man muss nur grössere Kessel bauen und mehr Eisenerz einfüllen. Alle diese Vorteile machen die Speichertechnologie schätzungsweise rund zehn Mal günstiger als bestehende Verfahren.
Die Verwendung von Wasserstoff hat jedoch auch einen Nachteil: Seine Herstellung und Umwandlung sind im Vergleich zu anderen Energieträgern ineffizient, da dabei bis zu 60 Prozent der Energie verloren geht. Wasserstoff ist daher als Speichermedium vor allem dann interessant, wenn genügend Wind- oder Solarstrom vorhanden ist und andere Optionen nicht in Frage kommen. Dies ist vor allem bei industriellen Verfahren der Fall, die nicht elektrifiziert werden können.
Pilotanlage am Campus Hönggerberg
Die technische Machbarkeit der Speichertechnologie haben die Forschenden anhand einer Pilotanlage am Campus Hönggerberg demonstriert. Diese besteht aus drei 1,4 Kubikmeter grossen Edelstahlkesseln, die die Forschenden mit jeweils zwei bis drei Tonnen am Markt erhältlichen, unbehandeltem Eisenerz gefüllt haben.
Der 1,4 Kubikmeter grosse Edelstahlkessel am Campus Hönggerberg
fasst zwei bis drei Tonnen unbehandeltes Eisenerz. (Bild: ETH Zürich)
«Die Pilotanlage kann langfristig rund zehn Megawattstunden Wasserstoff speichern. Je nachdem wie man den Wasserstoff in Strom umwandelt, werden daraus vier bis sechs Megawattstunden Strom», erklärt Samuel Heiniger, Doktorand in der Forschungsgruppe von Wendelin Stark. Dies entspricht dem Strombedarf von drei bis fünf Schweizer Einfamilienhäusern in den Wintermonaten. Die Anlage läuft aktuell noch mit Strom aus dem Netz und nicht mit dem auf dem Campus Hönggerberg gewonnenen Solarstrom.
Das soll sich bald ändern: Bis 2026 wollen die Forschenden die Anlage ausbauen und ein Fünftel des Strombedarfs des ETH Campus Hönggerberg im Winter mit eigenem Solarstrom aus dem Sommer decken. Dafür wären Kessel mit einem Volumen von 2’000 Kubikmeter nötig, die rund vier Gigawattstunden grünen Wasserstoff speichern können. Nach seiner Umwandlung in Strom würde der gespeicherte Wasserstoff rund zwei Gigawattstunden Strom liefern. «Diese Anlage könnte als saisonaler Energiespeicher einen kleinen alpinen Stausee ersetzen. Zum Vergleich: Dies wäre etwa ein Zentel der Kapazität des Pumpspeicherkraftwerkes Nant de Drance», sagt ETH-Professor Stark. Zudem würden bei der Entladung zwei Gigawattstunden Wärme anfallen, die die Forschenden in das Heizungssystem des Campus’ integrieren wollen.
Serie «Energielösungen für die Schweiz»
Die Schweiz soll bis 2050 ihre Treibhausgasemissionen auf Netto-Null reduzieren. Dies erfordert eine fossilfreie Energieversorgung, die auf erneuerbaren und nachhaltigen Energiequellen beruht – eine enorme Herausforderung für das Land. Die ETH Zürich mit seinem Energy Science Center unterstützt die Energiewende in der Schweiz mit konkreten Lösungen aus den Bereichen Forschung, Lehre und Wissenstransfer.
Bereits erschienen:
- Mit flexiblen Wärmepumpen die Industrie elektrifizieren
- Mit Wissenschaft die Schweizer Wasserkraft stärken
- ETH-Spin-offs entwickeln leistungsfähigere Batterien
- Hellgrüner Wasserstoff tut es auch
Erfahren Sie mehr zum Thema «Energie» an der ETH Zürich.
Gut skalierbar
Doch würde die Technologie auch für die saisonale Energiespeicherung der gesamten Schweiz funktionieren? Die Forschenden haben dazu erste Berechnungen angestellt: Würde die Schweiz in Zukunft jedes Jahr rund zehn Terrawattstunden Strom aus saisonalen Wasserstoffspeichern beziehen – was zugegebenermassen sehr viel wäre – wären dafür etwa 15 bis 20 TWh grüner Wasserstoff und etwa 10'000'000 Kubikmeter Eisenerz notwendig. «Diese Menge an Eisen entspricht etwa zwei Prozent dessen, was Australien, der grösste Produzent von Eisenerz, jedes Jahr abbaut», erklärt ETH-Professor Stark. Zum Vergleich: Das Bundesamt für Energie rechnet in seinen Energieperspektiven 2050 mit einem Gesamtstromverbrauch von rund 84 TWh im Jahr 2050.
Würde man Tanks bauen, die je etwa eine Gigawattstunde Strom speichern können, hätten diese ein Volumen von rund 1000 Kubikmetern. Dafür wird Bauland von etwa 100 Quadratmetern benötigt. Von diesen Speichertanks müsste die Schweiz rund 10’000 bauen, um im Winter zehn Terrawattstunden (TWh) Strom zu beziehen, was etwa einer Fläche von einem Quadratmeter pro Einwohner entspricht.
Coalition for Green Energy and Storage (CGES)
Dieses Projekt ist Teil der «Coalition for Green Energy and Storage» (CGES), das die ETH Zürich 2023 gemeinsam mit der EPFL, dem PSI und der Empa lanciert hat und zusammen mit Industriepartnern – unter anderen grosse Schweizer Energieversorger – und Behörden vorantreibt. Die Koalition hat sich das Ziel gesetzt, innovative Technologien zur Produktion und Speicherung von kohlenstoffneutralen Gasen und Treibstoffen und zur CO2-Abscheidung schnell zur Marktreife zu bringen. So sollen im Rahmen von CGES grössere Pilotanlagen («Katapulte») gebaut werden, um diese Technologien zu erproben und wichtige Beiträge zur klimaneutralen Transformation des Energiesystems und zur Versorgungssicherheit zu leisten. In einem nächsten Schritt soll ein Verein gegründet werden, der interessierte Stakeholder vernetzt, sie wissenschaftlich unterstützt und begleitet und die Umsetzung von Projekten ermöglicht.
Literature: Heiniger, SP; Fan Z; Lustenberger UB, Stark WJ: Safe seasonal energy and hydrogen storage in a 1 : 10 single-household-sized pilot reactor based on the steam-iron process. Sustainable Energy & Fuels 2024, 8 (1), 125-132. externe Seite https://doi.org/10.1039/D3SE01228J
Quelle. ETH-Z
Montag, 7. Oktober 2024
Grosses Potenzial für Energieeinsparung in Schweizer Industrie
Rund ein Fünftel des Energieverbrauchs in der Schweiz fliesst in die Industrie. Gerade die Unternehmen aus den energieintensiven Branchen haben ein grosses Interesse, ihren Energieverbrauch zu optimieren. Um sie dabei zu unterstützen, bietet das Bundesamt für Energie (BFE) im Rahmen von EnergieSchweiz das Förderprogramm «Pinch Energieanalysen für industrielle Betriebe» an. Ein Bericht, der von EBP Schweiz im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE) im Rahmen seiner regelmässigen Evaluationen erstellt wurde, hat die Wirkung dieses Förderprogramms nun untersucht. Es zeigt sich: Dank der Massnahmen, die aufgrund der Energieanalysen umgesetzt werden, können Unternehmen durchschnittlich rund 20% der Energie für Wärmeprozesse einsparen. 220 Betriebe haben solche Massnahmen bereits umgesetzt. Der Bericht zeigt, dass 800 weitere energieintensive Unternehmen ebenfalls von Energieanalysen profitieren könnten.
In Industriebetrieben wird über die Hälfte (rund 55%) für die Prozesswärme genutzt. Prozesswärme wird beispielsweise für die Erzeugung von Dampf oder Heisswasser oder für Trocknungsprozesse gebraucht. Die Prozesswärme wird zu einem grossen Teil (rund 85%) mit fossilen Energien bereitgestellt. Durch eine bessere Energieeffizienz ihrer industriellen Prozesse profitieren die Unternehmen nicht nur wirtschaftlich, sondern sie tragen so auch entscheidend zur Erreichung des Klimaziels der Schweiz bei.
Seit 2011 unterstützt das BFE mit seinem Programm EnergieSchweiz Industrie- und Gewerbebetriebe dabei, ihre Energieeffizienz zu optimieren. Das Förderprogramm «Pinch Energieanalysen für industrielle Betriebe» unterstützt finanziell detaillierte Pinch-Analysen und auch Pinch-Grobanalysen. Die Pinch-Analysen untersuchen die Energieströme im Unternehmen, um Potenziale für Energieeinsparungen und für die Umstellung auf erneuerbare Energien zu finden.
Im Auftrag des BFE hat EBP Schweiz die Wirkung der bisherigen Förderung und das Potenzial an weiteren Betrieben untersucht, die ebenfalls von Pinch-Analysen profitieren könnten. Die wichtigsten Resultate:
- Bisher wurden Pinch-Analysen in 220 Betrieben durchgeführt. Diese wurden in den meisten Fällen von Moderatoren für Zielvereinbarungen oder von Energieberatern auf Pinch aufmerksam gemacht. Ansonsten ist Pinch in der Industrie noch wenig bekannt. Wird den Unternehmen eine Pinch-Anlyse angeboten, führen sie diese praktisch immer durch und erhalten daraus Empfehlungen für Massnahmen.
- Die Auswertung von solchen empfohlenen Massnahmen in 78 Betrieben zeigt, dass damit pro Betrieb durchschnittlich 22% Prozent der thermischen Energie eingespart werden kann, was einer Gesamteinsparung von über 430 Gigawattstunden pro Jahr entspricht. Die Amortisationszeit der empfohlenen Massnahmen liegt bei drei Jahren (Medianwert).
- Die Betriebe setzen setzten meist mindestens die Massnahmen mit dem besten Kosten-Nutzen-Verhältnis um sowie jene, die einfach umsetzbar sind und die industriellen Kernprozesse nicht verändern. Betriebe, die bei der Umsetzung von Pinch-Beratenden weiter begleitet werden, setzen einen Grossteil der empfohlenen Massnahmen um. Mitnahmeeffekte gibt es kaum, da die Massnahmen ja erst durch die Pinch-Analyse identifiziert werden konnten. Als «Nebeneffekte» der Analyse und der umgesetzten Massnahmen nennen die Betriebe, dass sie nun über eine aktualisierte und detaillierte Analyse des Energiehaushaltes verfügen, das Wissen für den Know-How Transfer und die Schulung des Personals sammeln konnten, und einen Anstoss für weitere Massnahmen in den Bereichen Strom, Wasser und Net-Zero Roadmaps erhalten haben.
Der Evaluationsbericht enthält schliesslich auch Empfehlungen, wie das Potenzial der Industriebetriebe für Pinch-Analysen erschlossen werden kann. Dazu gehört beispielsweise die Entwicklung einer PINCH-Small-Methode, um die Analysen so weit wie möglich zu automatisieren und zu vereinfachen, oder auch die Ausbildung von mehr Energieberatern für Pinch-Analysen.
Pinch-Analyse und Anlaufstellen in der Schweiz
Die Pinch-Analyse ist eine systemorientierte Methode zur Bestimmung des optimalen Energieeinsatzes und Anlagendesigns unter der Randbedingung von minimalen Kosten (Investition und Betrieb). Sie ist für die Energieoptimierung von einfachen als auch komplexen Anlagen-Systemen geeignet. Eine Pinch-Analyse ermöglicht Transparenz und Übersicht über die Energienutzung. Die Resultate bilden eine Entscheidungsgrundlage für die strategische Planung der Schritte auf dem Weg zur Dekarbonisierung. Durch Pinch-Analysen wird nicht nur thermische Energie eingespart, sondern oft auch eine beträchtliche Menge an elektrischer Energie, z.B. durch verringerte Leistungen von Kälteanlagen.
Die nationalen Stützpunkte «Prozessintegration/PinCH» werden in der Deutschschweiz von der Hochschule Luzern (HSLU) betrieben und in der Suisse Romande von der Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD), siehe Link. Die beiden Stützpunkte sind Anlaufstelle für Industrieunternehmen, Ingenieurbüros, Anlagenbauer und Behörden bei Fragen rund um das Thema Prozessintegration und Pinch-Analyse. Zu den Aktivitäten der beiden Pinch-Stützpunkte gehört auch die Ausbildung der Fachleute. Die HSLU hat mit der Unterstützung des BFE und einem Expertenteam die Software PinCH für die Durchführung von Pinch-Analysen in der Industrie entwickelt. Die Software unterstützt ein systematisches, schrittweises Vorgehen und visualisiert den Ist-Zustands und die Einsparpotenziale.
Quelle: Bundesamt für Energie
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