energieRUNDSCHAU 01/2020

AUSGABE 01 /2020

TRANSFORMATION DER ENERGIEVERSORGUNG WENN DRUCKLUFT DAS STROMNETZ STABILISIERT ENERGIE-FRESSERN AUF DER SPUR

VERSORGUNG | LÖSUNGEN | MANAGEMENT | E-MOBILITÄT | AUS- UND WEITERBILDUNG

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LIEBE LESERIN, LIEBER LESER, SIND ELEKTRO-FAHRZEUGE SICHER? E-Autos sind ein Brandrisiko in den Einstellhallen, aber auch in den privaten Garagen. In einer sicheren Umgebung für Ihren Liebling, sei es Auto, Motorrad oder Bike, kann ein Brandherd eines Elektro-Véhicules verheerende Brände oder Rauchentwicklungen verursachen.

Bei brennenden Akkus lässt sich das Feuer nur schwer löschen. Der Akku liefert selber den Sauerstoff für den Brand. Dieses sogenannte thermische durchgehen lässt sich nicht aufhalten. Steht ein E-Auto oder ein elektronisch gesteuertes Fahrzeug in einer Tiefgarage in Brand, stellt die Feuerwehr, wie aber auch die Logistik zur Bekämpfung des Vorfalles vor grosse Probleme. In der neuen Generation der modernen E-Fahrzeuge, werden Strom, Spannung und Hitze der Batterie in modernen und geprüften E-Geräten permanent kontrolliert und überwacht. Die überhitzte Temperatur sollte während des Ladevorgangs automatisch gedrosselt werden, wenn der Vorgang der Strom-Füllung sich in einem kritischen Standpunkt befindet.

Die Verbindung wird damit sofort unterbrochen. Eine normale Steckdose im Haushalt sollte nicht für ein E-Fahrzeug der neuen Genration angeschlossen und verwendet werden.

Es fliesst eine geraume Zeit Strom und damit entsteht Wärme und kann einen Kurzschluss mit Brandfolge auslösen. Es ist eine komplexe Situation der neunen Mobilität.

Warten wir doch auf neue Ideen dieser Art und freuen uns auf die weitere E-Mobilität der Zukunft.

In diesem Sinne wünsche ich Ihnen eine gute Zeit, gute Fahrt und bleiben Sie gesund.

Herzlichst Ihr Roland Baer und Team

ENERGIE IHRE ZUKUNFT

Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme – – – – –

CAS Energie Digital CAS Erneuerbare Energien CAS Elektrische Energiesysteme CAS Energie und Wirtschaft CAS Wärmepumpen / Kältetechnik

G ILDUN rgiemaster B R E WEIT tb.ch/ene n w w w.

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Ausgabe 1 / 2020 // Seite 1

CI – Cable Identifier

INHALT

EDITORIAL 1

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TITELSTORY 6 Transformation der Energieversorgung

Fehlschnitte so gut wie ausgeschlossen.

Das Kabelauslesegerät CI /LCI von Megger besticht durch seine sehr einfache Handhabung. Für die Auslese an freigeschalteten Kabeln dient ein aktiv sendender Auslesegenerator der Impulse bis 100A erzeugt. Die Einspeisung erfolgt galvanisch oder mittels Sendezange. Der Signal-empfang (Auslesen des Kabels) erfolgt mit einem Flexwandler oder einem Drallfeldsensor.

Das Gerät wird in einem Koffer als komplettes Set geliefert.

6

WÄRMEPUMPE 9 Neuenburg erfindet die Wärmepumpe neu

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Leise Kraftpakete – Optimaheat Wärmepumpen

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WKK mit EWP in sanierter Wohnsiedlung

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MANAGEMENT 19

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«Das Energiesparpotenzial 19 von WBG-Halbleitern ist enorm» Zortström-Technologie – Effizienzhebel im Sanierungsplan

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VERSORGUNG 28 Wenn Druckluft das 28 Stromnetz stabilisier Energie-Fressern auf der Spur

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LÖSUNGEN 38 Evulution: Digitale EVU-Lösungen 38 für die Energiewende

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Maximale Eigenversorgung mit vielfältigen Notstromoptionen

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KERN ENERGIE

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Kleine Reaktoren für die saubere Stromversorgung von morgen

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BIO GAS

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Wir identifizieren uns mit den für Sie wesentlichen Werten

44

SMART-CITY 46 Lenzburg will «Smart-City-Labor» werden Interstar AG Alte Steinhauserstr. 19 | 6330 Cham Tel. 041 741 84 42. | Fax 041 741 84 66 www.interstar.ch | info@interstar.ch

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Holzpellets

INHALT

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E-MOBILITÄT 48 Viktor Meili AG wird für die innovativen 48 E-Kommunalfahrzeuge mit dem Watt d’Or 2020 ausgezeichnet Clevere, ergonomische und umweltfreundliche Lösungen von Eckold

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AUS- UND WEITERBILDUNG

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Die Energiezukunft braucht Fachpersonen

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Herausforderungen des Transformationsprozesses im Energiesektor

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Mit Energie in die Zukunft – Ausbildung im Wandel

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VORSCHAU 60

RUBRIK TITELSTORY

TRANSFORMATION DER ENERGIEVERSORGUNG Das Wort Transformation ist in aller Munde. Doch was bedeutet diese «Umwandlung» der Energieversorgung genau? Begleiten wir Tony Kluser, Leiter Entwicklung Transformation bei Energie 360°. Zusammen mit seinem Team realisiert er in der Stadt Zürich Wärmeverbünde auf Basis von erneuerbaren Energien – und löst so die fossile Gasversorgung Stück für Stück ab.

Grosser Koordinationsbedarf: Tony Kluser (Mitte), Leiter Entwicklung Transformation, bespricht den Stand eines Wärmeverbunds mit zwei seiner Mitarbeitenden.

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TITELSTORY

E

s sind spannende Zeiten für Energie 360° und die Stadt Zürich. Die Energieversorgung ist im Umbruch – und wir als Energie 360° sind mittendrin. «Transformation» bedeutet die schrittweise Abkehr von einer fossilen Energieversorgung mittels Öl oder Gas hin zu einer Versorgung mit erneuerbaren Energien. Wir haben nichts weniger vor, als die Energieversorgung der grössten Schweizer Stadt zu transformieren. Und dies möchten wir in wenigen Jahren bewerkstelligen.

Wir planen an verschiedenen Orten in der Stadt Zürich Energieverbünde und setzen diese um. Dabei nutzen wir vorhandene Abwärme beispielsweise aus Kehrrichtverbrennungsanlagen oder des Abwassers zum Heizen – oder See- und Grundwasser zur Erzeugung von Wärme und Kälte. Denn wozu fossile Brennstoffe einsetzen, wenn wir mit lokal verfügbarer, erneuerbarer Energie heizen oder kühlen können? Mit Energieverbünden tragen wir dazu bei, den CO2-Ausstoss pro Person zu reduzieren und helfen mit, den Auftrag des Zürcher Stimmvolkes umzusetzen. Die energietechnische Transformation von Zürich ist ein Gemeinschaftsprojekt, das nur gelingen kann, wenn alle beteiligten Partner am gleichen Strick ziehen. Wir arbeiten eng mit ERZ Entsorgung + Recycling Zürich und dem EWZ, dem Elektrizitätswerk der Stadt Zürich, zusammen.

Einen Energieverbund aufzusetzen, ist ein iterativer Prozess. Man beginnt im Grossen, plant auf Quartierebene und setzt ein erstes grobes Netz auf. Mit fortschreitender Projektentwicklung ergibt sich ein immer klareres und genaueres Bild, wie der Energieverbund dereinst aussehen wird. Bis zur Realisierung der einzelnen Hausanschlüsse dauert es meist mehrere Jahre.

Mein Team aus Ingenieuren plant den Verbund, berechnet die Machbarkeit und die Wirtschaftlichkeit und begleitet die Umsetzung des Projekts. Dies bedeutet viel Konzept- und Planungsarbeit. So nutzen wir auch Geodaten zur Berechnung von Wärme- und Anschlussdichte in einem Quartier. Zwei wichtige Kennzahlen, die darüber mitentscheiden, ob ein Wärmeverbund machbar ist und sich finanziell auch rechnet.

Es ist aber unumgänglich, sich auch vor Ort ein konkretes Bild zu machen. Bei der Roten Fabrik beispielweise bauen wir die Seewasserfassung für einen Wärmeverbund, der mehrere hundert Gebäude in Zürich-

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TITELSTORY

Name: Tony Kluser Das steht auf meiner Visitenkarte: Leiter Entwicklung Transformation Mein Job: Hat für mich jeden Tag eine Überraschung in diesem komplexen Gebilde «Stadt Zürich» bereit.

Was mich an der Transformation begeistert: Wir haben nur einen Planeten und mit unseren Lösungen können wir einen Beitrag zu dessen Schutz leisten. Und das auf wirtschaftlich sinnvolle Weise.

Mein Job ist dann zu Ende, wenn: die Stadt Zürich transformiert ist. Und dann sofort ab in die nächste Gemeinde.

Tony Kluser, Leiter Entwicklung Transformation bei Energie 360°.

Wollishofen mit Wärme versorgen wird.

Die entscheidenden Fragen lauten: Wo kommt die Pumpstation zu stehen? Wo ist Platz für die Heizzentrale? Wie werden die Leitungen im Quartier verlaufen?

Wir planen, das Wasser in Wollishofen in einer Tiefe von 30 Metern zu entnehmen.

Denn in dieser Tiefe weist der See eine konstante Temperatur zwischen vier und sieben Grad auf. Die Energie des Seewassers wird dann auf das Wasser des Heizungskreislaufs übertragen, mittels Wärmepumpen auf 75° C gebracht und zum Heizen ins Quartier geleitet. Eine einfache und ökologische Lösung.

An sehr kalten Tagen laufen alle Heizungen auf Hochtouren. Diesen punktuell aussergewöhnlich hohen Wärmebedarf – die Spitzenlast, wie wir in der Branche sagen – decken wir in Fall von Wollishofen mit Erdoder Biogas. Gas bedeutet Verbrennung und dies wiederum bedingt einen Kamin für die Heizzentrale. Aus diesem Grund möchten wir die Heizzentrale auf dem Gelände der Roten Fabrik bauen, denn dort gibt es bereits einen schönen, alten Kamin. Begehungen vor Ort machen wir am liebsten an kalten Tagen. Denn anhand von austretendem Dampf oder Rauch erkennen wir, welche Kamine noch in Betrieb sind und welche nicht.

Erfolgreiche Transformation bedingt ein Zusammenspiel von verschiedenen Akteuren und ist – gerade in der Stadt Zürich – auch ein politischer Prozess. Es sind viele Behörden, Firmen und Stakeholder involviert, die ganz unterschiedliche und teils gegensätzliche Interessen haben. Und natürlich gilt es, die Bedürfnisse unserer Kundinnen und Kunden bestmöglich zu berücksichtigen. Meine Aufgabe dabei ist es, Zusammenhänge aufzuzeigen, zu überzeugen, zu vermitteln und je nachdem für Verständnis zu werben. Ich bin mir auch bewusst, wo wir, als ehemals reine Gasversorgerin, herkommen. Meine tägliche Arbeit im städtischen Umfeld zeigt mir aber auch klar, wo wir hinwollen und -müssen. Denn, die Transformation findet auch innerhalb unserer Firma, Energie 360°, statt. Wir wandeln ein jahrzehntealtes Geschäftsmodell, das auf fossilen Energien fusst, in ein neues zukunftsgerichtetes um. Wir transformieren auch uns, Schritt für Schritt in eine nachhaltige und erneuerbare Energiezukunft.

Die Transformation ist wichtig und gut.

Dabei mitzuhelfen und etwas zu bewirken, das ist mein Antrieb.

ÜBER ENERGIE 360° Energie 360° macht nachhaltige Energie in der ganzen Schweiz nutzbar.

280 Mitarbeitende engagieren sich gemeinsam mit Kundinnen und Kunden, Partnern und Gemeinden für erneuerbare Energie und ökologische Mobilität.

Energie 360° gehört zu 96 Prozent der Stadt Zürich, die sie – wie 42 weitere Gemeinden – mit immer mehr erneuerbarem Gas versorgt. Das Unternehmen plant, baut und betreibt Energielösungen, investiert in Elektroladestationen sowie Gastankstellen und ist führende Anbieterin von Biogas und Holzpellets.

So leistet Energie 360° Tag für Tag einen Beitrag zur Umsetzung der 2000-Watt-Gesellschaft – hier und jetzt für die kommenden Generationen.

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KONTAKT Energie 360° AG Aargauerstrasse 182 CH-8010 Zürich Telefon +41 (0) 43 317 22 22 info@energie360.ch www.energie360.ch

WÄRMEPUMPE

NEUENBURG ERFINDET DIE WÄRMEPUMPE NEU Wärmepumpen werden heute breit eingesetzt. Sie produzieren Heizwärme und Warmwasser zuverlässig und umweltgerecht. Was nicht heisst, dass man sie nicht noch besser machen könnte: Ein Forscherteam der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) am Standort Neuenburg will eine Hauptkomponente von Wärmepumpen – den Verdichter – nochmals deutlich verbessern und so die Effizienz von Wärmepumpen um rund 20 Prozent steigern. Im Rahmen eines BFE-Forschungsprojekts wurde ein ölfreier Radialverdichter entwickelt, der gute Chancen hat, das ambitionierte Ziel zu erreichen.

Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

Prof. Jürg Schiffmann zeigt im Labor den Prüfstand, an dem der ölfreie Radialverdichter als Komponente eines Kühlmittelkreislaufs getestet werden kann.

Ausgabe 1 / 2020 // Seite 9

WÄRMEPUMPE sches Design (Laboratory for Applied Mechanical Design/LAMD) der EPFL am Standort Neuenburg. Mikrotechnik hat am Jurasüdfuss, dem traditionsreichen Zentrum der Uhrenindustrie, eine lange Tradition. Nur sind die Maschinen, die Jürg Schiffmann und sein Forscherteam bauen, keine Uhren.

Vielmehr entwickeln die Wissenschaftler kleine Turbomaschinen, nämlich Verdichter und Turbinen im Leistungsbereich von ein paar Watt bis zu wenigen Kilowatt.

CAD-Schnittbild eines Radialverdichters: Das gasförmige Kältemittel gelangt über einen Eintrittskonus auf das Verdichterlaufrad (hellgrau in der Bildmitte). Das Laufrad versetzt das Kältemittel mit kinetischer Energie (Bewegungsenergie) und lenkt es seitlich ab.

Schema einer Wärmepumpe, bei der die Verdichtung in zwei Stufen erfolgt, so wie sie den Arbeiten der EPFL-Forscher in Neuenburg zugrunde liegt: Das Kältemittel nimmt im ersten Verdampfer Umgebungswärme auf und wechselt vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand. Das Gas gelangt in die erste Verdichterstufe, die es auf einen höheren Druck und damit auch auf eine höhere Temperatur komprimiert. Nach der zweiten Verdichterstufe gelangt das Kältemittel mit erhöhter Temperatur in den Kondensator und gibt Wärme ab (Heizung, Warmwasser). Dabei wechselt das Kältemittel zurück in den flüssigen Aggregatszustand. Im Expansionsventil (ebenfalls zweistufig) wird der Druck reduziert. Damit die beiden Verdichterstufen möglich sind und gleichzeitig der Wirkungsgrad gesteigert werden kann, haben die Forscher einige Besonderheiten eingebaut: Das gasförmige Kältemittel wird nach der ersten Verdichterstufe mit teilweise expandiertem Kältemittel aus dem Kondensator verflüssigt und durch die Zufuhr von Wärme aus einer zusätzlichen Wärmequelle wieder verdampft. Vor der Kompression im zweiten Verdichter wird das Kältemittel zudem durch einen internen Sauggaswärmetauscher weiter erhitzt. Damit wird eine deutlich höhere Temperatur erreicht und der Wirkungsgrad der Wärmepumpe verbessert.

W

ill die Schweiz das Ziel einer nachhaltigen Energieversorgung umsetzen, muss die Energie vermehrt aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden, und die verfügbare Energie muss wirksamer genutzt werden. «Wir verstehen die nationale Energiestrategie als Auftrag, Maschinen zu entwerfen, die Energieträger effizienter nutzen und so den Energieverbrauch wie die CO2-Emissionen reduzieren», sagt Jürg Schiffmann, Professor am Labor für Angewandtes Mechani-

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Turbomaschinen kommen in verschiedenen Bereichen zum Einsatz. Dank der grossen Verbreitung können die Maschinen – energiesparend konstruiert – einen wichtigen Beitrag zu einer effizienten Energieversorgung leisten, selbst wenn jede einzelne von ihnen eine relativ geringe Leistung hat. Die Neuenburger Forscher haben gezeigt, dass Auto- und Lastwagenmotoren durch Wärmerückgewinnung aus den heissen Abgasen mittels Turbine um 10 Prozent effizienter betrieben werden könnten. Dieselbe Technologie kann man bei Brennstoffzellen vom Typ SOFC, die Erdgas, Biogas oder Wasserstoff ohne Verbrennung in Strom umwandeln, heranziehen. Damit wird ein Wirkungsgrad von 66 Prozent erzielt – ein exzellenter Wert für eine derartige Kleinanlage. Herzstück der Innovation ist in beiden Fällen eine kleine, schnell drehende Turbomaschine.

SIEGESZUG DER WÄRMEPUMPE Jürg Schiffmann hat in den 1990er Jahren an der EPFL in Lausanne Maschinenbau studiert. Später arbeitete er bei Fischer Engineering Solutions (Herzogenbuchsee) und schrieb ab 2005 – betreut von EPFLProfessor Daniel Favrat – seine Doktorarbeit über Turbomaschinen. Heute befasst sich der Wissenschaftler unter anderem mit Turboverdichtern, wie sie in Wärmepumpen verbaut werden. Für diese Heizgeräte stellen Turboverdichter eine zentrale Komponente dar: Hat das Kältemittel

HINWEIS Den Schlussbericht zum BFE-Forschungsprojekt ‹Ölfreie Radialverdichter für mehrstufige Wärmepumpen› finden Sie unter: www.aramis.admin.ch/Grunddaten/?ProjectID=36212 Auskünfte zu dem Projekt erteilt Stephan Renz (info[at]renzconsulting.ch), Leiter des BFE-Forschungsprogramms Wärmepumpen und Kälte.

Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Wärmepumpen und Kälte finden Sie unter: www.bfe.admin.ch/ec-wp-kaelte.

WÄRMEPUMPE Wärme aus der Umgebungsluft oder dem Erdreich aufgenommen, muss es durch einen Verdichter komprimiert und damit auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden, um anschliessend zur Bereitstellung von Heizwärme und Warmwasser genutzt werden zu können. Wärmepumpen waren schon in den 1970er Jahren im Zuge der Ölkrise propagiert worden. Durchgesetzt haben sie sich damals allerdings nicht. Lange eilte den Geräten der Ruf voraus, sie seien unzuverlässig.

Die V-förmigen Rillen werden in die Welle aus Stahl gelasert oder geätzt. Das Muster der Rillen wurde so gewählt, dass der Luftspalt zwischen Rotor und Lager möglichst gross ist, weil das betriebliche Vorteile hat.

Präzision in kleinen Dimensionen: Prof. Schiffmann zeigt das Verdichterlaufrad.

Inzwischen hat sich das geändert. In den letzten zwei Jahrzehnten erlebten Wärmepumpen in der Schweiz einen eigentlichen Boom. Sie avancierten zum bevorzugten Heizsystem bei Neubauten. Eine wichtige Voraussetzung für diese Erfolgsgeschichte war die Entwicklung des sogenannten Scrollverdichters in den frühen 1990er. Der Scrollverdichter arbeitet wie der zuvor eingesetzte Kolbenverdichter nach dem Verdrängerprinzip, ermöglichte dank konstruktiver Neuerungen aber einen höheren Wirkungsgrad. «Ein solcher Technologiesprung könnte heute abermals gelingen und die Wärmpepumpen nochmals um 20 Prozent effizienter machen», sagt Jürg Schiffmann. Bestand die Innovation damals aus dem Scrollverdichter, ruhen die Hoffnungen heute auf dem Radialverdichter. Schiffmann arbeitet mit seinem Forscherteam an einer neuen Generation dieses Verdichtertyps. «Verbesserungen bei den Verdichtern sind ein Schlüssel zur energetischen Verbesserung von Wärmepumpen, denn der Verdichter ist in einer Wärmepumpe für rund die Hälte der Umwandlungverluste verantwortlich», betont Schiffmann.

STABILE UND REIBUNGSFREI LAGERUNG

Detailaufnahme des Verdichterlaufrads.

Der zentrale Unterschied zwischen Scrollverdichter und Radialverdichter ist die Art und Weise, wie das in der Wärmepumpe zirkulierende, gasförmige Arbeitsmedium (Kältemittel) verdichtet wird (vgl. Textbox).

Beim Radialverdichter gelangt das Kältemittel auf ein schnell drehendes Schaufelrad, welches das Gas seitlich (radial) ablenkt und dabei verdichtet. Der Radialverdichter der Neuenburger Wissenschaftler hat die Eigenschaft, dass die (von einem Elektromotor angetriebene) Welle mit dem Schaufelrad sehr schnell dreht (bis zu 300’000 Umdrehungen pro Minute; engl.: revolutions per minute / rpm). Bei solch hohen Drehzahlen muss die Welle stabil und zugleich praktisch reibungsfrei gelagert werden.

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WÄRMEPUMPE

VOM SCROLLVERDICHTER ZUM RADIALVERDICHTER Ein Verdrängungsverdichter dient ganz allgemein dazu, ein mit Gas gefülltes Volumen zu verkleinern. Dabei erhöhen sich der Druck und die Temperatur des Gases. Ein bekannter Anwendungsfall ist der Verbrennungsmotor; hier erfolgt die Verdichtung durch einen Kolben. Beim Scrollverdichter hingegen bewegen sich zwei spiralförmige Elemente in der Art, dass sich die Volumina in den Zwischenräumen (Kammern) verkleinern. Nochmal anders funktionieren Radialverdichter: Hier strömt das Gas frontal auf ein schnell drehendes Schaufelrad und wird von diesem seitlich (radial) abgelenkt. Das Schaufelrad versetzt das Gas mit kinetischer Energie, die anschliessend in einem sogenannten Diffusor in Druck umgewandelt wird.

Radialverdichter – auch Zentrifugalverdichter genannt – sind heute weit verbreitet und werden für grössere (100 bis 1000 kW) bis sehr grosse (2 bis 20 MW) Wärmepumpen und Kältemaschinen eingesetzt (so etwa von der Schweizer Firma Friotherm in ihren sehr leistungsstarken Unitop-Wärmepumpen). Radialverdichter kommen aber auch in Turboladern von Autos, in Helikoperturbinen, in Turbo­­propFlugzeugen oder industriellen Prozessen zum Einsatz. Im Gegensatz dazu zielt die Forschung der Neuenburger Wissenschaftler auf die Entwicklung von Mikro-Radialverdichtern geringer Leistung (einige Watt bis wenige Kilowatt).

Die Schweizer Firma Celeroton stellt bereits heute kleinskalige, ölfreie Radial­ verdicher für Wärmepumpen im Leistungsbereich von 700 W bis 12 kW her.

Die BFE-Unterstützung von EPFL-Wissenschaftler Schiffmann hatte vorrangig das Ziel, die Grundlagen für einen mehrstufigen-Mikro-Radialverdichter zu erforschen.

Sollen Radialverdichter im Leistungsbereich von Haushalts-Wärmepumpen eingesetzt werden, müssen sie sehr schnell drehen (bis zu 300’000 rpm). Nur mit hoher Drehgeschwindigkeit – so die Gesetze der Physik – arbeiten sie bei kleinen Leistungen mit hohem Wirkungsgrad. Um wirtschaftlich zu arbeiten, wird eine Lebensdauer von 20 Jahren (sprich: 120’000 bis 150’000 Betriebs­ stunden) angepeilt. Energetische Vorteile ergeben sich, wenn es gelingt, einen Radialverdichter zu entwickeln, der kein Öl zur Abdichtung und als Schmiermittel benötigt. Wird in Verdichtern wie bisher üblich Öl verwendet, gelangt dieses nämlich zwangsweise in den Kühlkreislauf. Dort setzt sich das Öl am Inneren der Rohre einschliesslich der Wärmetauscher ab und vermindert den Wärmeübergang, was den Wirkungsgrad der Wärmepumpen reduziert. Diese negativen Effekte vermeidet der ölfreie Radialverdichter.

CAD-Darstellung des Rotors eines Radialverdichters: An der Spitze befindet sich das beschaufelte Verdichterlaufrad, das das (von links anströmende) gasförmige Kühlmittel der Wärmepumpe radial ablenkt.

Die Welle ist mit V-förmigen Rillen versehen, welche durch die Rotationsbewegung ein Luftbett aufbauen, so dass die Welle ohne Berührung der statischen Teile «schwebt».

Das Verdichterlaufrad des Radialverdichters mit 15 mm Durchmesser in der ursprünglichen (links) und der optimierten (rechts) Version.

Das sehr schnell drehende Laufrad überträgt Bewegungsenergie auf das anströmende Kühlmittel. Die Farbtafeln unten zeigen die Entropie der beiden Verdichterrad-Varianten: Bei der optimierten Variante fällt die Entropie geringer aus, was bedeutet, dass bei diesem Schaufeldesign weniger Verluste entstehen. Die Entropie ist eine Messgrösse, die dem Auslegungsingenieur hilft, die Beschaufelung des Verdichterrads so effizient wie möglich zu gestalten.

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WÄRMEPUMPE Die Neuenburger Wissenschaftler erreichen dieses doppelte Ziel mit einem Gaslager: Die Welle (ca. 10 mm Durchmesser) schwebt auf einem 5 bis 10 Mikrometer starken «Luftkissen» (das nicht aus Luft, sondern aus dem gasförmigen Kältemittel besteht). Dieses Luftkissen wird allein durch die Rotation der Welle aufgebaut, entsteht also ohne aktives Einblasen einer zusätzlichen Substanz. Dank des Luftkissens gibt es während des Betriebs keine Berührung zwischen Welle und statischem Teil, womit auf Schmieröl verzichtet werden kann.

die Welle stabilisiert. Allein das Muster dieser Rillen ist eine Wissenschaft für sich: Durch die Wahl geeigneter Formen konnten die Forscher den Luftspalt im Vergleich zu klassischen Rillen um 60 Prozent erhöhen. Wenn der Luftspalt grösser wird, verringern sich die Scherkräfte, die im Gasfilm entstehen, was die Reibung (sprich die Verluste) reduziert. Ein grösserer Luftspalt erlaubt zudem die Herstellungstoleranzen zu erweitern und damit die Kosten zu reduzieren.

Diesen ölfreien Radialverdichter stabil zu lagern ist eine grosse Herausforderung.

Durch die Rotation der Welle entstehen innerhalb des Lagerspalts Kräfte, welche die Welle tangential auslenken und zu einer Instabilität führen können. Diese Kräfte bändigten die Neuenburger Forscher, indem sie den Luftspalt zwischen Welle und Lager vorerst sehr klein wählten und die Oberfläche mit gegenläufigen, V-förmigen Rillen versahen. Die Rillen erzeugen eine Pumpwirkung und erhöhen dadurch den Druck im Lagerspalt, was die Dämpfung erhöht, den tangentialen Kräften entgegenwirkt und

Die Entwicklung eines ölfreien Radialverdichters durch die EPFL-Forscher in Neuenburg wurde durch das Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt. Im Rahmen des Projekts wurden wichtige Zwischenerfolge erzielt: Im Labor läuft der ölfreie Radialverdichter unterdessen stabil bis zu einer Drehzahl von 260’000 rpm. Die Wissenschaftler konnten in der Zwischenzeit auf einem eigens aufgebauten Teststand auch zeigen, dass der Verdichter nicht nur mit Luft läuft, sondern auch mit einem Kältemittel (R134a) die angestrebten Leistungswerte ermöglicht. Im Verlauf des Jahres 2020 wird

INDUSTRIE ZEIGT LEBHAFTES INTERESSE

der neuartige Verdichter nun als Komponente in der Systemumgebung von marktüblichen Wärmepumpen getestet.

Diese Tests erfolgen unter der Leitung von Prof. Stefan Bertsch am Institut für Energiesysteme der Interstaatlichen Hochschule für Technik (NTB) in Buchs (SG).

Ziel der Forscher ist eine funktionsfähige Laboranlage (Proof of concept). Wird der ölfreie Radialverdichter später industrialisiert, steht eine Komponente für WärmepumpenHersteller bereit, die das Potenzial hat, bei den Wärmepumpen einen breiten Innovationsschub auszulösen. «Wir sind überzeugt, mit dem Einsatz eines zweistufigen Radialverdichters Wärmepumpen zu ermöglichen, deren Wirkungsgrad (COP) um 20 Prozent höher liegt als bei den heute auf dem Markt erhältlichen Geräten», blickt Jürg Schiffmann in die Zukunft. Die Chancen, dass die Erkenntnisse aus dem EPFL-Labor schon bald bei den Nutzern von Wärmepumpen ankommen, stehen gut: Die Wissenschaftler arbeiten bereits mit zwei Herstellern von Verdichtern sowie zwei Herstellern von Kühlaggregaten zusammen, die den Verdichter künftig selber bauen wollen.

School of Engineering

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WÄRMEPUMPE

LEISE KRAFTPAKETE – OPTIMAHEAT WÄRMEPUMPEN Die Silent Source Luftwärmepumpe von TCA optimaHeat wird in vielerlei Hinsicht den massiv steigenden Lärmschutzanforderungen gerecht. Sie kommt ohne Flüster- oder Nachtmodus aus, denn sie ist auf minimalste Schallemission konzipiert, ohne jegliche Effizienzeinbusse.

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Die innovative Modulationstechnik passt

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die Leistung dabei stufenlos dem individuellen Bedarf an. Klingt gut? Es wird noch besser: Mit nachhaltiger Wärme aus der Umgebungsluft und entsprechender Wohnraumdämmung lassen sich bei den Heizkosten, im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen, nämlich bis zu 80 Prozent sparen. Zudem erhalten die Hauseigentümer in den meisten Kantonen attraktive Fördergelder (www.energieagentur-sg.ch/ waermepumpe).

Zeitloses Design macht Ihre Wärmepumpe so individuell wie Ihr Zuhause!

GESAMTHEITLICHE NUTZUNG VON ERNEUERBAREN ENERGIEN Wer in Zukunft auf Nummer sicher gehen will, setzt auf die gesamtheitliche Nutzung der erneuerbaren Energien. Statt mit Erdöl, Gas oder Brennholz, heizt die Silent Source Luftwärmepumpe mit nachhaltiger Wärme aus der Umgebungsluft – selbst bei frostigen Aussentemperaturen. Im Sommer kann man den Prozess der Wärmepumpe einfach umkehren und sogar kühlen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der kompakten Bauweise: Statt voluminösen Heizbrennern, Tanks oder Brennstofflagern, beansprucht die Inneneinheit gerade mal den Platz eines durchschnittlichen Kühlschranks und das Aussenmodul steht im Garten.

Kaum zu hören, formschön und auch noch platzsparend. Neben der Nutzung der Umgebungsluft ist die Silent Source Luftwärmepumpe PV und SG Ready (smart grid). Dadurch ist es möglich, den selbst produzierten Solarstrom einer Photovoltaikanlage in das System einzuspeisen.

IN UNSEREM ELEMENT Geht es um Heizen mit der Kraft der Natur, sind unsere Fachspezialisten in ihrem Element. Gerne beraten wir Sie zum Thema Einbau oder Austausch von Wärmepumpen.

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WÄRMEPUMPE

WKK MIT EWP IN SANIERTER WOHNSIEDLUNG Neue Heizzentrale überzeugt mit maximaler Energieeffizienz.

Die Aussenraumgestaltung der Siedlung Fröschmatt wurde auf die Förderung der Biodiversität ausgerichtet.

Prinzipschema für Raumwärme, Warmwasser und Kühlung.

// Seite 16

WÄRMEPUMPE

– Das BHKW deckt den Warmwasserbedarf (70 °C) – Das BHKW liefert Strom für die Elektro-Wärmepumpen – Die Elektro-Wärmepumpen decken den Raumwärmebedarf (30 °C) – Reduktion Energiebedarf: 90 Prozent – Reduktion CO2 pro Jahr: 200 Tonnen

Rechts die beiden Wärmepumpen, hinten das BHKW.

D

ie total sanierte Wohnsiedlung Fröschmatt in Bern-Bümpliz verbindet Wohnkomfort, hohe Qualität, ökologisches Bauen und maximale Energieeffizienz perfekt.

Die aus den 1950er-Jahren stammende Wohnsiedlung Fröschmatt ist die erste Überbauung in der Stadt Bern, die nach dem Standard MINERGIE-P-ECO saniert wurde. Bei dieser Sanierungsform wird den Aspekten Komfort, Energieeffizienz, Gesundheit und Bauökologie besonde-res Gewicht gegeben – und dies sowohl während der Sanierung wie auch für den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes.

Bei der Gesamtsanierung wurde die alte Wohnungsstruktur mit 45 kleinen 3-Zimmer-Wohnungen verändert. Neu stehen 34 Wohnungen von 2½ bis 6½ Zimmern zur Verfügung. Durch die Zusammenle-

gung entstanden auch grössere Wohnungen für Familien. Das Gebäudeinnere wurde komplett erneuert, die Fassade erhielt eine neue verputzte Aussenisolation. Auf der Gartenseite entstanden grosszügige Balkontürme. Die Wohnungen sind heute – dank dem Einbau von Aufzügen – altersgerecht, hindernisfrei und familienfreundlich.

BHKW ALS FUNDAMENT Die Sanierung eines 60 Jahre alten Gebäudes nach dem MINERGIE-P-ECOStandard ist anspruchsvoll. Neben einer hochwertigen und luftdichten Gebäudehülle muss auch die Haustechnik höchste Anforderungen erfüllen. Das Gebäude besitzt neu drei Temperaturkreisläufe: 70 °C für das Warmwasser, 30 °C für die Raumwärme und 18 °C für die Kühlung. Das erhöht die Effizienz und den Komfort. Das gasbetriebene BHKW ist das Fundament der Haustechnik.

Denn einerseits wird die Wärme zur Warmwasseraufbereitung genutzt und andererseits liefert das BHKW den Strom für die beiden Elektro-Wärmepumpen, die mittels Erdsonden den Raumwärmebedarf abdecken. Die Wärmeverteilung erfolgt über eine Fussbodenheizung, die bei Bedarf die Wohnungen im Sommer auch kühlen kann. Alle Wohnungen sind nun mit einer Komfortlüftung ausgestattet, deren Lüftungskanäle aussen am alten Mauerwerk – unter der Wärmedämmung – in den Keller führen.

KONTAKT CoGen GmbH Heinz Eichenberger Telefon +41 (0) 79 103 25 54 h.eichenberger@gmx.net

Ausgabe 1 / 2020 // Seite 17

« DAS NACHSCHLAGEWERK FÜR DAS BESCHAFFUNGSWESEN. »

www.bundesrundschau.ch

MANAGEMENT

«DAS ENERGIESPARPOTENZIAL VON WBG-HALBLEITERN IST ENORM» Leistungselektronik steckt heute im Ladegerät für das Mobiltelefon ebenso wie in der SBB-Lok oder dem Wechselrichter der Solaranlage. Basis dieser elektronischen Bauteile bildet bislang meist das Halbleitermaterial Silizium. Die Forschung arbeitet seit längerem daran, Silizium durch sogenannte WBG-Halbleiter zu ersetzen, deren Bauteile geringere Schaltverluste aufweisen und damit eine höhere Energieeffizienz der mit WBG-Halbleitern gefertigten Geräte ermöglichen.

Ulrike Grossner, Professorin am «Advanced Power Semiconductor Laboratory» an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, erläutert im Interview das Potenzial der WBG-Technologie für eine effiziente Energieversorgung.

Interview: Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

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MANAGEMENT

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rau Prof. Grossner, wenn Bauteile für Versorgung und Steuerung von Elektrogeräten mit Halbleiter-Materialien gebaut werden, spricht man von Leistungselektronik. Welche Rolle spielen leistungselektronische Bauteile für die Energieeffizienz?

Ulrike Grossner: Die Leistungselektronik ermöglicht eine effiziente Wandlung des elektrischen Stroms für die gewünschte Verwendung. Wird herkömmliche Elektrotechnik wie zum Beispiel ein Transformator durch Leistungselektronik ersetzt, erlaubt diese eine sehr effiziente Regelbarkeit speziell bei Motoren. Das bringt einen Gewinn an Energieeffizienz für das Gesamtsystem. Dank Leistungselektronik sind zum Beispiel auch Ladegeräte für Laptops und Natels nicht nur sparsamer, sondern auch kompakter geworden.

In welchem Umfang hat Leistungselektronik die frühere Elektrotechnik denn bereits abgelöst?

Im privaten Haushalt ist Leistungselektronik schon weit verbreitet, wie die genannten Beispiele deutlich machen. Was beim Staubsauger im Kleinen funktioniert, ist heute auch in der SBB-Lokomotive Standard. In das Antriebssystem der Loks hat die Leistungselektronik schrittweise Einzug gehalten: Erst nutzte man hier Thyristoren, ein leistungsstarkes Halbleiterelement auf der Grundlage einer Siliziumscheibe (Wafer), um diese Systeme schnell und exakt regeln zu können. Unterdessen verwendet man statt einzelner, grosser Bauelemente kleine Chips, die in Modulen angeordnet sind. Das spart auch massiv Platz. So wurde es möglich, Triebwagen zu bauen, in denen neben dem Antriebsteil auch Passagiere Platz haben wie in unseren modernen Doppelstockzügen. Leistungselektronik hat viele Neuerungen gerade in der nachhaltigen Stromversorgung überhaupt erst möglich gemacht: Die Stromproduktion von Photovoltaik- oder Windkraftanlagen ist schwankend, abhängig von der aktuellen Einstrahlung und den Windverhältnissen. Erst mit Wechselrichtern auf der Basis von Halbleitern ist es möglich geworden, diese Ströme effizient auf das Spannungsniveau zu bringen, das für die Netzeinspeisung erforderlich ist.

Nun ist mit den Wide-Bandgap-Halbleitern (kurz: WBG-Halbleiter) eine neue Generation von Halbleitern am

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Start, mit denen sich Bauteile der Leistungselektronik noch energieeffizienter herstellen lassen. Beobachter sprechen von einer «Revolution» für die Energieeffizienz. Ist diese Revolution in der Schweiz schon angekommen?

Richtig ist, dass man die Effizienz von leistungselektronischen Komponenten weiter steigern kann, indem man in elektronischen Bauteilen das bisher übliche Silizium durch WBG-Halbleiter ersetzt.

Parallel zu diesem eher zukunftsorientierten Schritt der WBG-Halbleiter, sollte nicht versäumt werden, den naheliegenden, ersten Schritt konsequent umzusetzen: Wir sollten Leistungselektronik auf der Grundlage von vorhandener, Silizium-basierter Leistungselektronik bei allen Anwendungen einsetzen, wo dies heute möglich ist. Mit diesem Vorgehen können wir nämlich bereits heute ein grosses, brachliegendes Potenzial an Energieeffizienz erschliessen.

ETH-Professorin Ulrike Grossner.

WAS SIND WBG-HALBLEITER? Materialien wie Kupfer sind immer elektrisch leitend, Keramik hingegen nie. Ein Mittelding zwischen Leitern und Nichtleitern (Isolatoren) sind die Halbleiter: Sie leiten elektrischen Strom nur dann, wenn von aussen Energie zugeführt wird (z.B. bei Solarzellen in Form von Sonnenlicht). Man kann die Halbleiter danach unterteilen, wie viel Energie erforderlich ist, damit sie leitend werden. Bei Silizium – dem verbreitetsten Halbleiter – ist diese Energie mit 1.12 Elektronenvolt vergleichsweise gering, bei Siliziumkarbid mit 3.27 Elektronenvolt hingegen relativ gross.

Wenn einem Halbleiter von aussen Energie zugeführt wird, sorgt diese Energie dafür, dass Elektronen aus dem Atomverbund herausgelöst werden, so dass sie sich nun ausserhalb der Atome frei bewegen und (unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes) einen elektrischen Strom bilden können. Physiker beschreiben diesen Herauslösungsprozess als Wechsel des Elektrons vom Valenzband (Elektron ans Atom gebunden) ins Leitungsband (freies Elektron). Für jedes Halbleitermaterial ist die Lücke zwischen Valenz- und Leitungsband unterschiedlich gross, es braucht also unterschiedlich viel Energie, die Bandlücke (engl. bandgap) zu überwinden. Für Silizium ist diese Bandlücke mit den oben genannten 1.12 Elektronenvolt relativ gering (gering genug übrigens, dass die Energie eines Lichtteilchens ausreicht, um in Silizium-Solarzellen einen Strom anzuregen). Siliziumkarbid in der gebräuchlichsten Form hat mit 3.27 Elektronenvolt eine grosse Bandlücke. Alle Halbleiter mit einer Bandlücke grösser als drei Elektronenvolt gehören zur Klasse der Wide-Bandgap-Halbleiter (kurz WBG-Halbleiter).

WBG-Halbleiter sind aufgrund des grossen Bandabstands und des auf der Erde herrschenden Lichtspektrums ungeeignet zum Bau von Solarzellen. Sie erlauben hingegen die Herstellung von elektronischen Bauteilen, die Schaltvorgänge mit sehr geringen elektrischen Verlusten ausführen (insbesondere auch bei hohen Spannungen und Frequenzen). Die wichtigsten WBG-Halbleiter sind Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN). Die Forschungsgruppe von Ulrike Grossner an der ETH Zürich untersucht, wie Siliziumkarbid und andere WBG-Halbleiter in geeignete Bauelemente verarbeitet werden können; ihre Kollegen Prof. Johann W. Kolar und Prof. Jürgen Biela arbeiten an deren Nutzung und optimierter Ansteuerung z.B. für Inverter für hochspezielle Anwendungen. Sehr stark in der Siliziumkarbid-Forschung ist Japan aktiv.

Mit ihr pflegt die ETH einen regen Austausch.

MANAGEMENT

Ein sogenannter «Wafer-Prober» im ETH-Labor von Ulrike Grossner. Eigenschaften von Bauelementen können schon vor der endgültigen Vereinzelung und der Weiterverarbeitung in Modulen auf ihre Funktionsfähigkeit getestet werden.

Mit diesem Teststand im ETH-Labor von Prof. Ulrike Grossner lassen sich elektrische Verluste im Schaltverhalten bestimmen.

Sie erforschen an der ETH Zürich Wide-Bandgap-Halbleiter wie Siliziumkarbid. Wie gross ist das Energiesparpotenzial dieser Materialien?

Das Sparpotenzial der WBG-Halbleiter ist enorm! Nehmen wir als Beispiel das Natel: Eine Studie des US-amerikanischen «Department of Energy» aus dem Jahr 2015 beziffert den Energieverlust von Mobiltelefonen auf 37 Prozent, wobei ein erheblicher Teil auf die Silizium-­ gestützte Leistungselektronik im Ladegeräte entfällt. Für ein einzelnes Telefon macht das im Jahr zwar nur 4.2 kWh aus, für alle Natels weltweit aber 23.5 TWh. Durch den Einsatz von WBG-Halbleitern liessen sich die Verluste laut Studie um rund 5.5 TWh verringern. Das ist annähernd ein Zehntel dessen, was die Schweiz in einem Jahr an Strom verbraucht. Mit WBG-Halbleitern liesse sich auch der Ertrag von kommerziellen ­Solaranlagen erhöhen.

Tatsächlich?

Ja, denn der eingesetzte Wechselrichter hat entscheidenden Einfluss, welcher Anteil des Solarstroms im Netz ankommt. Wechselrichter auf der Grundlage von Siliziumkarbid arbeiten mit ­e inem Wirkungsgrad von bis zu 99 Prozent und damit um etwa 50 Prozent ­effizienter als die bisher gebräuchlichen aus Silizium. Leider werden die Siliziumkarbid-Inverter in grossen Solarfarmen heute oft nicht eingesetzt, obwohl sie auf dem Markt verfügbar sind, denn sie sind teurer als Silizium-Inverter. Damit

WEITERE INFORMATIONEN Den Bericht von Prof. Ulrike Grossner zum Potenzial der WBG-Technologien («New power electronic materials and devices and its impact on the energy efficieny») finden Sie unter: www.aramis.admin.ch/ Texte/?ProjectID=40173 Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leucht­ turmprojekte im Bereich Elektrizitätstechnologien finden Sie unter www.bfe.admin.ch/ec-strom.

Drei Beispiele von Leistungselektronik. Oben: Modul mit 6.5 kV und 300 Ampère, das mehrere Silizium-Halbleiterelemente enthält. Es handelt sich um ein Traktionsmodul von ABB. Unten links: MOSFET-Transistor auf der Basis von Siliziumkarbid mit 1200 V, wie er zum Beispiel zur Steuerung eines Staubsaugergetriebes zum Einsatz kommt (Hersteller: Wolfspeed). Unten rechts: Thyristor aus ABB-Produktion.

Es handelt sich um einen (eher langsamen) leis-tungselektronischen Schalter auf Silizium-Basis, der sich aber durch eine sehr hohe Stromtrag-fähigkeit auszeichnet.

Weitere Informationen zu PECTA siehe pecta.iea-4e.org/ oder nachhaltigwirtschaften.at/de/iea/ technologieprogramme/4e/iea-4e-tcppecta.php

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MANAGEMENT sich das ändert, sollten Solaranlagen nicht nur aufgrund von kurzfristigen Baukosten bewertet werden, sondern es sollten Kosten und Erträge über die ­g esamte Betriebszeit hinweg («total cost of ownership») berücksichtigt werden. In dieser Rechnung schlagen die Mehrerträge dank der Siliziumkarbid-Inverter positiv zu Buche.

Sie haben in einer Studie im Auftrag des Bundesamts für Energie (siehe Hinweis am Ende des Interviews) das Potenzial von WBG-Halbleitern untersucht. Wo sehen Sie weitere Einsatzfelder?

Siliziumkarbid kommt heute in Elektronik-Bauteilen von Solarinvertern und ­L adestationen für Elektromobile sowie in der Stromversorgung von Telekomanwendungen zum Einsatz, ist aber auch in Leistungsfaktorkorrekturfiltern und in speziellen Bauteilen der Elektrizitätsdistribution und der unterbrechungsfreien Stromversorgung enthalten. Für den WBG-Halbleiter Galliumnitrid gibt es erste Anwendungen für Transistoren in der Automobilindustrie (z.B. Klimaanlage, Radio). Sinnvoll wäre der Einsatz überall dort, wo es um relativ kleine Leistungen geht, etwa bei Ladegeräten für Mobiltelefone oder Laptops. Weitere Einsatzgebiete für WBG-Halbleiter sind Leistungselektronik-Komponenten für Rechenzentren, Industriemotoren, Traktionssysteme für Eisenbahnen sowie für Hybrid- und Elektroautos. Eine Studie aus dem Jahr 2017 kam zum Schluss, dass sich in diesen Bereich mit WBGHalbleitern bis zu 99 TWh Strom sparen liessen, also mehr als anderthalb mal soviel wie der jährliche Stromverbrauch der Schweiz.

Ein Wafer aus Siliziumkarbid ist ungefähr 25 mal teurer als ein Silizium-Wafer von derselben Grösse, allerdings sind die Silizium-Bauelemente bei gleicher Leistung auch grösser als diejenigen aus Siliziumkarbid. Wegen der höheren Kosten zögern viele Hersteller beim Einsatz von WBG-Halbleitern. Das gilt zum Beispiel für Antriebsstränge von Elektrofahrzeugen – die Autobranche ist extrem kostensensitiv. Man könnte WBG-Halbleiter auch in Ladegeräten von Laptops und Handys verbauen; aber wer ist denn heute bereit, für ein Ladegerät überhaupt Geld auszugeben? Das liesse sich vielleicht ändern, wenn solche Ladegeräte ein Energielabel wie Elektrohaushaltsgeräte hätten und sich umweltbewusste

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SCHWEIZ ENGAGIERT SICH BEI PECTA PECTA (kurz für: Power Electronic Conversion Technology Annex) ist eine neue, international zusammengesetzte Expertengruppe unter dem Dach der Internationalen Energieagentur (IEA). Die IEA unterhält rund 40 ‹Technology Collaboration Programs› (TCP), darunter das Programm «Energie Efficient End-Use Equipment», kurz TCP 4E. Teil dieses Programms ist seit Frühling 2019 die PECTA-Arbeitsgruppe, in der Fachpersonen aus der ganzen Welt unter der Federführung der drei Länder Schweiz, Österreich und Schweden zusammenarbeiten.

Auf Deutsch übersetzt steht die Abkürzung PECTA für «Leistungselektronik zur Steuerung und Umwandlung elektrischer Energie». Das Fachgremium will das Effizienzpotential der Verwendung und Integration von Halbleitern mit weitem Bandabstand (Wide-Bandgap / WBG) in Leistungselektronik-Anwendungen evaluieren. PECTA versteht sich «als Basis und unabhängige Informations- und Wissensplattform für politische Entscheidungsträger und diverse sonstige Interessensgruppen zum Thema WBG».

Im ersten Schritt hat sich die Arbeitsgruppe vier Aufgaben vorgenommen: Erstens soll das Effizienzpotential verschiedener Anwendungsbereiche für WBG-Halbleiter geprüft werden. Zweitens soll eine «Roadmap for Power Devices» – ein Fahrplan für die Umsetzung effizienter Elektronikgeräte – erstellt werden. Drittes Ziel ist die Einbettung der Halbleitertechnologien in internationale Standardisierungsnormen. Schliesslich engagiert sich das Gremium in der internationalen Wissensvermittlung und Vernetzung.

Damit stehen politischen Entscheidungsträgern breite Grundlagen für zielgerichtete, regulative und / oder politische Massnahmen zur Unterstützung des Markteintritts der WBG-Technologie zur Verfügung.

Bis im Frühjahr 2020 sollte eine ‹Scoping Study› die Basis für die weitere Arbeit des Expertengremiums legen. Diese wird dann im Zeitraum 2020 bis 2024 im Austausch mit Forschungseinrichtungen und Industrie – darunter Hersteller von Halbleitermaterialien und -geräten, aber auch von Systemherstellern – erfolgen.

Siliziumkarbid-Wafer aus einem Projekt des ETH-Labors von Ulrike Grossner.

MOSFET-Transistoren (Metal oxide semiconductor field-effect transistors) sind die derzeit vielversprechendsten Schalter auf Siliziumkarbid-Basis.

MANAGEMENT Konsumenten bewusst dafür entscheiden könnten. Denkbar wäre der Einsatz von Siliziumkarbid-Leistungselektronik auch in den Trafostationen des Stromnetzes. Die Firma ABB hatte um die Jahrtausendwende die Vision, alle Hochspannungsumrichter auf Silizumkarbid umzurüsten. Aus technischen und Kosten-Gründen sind aber andere Anwendungen damals und auch heute eher erfolgversprechend.

Es gibt neben Siliziumkarbid und Galliumnitrid noch weitere WBG-Halbleiter wie Diamant oder Galliumoxid.

Welche Bedeutung haben sie?

An Galliumoxid wird seit ca. fünf Jahren geforscht. Es hat ein gutes Potenzial, die Grundlagen und Eigenschaften sind aber noch nicht ausreichend bekannt. Bei Diamant bin ich skeptisch, denn die Vorteile gegenüber Siliziumkarbid sind eher gering; ich zweifle, ob sich hier der Entwicklungsaufwand lohnen würde.

Siliziumkarbid wird seit den 1980er Jahren erforscht, Galliumnitrid seit der Jahrhundertwende. Was braucht es,

um diesen WBG-Halbleitern auf dem Markt zum Durchbruch zu verhelfen?

Ich denke, dass die aktuelle Klimadebatte oder höhere Strompreise den Anstoss geben könnten, die sehr effizienten, aber teureren WBG-Halbleiter vermehrt einzusetzen. Toyota hatte zuerst geprüft, die vierte Generation des ‹Prius› beim elektrischen Antriebsstrang mit Siliziumkarbid auszurüsten, schreckte davor aber zuletzt aus Kostengründen und Zweifeln an der Zuverlässigkeit zurück. Der Druck der öffentlichen Debatte rund um die Energiewende könnte den Ausschlag geben, dass in solchen Fällen künftig zugunsten von WBG-Produkten entschieden wird.

Das gilt auch bei der Beschaffung von Bussen oder Zügen mit den entsprechenden Traktionssystemen.

Technisch gesehen sind leistungselektronische Bauteile auf der Grundlage von WBG-Halbleitern schon ziemlich ausgereift. Eine Aufgabe besteht noch darin, diese Chips ins System des jeweiligen Geräts einzubauen, also das sogenannte Packaging. Auch müssen wir die Anwender – sprich die Systemhersteller – darauf

vorbereiten, mit diesen Bauelementen richtig umzugehen. Ausserdem fehlen noch wesentliche Daten zur Zuverlässigkeit, wie man sie normalerweise erst durch eine Vielzahl von Produkten im Markt erhält.

Unter dem Dach der Internationalen Energieagentur (IEA) arbeitet zurzeit die PECTA-Arbeitsgruppe auf internationaler Ebene das Thema der WBG-Leistungselektronik auf. Die Arbeitsgruppe, welche die Schweiz initiiert hat und an der die Schweiz massgeblich beteiligt ist, will politischen Entscheidungsträgern Knowhow und Grundlagen zur Verfügung stellen, damit diese – wo angezeigt – politische Massnahmen zur Unterstützung des Markteintritts von WBG-Leistungselektronik ergreifen können.

HINWEIS Auskünfte zu dem Thema erteilt Roland Brüniger (roland.brueniger@brueniger. swiss), Leiter des BFE-Forschungsprogramms Elektrizitätstechnologien.

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ZORTSTRÖM-TECHNOLOGIE – EFFIZIENZHEBEL IM SANIERUNGSPLAN NACHHALTIG ERZEUGT, EFFIZIENT GENUTZT: WASSER, WÄRME & EIS FÜR SPORT UND WELLNESS IM GANZEN JAHR Biomasse-Nahwärme und Wärmerückgewinnung im Verbund: ein unter wirtschaftlichen wie ökologischen Gesichtspunkten vielversprechendes Energiekonzept. Ist aber die energetische Infrastruktur eines Gebäudes veraltet und die Anlagenhydraulik gestört, geht die Effizienzrechnung für den Einsatz zukunftsfähiger Erzeuger schnell nicht mehr auf. Ein Sport- und Badbetrieb im Touristenort Lenzerheide zeigt Folgen und Lösungen einer verbreiteten Problemlage im Objektbestand auf.

Ing. Christian Zortea-Soshko

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MANAGEMENT

V

or rund 40 Jahren entstand das Sportzentrum Lenzerheide im Kanton Graubünden als zentraler Anziehungspunkt für Sportler, Urlauber und Erholungsuchende. Mit zunehmenden Besucherzahlen und einer steigenden Nachfrage nach differenzierten Angeboten entwickelten sich in den vergangenen Jahren auch die Raumkapazitäten des Freizeitobjekts weiter, das ursprünglich nur ein Hallenbad sowie ein überdachtes Eisfeld umfasste. Seit 2008 lockt die neu integrierte Wellness-Oase H2Lai Sommer- wie Wintertouristen aus aller Welt in die Gemeinde Vaz / Obervaz. Von der luxuriösen Sauna- und Wasserlandschaft über Fitnesseinrichtung, Minigolfanlage und Restaurant bis hin zur ganzjährig nutzbaren Eishalle bietet das erweiterte Sportzentrum seinen Gästen heute ein vielseitiges, modernes und äußerst komfortorientiertes Leistungsspektrum. Sein Betrieb ist entsprechend energieintensiv.

«Der thermische Bedarf eines solchen multifunktional genutzten Objekts ist immens», erklärt Urs Kormann, Teamleiter des Ingenieurbüros Amstein + Walthert AG in Chur. «Gleichzeitig muss eine Vielzahl unterschiedlicher Temperaturvorgaben eingehalten werden – bei der Raumbeheizung, der Bereitstellung von Brauchwarmwasser, der Eisflächenkühlung und Hallenklimatisierung sowie der Badewassertemperierung. Allein für den Betrieb der Schwimm-, Bade- und Wellnessbecken stellt das H2Lai beachtliche Mengen an

Warmwasser in verschiedenen Temperaturen zur Verfügung. Vor diesem Hintergrund stehen Effizienzgewinn und Versorgungsstabilität klar im Fokus der energetischen Gebäudebewirtschaftung.»

STATT NOTKÜHLUNG: NIEDERTEMPERATUREN NUTZBAR MACHEN Erzeugerseitig wird ein wirtschaftlich solider und gezielt nachhaltiger Energiebezug durch Anbindung an das gemeindeeigene Biomasse-Nahwärmenetz gefördert. Die seit 2003 als Energiestadt zertifizierte Gemeinde Vaz / Obervaz setzt zur Wärme­erzeugung naturbelassene Holzschnitzel aus der Region ein; die Biomasseheizung liefert dem Sportzentrum so Wärmeenergie mit einer Spitzenkapazität von 1.5 MW. Als vorrangig angesteuerte Wärmequelle dient heute jedoch eine 425 kW-Ammoniak-KälteAnlage, sie produziert die benötigte Kälte für den Betrieb der Eishalle. Die dabei entstehende Abwärme lässt sich mittels Wärmerückgewinnung für Heizvorgänge im angrenzenden Wellnessbad nutzbar machen. Grundsätzlich zählen NH3-basierte Kältelösungen zu den favorisierten Verfahren speziell im sogenannten Großkälte-Einsatz, da sie ein besonders günstiges Verhältnis von Kälteleistung zu Antriebsleistung (COP-Wert – coefficient of performance) aufweisen. Wird darüber hinaus die Abwärme aus dem Kälteerzeugungsprozess im eigenen energetischen Versorgungskreislauf weiterverwendet, verbessert sich die Anlageneffizienz zusätzlich.

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MANAGEMENT

«Bis vor wenigen Jahren war eine effiziente Einbindung der (Abwärme-)Niedertemperatur in das Wärmenetz des Gebäudekomplexes allerdings noch gar nicht realisierbar», berichtet Urs Kormann. «Stattdessen mussten die Techniker vor Ort Sorge dafür tragen, dass die anfallende thermische Energie kontinuierlich eliminiert wurde. Für diese Notkühlung mussten regelmäßig mehrere tausend Liter Trinkwasser aufgewendet werden.» Der wesentliche Grund für die insgesamt unzureichende und ineffiziente Wärmeversorgung des Sport- und Wellnesszentrums lag nicht – wie oft vermutet – auf der Erzeugerseite. Probleme verursachte vielmehr eine veraltete energetische Infrastruktur und ein Verteilsystem, das den neuen Anforderungen nach der Gebäudeerweiterung 2008 nicht mehr gerecht werden konnte. Konventionelle Lösungen wie der in Lenzerheide einst ver-

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baute Balkenverteiler stoßen im Betrieb gerade bei Laständerungen und Spitzenlastabfrage schnell an technische Grenzen. Die Folgen können eine Unterversorgung der Heizkreise und Störungen in der Netzhydraulik sein, die entstehen, wenn sich der Pumpenbetrieb einzelner Kreise gegenseitig negativ beeinflusst. Erhält etwa eine kleine Pumpe am Verteiler nicht die erforderliche Wassermenge, stimmen die Druckverhältnisse zwischen Vor- und Rücklauf nicht mehr, die Pumpe reguliert sich daraufhin selbsttätig und stellt sich auf eine höhere Drehzahl ein.

Entsprechend steigt auch die Aufnahme an elektrischem Strom. Alle weiteren Pumpen innerhalb des Systems reagieren nun in gleicher Weise, um den notwendigen Differenzdruck aufzubauen. Das Ergebnis ist ein gegenseitiges Hochschaukeln des Pumpenbetriebs, verbunden mit einem deutlichen Anstieg des Energieverbrauchs.

ZORTSTRÖM-TECHNOLOGIE ERMÖGLICHT EFFIZIENTEN WÄRME- UND KÄLTEQUELLENMIX Um den Komfortstandard einer modernen Sport- und Freizeiteinrichtung zukünftig sicher gewährleisten zu können und darüber hinaus die kommunalen Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen, vergab die Gemeinde 2013 den Auftrag für die Komplettsanierung der energetischen Infrastruktur und ihrer Gebäudetechnik an die Fachplaner der renommierten Amstein + Walthert-Gruppe.

Im ersten Schritt erstellten die Experten eine Zustandsanalyse der gesamten Gebäudetechnik-Installationen und legten auf Basis der erhobenen Daten die Sanierungsprioritäten und die zugehörigen Kostenfolgen für eine mehrjährige Budgetplanung fest. Die Umsetzung des Sanierungskonzepts, das eine Modernisierung aller Gebäudeautomatisationsund Wärmeversorgungsanlagen vorsah,

MANAGEMENT ser-Erwärmung sowie die thermische Versorgung durch die Biomasse-Heizung.

Für die Realisierung einer effizienzoptimierten und zugleich hydraulisch ausbalancierten Energieversorgung favorisierten die Ingenieure die Installation eines Zortström-Sammel-, Speicher- und Verteilzentrums aus dem österreichischen Hohenems.

Bereits Anfang der 1990er Jahre meldete das Vorarlberger Gebäudetechnikunternehmen Zortea erste Patente für eine Technologie an, die heute integraler Teil von mehr als 5 100 energetischen Versorgungslösungen weltweit ist. Das dabei eingesetzte Verfahren beruht auf der hydraulischen Entkopplung von unterschiedlichen Volumenströmen und der Vorhaltung von Wärmeenergie, die in beliebig vielen Temperaturstufen exakt voneinander getrennt wird. Im Zortström lassen sich so thermische Kapazitäten verschiedener Kälte- und Wärmequellen – unabhängig ob konventionell und regenerativ – ohne eine gegenseitige Beeinflussung zusammenführen, mit einer optimalen Temperaturverteilung im Speicher sammeln und bedarfsgeführt an Abnehmer auf der Verbraucherseite verteilen.

«Die Zortström-Technologie macht es möglich, Rückläufe aus einem Hochtemperatur-Heizkreis effizient als Vorlauf für eine niedrigere Temperaturbereitstellung zu nutzen oder – wie nach der energetischen Sanierung des H2Lai – Niedertemperaturen aus dem Wärmerückgewinnungsprozess der Kälteerzeugung weiterzuverwenden,» erläutert Christian ZorteaSoshko, Leiter Technik bei Zortea. «Durch die Einbindung eines Zortström als hydraulischer Nullpunkt lässt sich der Anlagenbetrieb unter technisch optimalen Bedingungen mit maximalen Laufzeiten und ohne hydraulische Störungen realisieren. In der Praxis ist so ein hocheffizienter Einsatz weit entwickelter regenerativer Erzeugertechnologien und Rückgewinnungsverfahren möglich, deren theoretische Potenziale im Realbetrieb bislang leider oft verschenkt werden.» erfolgte bereits ein Jahr später und konnte innerhalb eines Zeitraums von nur drei Monaten abgeschlossen werden. Im Fokus des Sanierungsprojekts stand insbesondere eine konzeptionell optimierte Einbindung der bestehenden Ammoniak-Kälteanlage für die Eisproduktion. Ebenfalls angepasst wurden die Brauchwarmwas-

Für das Sport- und Wellnesszentrum Lenzerheide entwarfen die Hydraulik-­ Experten eine Zortström-Anlage mit insgesamt fünf Temperaturstufen zwischen 25 und 70 Grad Celsius. Diese regelt einerseits die Energieflüsse aus der Abwärmenutzung und dem Nahwärmenetz und versorgt auf der Verbraucherseite alle

Abnahmepunkte mit den individuell vorgegebenen Wassertemperaturen. Die Sicherung des Wärmeausgleichs und der Spitzenlastabdeckung erfolgen durch Kopplung mit einem 44’000 Liter fassenden Pufferspeichers.

Ein positives Fazit ziehen auch die Planer von Amstein + Waltert aus dem ZortströmIntegrationsprojekt. «Heute genießen die Gäste des Sport- und Wellnesszentrums H2Lai einen hohen Komfortstandard, der durch die hohe Präzision und Stabilität der optimierten Wärme- und Kälteversorgung erzielt werden kann. Gleichzeitig wird die Abwärme aus dem Kälteerzeugungsprozess fast das ganze Jahr vollumfänglich genutzt; entsprechend liegt auch der Trinkwasserverbrauch für die Notkühlung nun bei nahezu null,» resümiert Teamleiter Urs Kormann. Für die Gemeinde als Betreiber resultieren aus der infrastrukturellen und energietechnologischen Revision ihrer Einrichtung damit weit mehr als nur ökonomische Vorteile. Für eine nachhaltigkeitsorientierte Energiestadt wie Vaz / Obervaz ist sie ein zentraler Baustein im Bemühen um Ressourcenschonung und einen aktiven Umweltschutz.

Ing. Christian Zortea-Soshko, Leiter Technik, Zortea Gebäudetechnik GmbH

KONTAKT Zortea Gebäudetechnik GmbH Rudolf-von-Emsstraße 32 6845 Hohenems, Austria Telefon 0043 55767 2056 13 office@zortea.at www.zortea.at

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Eine derartige Axialturbine könnte künftig in einem Druckluftspeicher eingesetzt werden.

WENN DRUCKLUFT DAS STROMNETZ STABILISIERT Seit rund fünf Jahren erforschen Schweizer Wissenschaftler gemeinsam mit Industriepartnern, ob sich Strom in Form von komprimierter Luft in Felskavernen speichern lässt. Die Zwischenergebnisse zeigen: Die für Druckluftspeicher benötigten Technologien sind auf dem Markt verfügbar, und solche Speicher könnten künftig bei der Bereitstellung sekundärer Regelleistung möglicherweise rentabel arbeiten. Zur Zeit werden Investoren gesucht, die den Bau einer umfassenden Demonstrationsanlage realisieren mit dem Ziel, die bisher in Teilaspekten erprobte Technologie zur Marktreife weiterzuentwickeln.

Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

E

s gab eine Zeit, da waren die Stauseen in den Alpen der Stolz der Schweiz. Mit ihnen produzierte das Land seinen eigenen, umweltfreundlichen Strom. Zugleich stellten sie – genutzt als Pumpspeicherwerke – eine ebenso leistungsfähige wie lukrative Speichermöglichkeit für Strom bereit. Heute ist der Bau neuer Staudämme unter anderem aus landschaftsschützerischen Gründen kaum mehr möglich. Seit einigen Jahren kursiert eine neue, faszinerende Idee, wie sich die Bergwelt für die Stromwirtschaft nutzen

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liesse: Durch den Bau von Felsspeichern, die Strom nicht in Form von aufgestautem Wasser, sondern als Druckluft aufbewahren. Während Stauseen Energie saisonal speichern, sind Druckluftspeicher als Kurzzeitspeicher konzipiert: Sie könnten zeitweilige Produktionsüberschüsse von erneuerbarem Strom (z.B. Solarstrom) in den Alpen ohne Beeinträchtigung der Landschaft für Stunden oder Tage aufnehmen, bis der Strom von den Konsumenten gebraucht wird. Ferner könnten sie sogenannte Regelleistung zur Verfü-

gung stellen, also Ausgleichsenergie, wie sie zur Stabilisierung des Stromnetzes benötigt wird.

In der Schweiz haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Hochschulen in den letzten gut fünf Jahren Druckluftspeicher erforscht. Sie wurden unterstützt vom Bundesamt für Energie (BFE), vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und von Innosuisse im Rahmen der Swiss Competence Center for Energy Research (SCCER). Die Forscher unter-

VERSORGUNG

Die Abbildung zeigt die Leistungsverläufe für einen Druckluftspeicher mit 100 MW Leistung, der während einer Beispielwoche im Januar Sekundärregelleistung (auch als ‹Reserve-› bzw. ‹Korrekturleistung› bezeichnet) zur Verfügung stellt.

Der Wärmespeicher aus dem Tessiner Pilotprojekt.

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VERSORGUNG suchten gemeinsam mit Industriepartnern wie Airlight SA (Solarstromproduktion/speicherung), MAN Energy Solutions Schweiz AG (Kompressoren/Turbinen), Lombardi SA (Bau) und Amberg Group AG (Tunnelbau, Messtechnik), ob Felsspeicher technisch umsetzbar sind und wirtschaftlich betrieben werden könnten. Dr. Andreas Haselbacher, der als Vertreter der ETH Zürich an mehreren Forschungsprojekten beteiligt war, zieht aus den bisher vorliegenden Studien ein positives Fazit: «Ein Druckluftspeicher scheint grundsätzlich realisierbar, denn die erforderlichen Technologien sind auf dem Markt verfügbar. Unter optimalen Bedingungen würde ein solcher Speicher auch rentabel arbeiten, wenn er nämlich sekundäre Regelleistung bereitstellt, wie sie zur Stabilisierung des Schweizer Stromnetzes benötigt wird.»

SUCHE NACH DICHTER FELSKAVERNE IN GEEIGNETER FORM Ein Druckluftspeicher besteht im wesentlichen aus drei Hauptkomponenten: Beim Ladevorgang wandeln Kompressoren elektrische Energie in heisse Druckluft um.

Diese wird durch einen Wärmespeicher geleitet, damit abgekühlt und anschliessend in einer luftdichten Felskaverne aufbewahrt. Beim Entladevorgang fliesst die kalte Luft aus der Kaverne durch den Wärmespeicher, nimmt damit Wärme auf

Prof. Maurizio C. Barbato, Leiter des Labors für Thermofluiddynamik am ‹Mechanical Engineering and Materials Technology Institute› (MEMTI) der Fachhochschule Südschweiz.

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und wird dann in einer Turbine expandiert, welche über einen Generator Strom erzeugt. Weil hier nicht nur Druckluft, sondern auch die vom Kompressor erzeugte Wärme gespeichert wird, spricht man von einem adiabatischen Druckluftspeicher.

Ein Pilotprojekt unter der Leitung von Dr. Giw Zanganeh in einem ausgedienten Tessiner NEAT-Stollen sammelte von 2014 bis 2016 erste Erfahrungen mit diesem Konzept. Das Forschungsvorhaben hat unter anderem bestätigt, dass ein aus Kieselsteinen und einer Aluminium-Kupfer-Silizium-Legierung aufgebauter Wärmespeicher die bei der Kompression erzeugte Wärme wunschgemäss aufnimmt und abgibt. Das Projekt hat zudem die Dichtigkeit der Felskaverne bei einem Druck von 8 bar nachgewiesen (während der angestrebte Druck von 33 bar aufgrund eines technischen Problems bei der Stollenabdichtung nicht erreicht wurde). Somit fehlt bislang der experimentelle Nachweis, dass eine Felskaverne die 100 bar, die in einem kommerziellen Druckluftspeicher voraussichtlich herrschen werden, hinreichend gut, mit hoher Sicherheit und über Tausende von Betriebszyklen hinweg aushält.

Zusätzliche Erkenntnisse will nun ein BFEAnschlussprojekt gewinnen: Wissenschaftler der ETH Zürich wollen klären, in welcher Form (z.B. einer Kugel, eines Zylinders, mehrerer durch einen Stollen verbundener

Zylinder oder eines Schachtes) eine Felskaverne zweckmässig und kostengünstig gebaut werden könnte. Auch soll untersucht werden, ob sich die Dichtigkeit einer Kaverne sicherstellen liesse, indem man sie mit einer (möglichst kostengünstigen) Kunststofffolie auskleidet. An dem Projekt sind die Sika AG (Spezialitätenchemie) und die Amberg Group AG beteiligt. Der Ergebnisse werden voraussichtlich im Verlauf dieses Jahres vorliegen.

ANWENDUNG ZUR BEREITSTELLUNG VON REGELLEISTUNG Eine weitere, ebenfalls vom BFE getragene Studie wurde 2019 abgeschlossen. Sie hat das Verhalten der Turbomaschinen (Kompressoren, Turbinen) untersucht, mit denen der Druckluftspeicher geladen bzw. entladen wird. Forscher der Fachhochschule Südschweiz (SUPSI) führten gemeinsam mit der MAN Energy Solutions Schweiz AG und einem Team der ETH Zürich Simulationsrechnungen durch, denen markt­ übliche Turbomaschinen zugrunde lagen.

Von besonderem Interesse war das transiente Verhalten der Turbomaschinen während des Hoch- und Herunterfahrens der Anlage. Es zeigte sich, dass der Energieverbrauch und die Zeit zum Starten der Turbomaschinen ins Gewicht fällt, wenn der Speicher mit kurzen Lade- / Entladezyklen (< 30 Minuten) bzw. mit tiefer Leistung (­< 30 Prozent) arbeitet. Die Wissen-

Beispiel eines Radialverdichters, wie er in einem Druckluftspeicher zum Einsatz kommen könnte.

VERSORGUNG

Würde man einen Druckluftspeicher dort bauen, wo er das Schweizer Stromnetz am meisten entlastet, müsste er gemäss den Berechnungen der SCCER-Forscher in Bitsch (Wallis) zu stehen kommen; dort verläuft eine wichtige Stromtrassee, die französischen Atomstrom nach Italien bringt. Violett eingezeichnet sind ausgewählte ausgediente Armeekavernen.

schaftler kamen zum Schluss, dass es energetisch am sinnvollsten ist, die Turbomaschinen in den Betriebspausen (kein Lade- oder Entladevorgang) gemächlich rotieren zu lassen und warm zu halten, damit sie nicht stillstehen und auskühlen.

Damit lassen sich lange Aufstartzeiten nach Kaltstarts vermeiden.

«Ein Druckluftspeicher erreicht innerhalb weniger Minuten den optimalen Betriebspunkt zur Aufnahme und Abgabe von

ETH-Forscher Dr. Andreas Haselbacher.

Strom. Er ist damit geeignet für die Bereitstellung von sekundärer Regelleistung», sagt SUPSI-Professor Maurizio Barbato.

Bereitstellung von sekundärer Regelleistung bedeutet: Immer, wenn das Stromnetz über- bzw. unterversorgt ist, werden

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VERSORGUNG Druckluftspeicher für kurze Zeit ge- bzw. entladen, um das Stromnetz zu stabilisieren. Der Schweizer Regelleistungsmarkt ist seit 2009 offen für alle Anbieter. Das Marktvolumen allein für sekundäre Regelleistung liegt im dreistelligen MillionenFranken-Bereich. Betreiber von Druckluftspeichern könnten von diesem Kuchen ein Stück abbekommen – vorausgesetzt, sie können die einmal gelieferte Regelleistung anschliessend auf dem Spotmarkt zu günstigen Konditionen wiederbeschaffen. Die Investitionskosten für einen 500 MWh-Druckluftspeicher mit bis zu 135 MW Lade- und 100 MW Entladeleistung liegen bei 100 bis 150 Mio. Franken.

Etwa die Hälfte der Kosten entfällt auf den Kavernenaushub, etwa ein Drittel auf die Turbomaschinen und ca. 5 Prozent auf die beiden Wärmespeicher, so jüngst erstellte Expertenschätzungen.

KAVERNEN NEU AUSBRECHEN 2016 ging im Glarnerland das Pumpspeicherwerk Limmern in Betrieb. Bei Investitionskosten von 2.1 Mrd. Franken. kann die Anlage Spitzen- und Regelleistung bis zu 1000 MW zur Verfügung stellen und ist damit rund zehnmal grösser als der oben beschriebene Druckluftspeicher.

Unter den Bedingungen des aktuellen Strommarkts arbeitet das Pumpspeicherwerk defizitär. Trotz dieses schwierigen Umfeldes seien Druckluftspeicher ein Zukunftsmodell, sagt Prof. Barbato vor dem Hintergrund kürzlich durchgeführter Wirtschaftlichkeitsrechnungen: «Heute arbeiten grosse Stromspeicher in unserem Land nicht rentabel, aber mittelfristig dürfte sich das ändern. Wir müssen immer mehr erneuerbare Energien aus dezentraler Produktion in unser Energiesystem integrieren, und dafür brauchen wir eine grössere Verfügbarkeit von Speichersystemen, in der Schweiz, aber auch im Ausland.» Die Wissenschaftler haben verschiedene Speichersysteme verglichen (vgl. Tabelle 01).

Demnach hat ein Druckluftspeicher zwar einen tieferen Wirkungsgrad als Pumpspeicherwerke, führt aber zu einem deutlich geringeren Eingriff in das alpine Ökosystem und ins Landschaftsbild.

Druckluftspeicher sind zudem deutlich günstiger als Batteriespeicher.

Bleibt die Frage, wo Druckluftspeicher gebaut werden könnten. Leerstehende Armeekavernen in den Alpen kommen dafür nicht in Frage, wie Forscher in einem von 2017 bis 2020 laufenden SCCER-

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Schematische Darstellung eines Druckluftspeichers: Elektrische Energie wird in Form von Druckluft (im Speicherhohlraum) und Wärme (im thermischen Speicher) aufbewahrt.

Für einen kommerziellen Druckluftspeicher sind neben einer Kugel weitere Formen denkbar.

Druckluftspeicher erreichen nicht den Wirkungsgrad von Pumpspeicherwerken oder Lithium-Ionen-Batterien, haben aber eine lange Lebensdauer und recht tiefe Investitionskosten.

VERSORGUNG Projekt zeigen konnten. Bestehende Kavernen haben nicht das erforderliche Volumen und zudem eine grosse Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, was zu relativ hohen Wärmeverlusten an den Fels führt.

Problematisch sind auch die zahlreichen Zugänge, weil dies die Abdichtung aufwändig macht. Ferner befinden sich viele Kavernen nicht in Gebieten mit gutem – also dichtem – Fels. Kavernen für Druckluftspeicher müssen als neu ausgebrochen werden. Dies ist immer noch günstiger als der Bau eines Druckbehälters aus Beton, wie das EU-Projekt RICAS 2020 gezeigt hat, an dem die ETH ebenfalls beteiligt war.

SUCHE NACH INVESTOREN Soll in der Schweiz ein Druckluftspeicher Wirklichkeit werden, müsste als nächstes eine Demonstrationsanlage gebaut werden. Sie hätte noch nicht die Leistung eines kommerziellen Speichers, würde aber alle Komponenten in marktgängiger Ausführung enthalten und wäre ans Stromnetz angeschlossen. Wer eine solche Anlage – die Kosten liegen in der Grössenordnung von 10 Mio. Franken – finanzieren könnte,

ist im Moment offen. Interesse ist in der Schweizer Industrie durchaus vorhanden.

«Die Bereitstellung von Druckspeicherlösungen zur Umsetzung der neuen Energiepolitik trifft exakt unsere neue strategische Ausrichtung», sagt Dr. Philipp Jenny von der MAN Energy Solutions Schweiz AG (Zürich), die ihren Ursprung im Turboma-

schinen-Geschäft des Sulzer-Konzerns hat. Interesse signalisiert auch Felix Amberg, Verwaltungsratspräsident der Amberg Group (Regensdorf / ZH). «Wir sind sehr interessiert, unser bautechnisches Knowhow bei Konzeption und Bau einer solchen Anlage einzubringen.» Der Bau einer Demonstrationsanlage bleibt ein Kraftakt.

HINWEIS Den Schlussbericht zum Projekt ‹AA-CAES-G2G – Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage grid-to-grid performance modeling› finden Sie unter: www.aramis.admin.ch/Texte/?ProjectID=40602 Links zu den Berichten des SNF-Projekts: www.nfp-energie.ch/de/projects/umbrella/109/ www.nfp-energie.ch/de/projects/1010/ www.nfp-energie.ch/de/projects/1011/ www.nfp-energie.ch/de/projects/1012/ Auskünfte zu dem Thema Druckluftspeicher erteilt Roland Brüniger (roland.brueniger@brueniger.swiss), Leiter des BFE-Forschungsprogramms Elektrizitätstechnologien.

Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Elektrizitätstechnologien finden Sie unter www.bfe.admin.ch/ec-strom.

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VERSORGUNG

ENERGIE-FRESSERN AUF DER SPUR Energieeinsparungen und die Optimierung der Energieeffizienz sind vorrangige Ziele des Wasserversorgungsbetriebs SIGE, der im Bezirk Riviera-Pays-d’Enhaut drei Kläranlagen betreibt. Dazu nutzt er das Energiedatenmanagement von Wago.

Von Pierre Schoeffel

D

em interkommunalen Wasserversorgungsbetrieb SIGE gehören zehn Gemeinden des Bezirks Riviera-Pays-d‘Enhaut an. Zu seinen Hauptaufgaben gehört die Behandlung des Abwassers der Mitgliedsorte und benachbarter Gemeindeverbände. Hierzu betreibt der

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Verband drei Kläranlagen, die sich in Vevey, Montreux und Roche befinden. Sie gehören zu den Energie-Grossverbrauchern im Sinne der kantonalen Bestimmungen und des Energiegesetzes der Eidgenossenschaft.

Beispielsweise belief sich der Stromverbrauch der Kläranlage Vevey im Jahr 2018

auf 1619 MWh. Daher ist sie dazu angehalten, Musterzielvereinbarungen zur Senkung ihres Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen auszuarbeiten und zu unterzeichnen.

Der SIGE setzt eine zielgerichtete Energiesparpolitik um und hat eine Studie zur Ver-

die schwimmen oder sich leicht absetzen, zu entfernen. Eine biologische Behandlung ermöglicht es schliesslich, dass Mikroorganismen die verschiedenen im zu behandelnden Wasser gelösten Schmutzstoffe aufnehmen. Für mehrere dieser Verfahren ist der dauerhafte Betrieb von Motoren erforderlich, beispielsweise für den Antrieb der Schneckenpumpen oder der Verdichter, die der Belüftung der Becken mit der biologischen Behandlung dienen.

Darüber hinaus verfügt die Kläranlage Vevey über eine Wärmepumpe zur Rückgewinnung der Wärme des Abwassers, mit der das angrenzende Verwaltungsgebäude beheizt wird. Dies ist in der Energiebilanz zu berücksichtigen.

AUTOMATISIERTE AUSLESUNG

ENERGIEINTENSIVE VERFAHREN

Um verlässliche Verbrauchs- und Produktionsdaten zu erhalten, genügt ein manuelles Auslesen nicht. Daher wurden zwanzig mit dem Energy-Data-Management-System ausgestattete Wago-Steuerungen installiert.

Diese Geräte sind über die drei Standorte verteilt und ermöglichen es, die Verbrauchsdaten im gewünschten Rhythmus zu erheben. Beispielsweise erfolgen manche Auszählungen alle zwei Sekunden, andere im Tagesrhythmus.

Nach dem Heben des Wassers mittels archimedischer Schneckenpumpe wird dieses einer Rechenbehandlung und einer Sandabscheidung unterzogen. Der darauffolgende Schritt besteht darin, sämtliche Feststoffe,

Im Wasserversorgungsbetrieb SIGE werden für jedes Verfahren gesonderte Messungen und Analysen vorgenommen.

Eric Barras betont, worauf es bei der

Einfach und effizient: Die Visualisierung.

besserung der Energieeffizienz seiner Abwasserkläranlagen eingeführt. Eric Barras, Leiter der Wartungsabteilung, hat eine pragmatische Herangehens-weise: «Um den Energieverbrauch senken zu können, müssen wir verstehen, was verbraucht wird.

Doch bis vor kurzem hatten wir kaum detaillierte Informationen über den Verbrauch.» In der Tat war die Verfolgung des Energieverbrauchs der Anlagen nur durch Hauptzähler sichergestellt, die lediglich Gesamtzahlen

lieferten. Zwecks eingehenden Verständnisses des jeweiligen Energiebedarfs wurde daher entschieden, für jeden Schritt ein eigenes Erfassungssystem einzurichten.

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Beseitigung der Feststoffe in der STEP Montreux.

Studie ankommt: «Wir haben eine Methodik des Vergleichs zwischen den Kläranlagen eingerichtet. Man kann eine Zahl nicht absolut betrachten, sondern muss sie in ihren Kontext stellen und vergleichen. Im SIGE werden die erhobenen Daten folglich verwendet, um Vergleiche mit VSABezugsdaten herzustellen. Dadurch lässt sich beispielsweise verifizieren, dass eine Behandlung vergleichsweise wirksam ist.» Und Eric Barras erläutert: «Diese Messungen ermöglichen es uns auch, Situationen zu verfolgen, die uns unnormal erscheinen.»

OPTIMIERUNG DURCH ITERATIVE ANSÄTZE Der erste Vorteil der Wago-Lösung besteht in einem besseren Verständnis der Verbraucher in den Prozessen. In der Tat ist nach dem Einbau jedes neuen Zählers die erste Aufgabe des mit der Analyse betrauten Personals, die bereitgestellten Verbrauchswerte zu beobachten und sie in Beziehung zu den erwarteten Werten zu setzen. Im Laufe des Tages auftretende Schwankungen werden ebenfalls ausgemacht. Es kommt unweigerlich zu Überraschungen, denn die Anlagen arbeiten das ganze Jahr rund um die Uhr. Auf diese Weise wird der Betrieb jedes Sektors einer Kläranlage überwacht und analysiert, um ihn besser zu verstehen.

Es sind nicht nur die Zahlen zum Energieverbrauch, die ein Vorankommen ermöglichen, sondern auch die Angaben zur Betriebszeit eines Geräts.

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In einem zweiten Schritt führt der Betreiber der Anlage Versuche durch, indem er die Betriebsparameter modifiziert. Zum Beispiel kann durch Variieren der Schaltpunkte der Pumpen die Anzahl der täglichen Einschaltungen angepasst oder die Hubhöhe minimiert werden, je nachdem, ob die Pumpen über die gesamte Höhe der Grube funktionieren oder so, dass die Grube befüllt bleibt. Es sind iterative Ansätze, die zu den richtigen Kombinationen führen.

KEIN PROGRAMMIERAUFWAND Der Ausarbeitung des Messkonzepts und der Auswahl der Lösungen in Sachen automatisierter Auszählung wurde besondere Aufmerksamkeit geschenkt. «Das Wago-Produkt hat uns durch seine Einfachheit begeistert. Man kann es zur Messung des Energieverbrauchs sowie für andere Anwendungen, wie die Automatisierung der Beleuchtung der Räumlichkeiten, verwenden», erläutert Eric Barras. Angesichts des begrenzten Platzes in einigen Schaltschränken finden auch die Modularität und die Kompaktheit der Steuerungen grossen Anklang. Es funktioniert beinahe nach dem Prinzip Plug-and-play, fügt er hinzu. Der Vorteil dieses Produkts besteht darin, dass es keinerlei Programmierung bedarf, sondern vom Nutzer lediglich parametrisiert werden muss.

Aber damit ist es bei der Einrichtung eines Messsystems noch nicht getan. Es wurde zudem ein Lieferant benötigt, der

über eine Palette an Messtransformatoren, Rogowski-Spulen und M-Bus-Modulen für die Energiezähler verfügt, die dem Bedarf des SIGE entsprechen.

Diese Angebotsvielfalt ist ein enormer Vorteil, da der Einbau während des Betriebs erfolgen muss. Einzelne Anlagenteile können für maximal zehn Minuten angehalten werden; dann müssen sie wieder laufen.

BEDACHTE OPTIMIERUNG Die vom Energy Data Management gelieferten Daten werden im Überwachungssystem des SIGE angezeigt. Darüber hinaus werden von den Betreibern CSV-Dateien verwendet und je nach Bedarf entsprechend aufbereitet. Das ist einfach, effizient und entspricht den Zielen.

Die ersten Ergebnisse sind ermutigend. Die SIGE-Teams gehen mit Bedacht vor, nehmen kleine Einstellungsanpassungen vor und erfassen die Auswirkungen. Damit ist der Optimierung der Energieeffizienz der drei Kläranlagen der Weg bereitet.

KONTAKT WAGO Contact SA Route de l’Industrie 19 CH-1564 Domdidier Telefon +41 (0) 26 676 75 00 office.ch@wago.com www.wago.com

EVULUTION: DIGITALE EVU-LÖSUNGEN FÜR DIE ENERGIEWENDE Die Energiewende stellt Energieversorger und ihre Endkunden vor grosse Herausforderungen.

Deshalb bündeln jetzt sechs Energieversorgungsunternehmen (EVU) ihre Ressourcen und entwickeln neue Produkte für die digitale Zukunft. So profitieren andere EVU vom fundierten Know-how erfahrener Dienstleister im Energiesektor und auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene Lösungen.

E

VUlution ist ein Zusammenschluss von sechs Energieversorgungsunternehmen aus der Schweiz und Liechtenstein. Im Rahmen ihrer Kooperation entwickeln Repower, EWN, SN Energie, LKW, Arbon Energie und EWJR gemeinsam digitale Lösungen für die komplexen Anforderungen der Zukunft.

«Mit EVUlution bündeln wir Know-how, Innovationskraft, Ressourcen und Absatzstärke aller beteiligten Partner und leisten einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltigere und effizientere Energiezukunft», erklärt Roland Leuenberger, Verwaltungsratspräsident der EVUlution AG.

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In alle Produkte und Dienstleistungen von EVUlution fliesst die jahrelange Erfahrung der beteiligten Unternehmen als Dienstleister im Energiesektor ein. Die Lösungen nutzen sie nicht nur selbst, sondern bieten sie – zu einem attraktiven Preis-Leistungsverhältnis – auch anderen Energieversorgungsunternehmen an.

Aktuell umfasst das Produkt- und Angebotsportfolio ein intelligentes System für Smart Metering und Energiemanagement (SMARTPOWER), ein zukunftsorientiertes Kundenportal (ENERGYBOARD), eine moderne Software-Lösung für das Anlagenmanagement (EASYASSET) sowie ein Sorglospaket für die Planung und Instal-

lation von Photovoltaik- und Batterielösungen (SUN@HOME).

SMARTPOWER: ENERGIE­ MANAGEMENT DER ZUKUNFT Das EVUlution-Produkt SMARTPOWER ist ein intelligentes Gesamtpaket für Smart Metering sowie das digitale Last- und Energiemanagement. Herzstück ist der Smart Manager, ein intelligentes Gateway, welches das Auslesen eines oder mehrerer Zähler bzw. Smart Meter ermöglicht. Voraussetzung für das Energiemanagement ist das intelligente Messsystem, welches Daten zuverlässig und in der nötigen Auflösung bereitstellt. SMARTPOWER übernimmt die

Aufgabe der Rundsteuerung und erlaubt es dem EVU, das Lastmanagement dynamisch zu betreiben. Darüber hinaus unterstützt das Produkt Multi-Utility-Anwendungen und weitere kundenspezifische Lösungen. Es kann nahtlos um das EVUlution-Produkt ENERGYBOARD, ein zeitgemässes Portal für Endkunden, erweitert werden.

ENERGYBOARD: DAS FLEXIBLE UND ZUKUNFTSORIENTIERTE ENERGIEPORTAL Das virtuelle Gesicht jedes Energieversorgers ist heute ein zeitgemässes Kundenportal wie ENERGYBOARD, ein zusätzlicher Kommunikationskanal, der den Kundenservice optimiert. Die digitale Plattform ermöglicht eine übersichtliche Anzeige des Energieverbrauchs und der Kosten und stellt Informationen wie zum Beispiel Rechnungsdaten bereit. Den Endkunden bietet das ENERGYBOARD eine einfache und intuitive Bedienung, ob am Desktop, Tablet oder Smartphone.

Als White-Label-Lösung kann das Portal ganz einfach an das Corporate Design des jeweiligen EVU angepasst werden. Das EVU geniesst eine hohe Datensicherheit und besitzt die Datenhoheit (Software as a Service), was für einen sorglosen Betrieb sorgt.

Die nahtlose Kombination des SMARTPOWER-Systems mit ENERGYBOARD ermöglicht es Mietern und Wohnungseigentümern, ihr Energiemanagement selbst in die Hand zu nehmen.

Endkunden können ihren Verbrauch online in Echtzeit einsehen und diesen aktiv steuern – eine starke Motivation, das eigene Verbrauchsverhalten anzupassen und die Effizienz zu steigern.

EASYASSET: ANLAGENMANAGEMENT LEICHT GEMACHT Mit EASYASSET bietet EVUlution eine Software-Lösung für die kontinuierliche Inspektion und Wartung von Anlagen. Dank intuitiver Bedienung und intelligenter Datenverarbeitung erleichtert EASYASSET die Arbeit für das gesamte Team – vom Netzelektriker bis hin zum Asset Manager. Unternehmen können damit Wartungen sowie Inspektionen auf dem Tablet oder Laptop durchführen. Per Mausklick haben die Teammitglieder jederzeit und von überall Zugriff auf die Daten und erhalten so schnell einen Überblick über den aktuellen Zustand der Anlagen.

EVUlution vereint fundiertes Wissen mit Innovationsgeist – die perfekte Mischung für eine digitale Zukunft der Energiebranche.

GRATIS-WEBINARE In kompakten Webinaren vermittelt EVUlution interessierten EVU einen schnellen Überblick über alle Funktionen ihrer Produkte. Experten beantworten live alle Fragen.

Die nächsten Termine unter evulution.com/service

KONTAKT EVUlution AG Via da Clalt 12 CH-7742 Poschiavo Telefon +41 (0) 81 839 7080 www.evulution.com

LÖSUNGEN

Die Solarstrom-Speicherlösung der nächsten Generation Fronius GEN24 Plus und BYD Battery-Box Premium HVS/HVM

MAXIMALE EIGENVERSORGUNG MIT VIELFÄLTIGEN NOTSTROMOPTIONEN Der vielseitige GEN24 Plus Hybridwechselrichter ergänzt demnächst das Fronius Portfolio um eine All-in-One Lösung zur umfassenden solaren Eigenversorgung. Den GEN24 Plus wird es sowohl in einer einphasigen Primo- als auch einer dreiphasigen Symo-Variante geben. Er glänzt unter anderem durch vielfältige Notstromoptionen und integrierte offene Schnittstellen. Mit der neuen BYD Battery-Box Premium1 und dem GEN24 Plus Hybridwechselrichter steht ein Speichersystem zur Verfügung, das neue Standards in Sachen Vielfalt und Performance setzt. // Seite 40

LÖSUNGEN «Mit dem GEN24 Plus bringen wir einen wirklich globalen Hybridwechselrichter auf den Markt, mit dem wir gemeinsam mit BYD sowohl in ein- als auch dreiphasigen Märkten weltweit tolle Speicherlösungen realisieren werden. Besonders stolz sind wir auf die Notstromoptionen mit PV Point oder echten Notstrom – und das nicht zuletzt auch im dreiphasigen Bereich, wo wir bis heute eine einzigartige Position innehaben», betont Martin Hackl, Leiter Solar Energy bei der Fronius International GmbH. «Das macht uns zur ersten Wahl, wenn es um individuell auf den Kunden zugeschnittene Speicherlösungen geht.»

SOLARSTROM-S PEICHERLÖSUNGEN NEXT GENERATION In punkto Stromspeicherung arbeiten Fronius und BYD eng zusammen und entwickeln effiziente Batteriespeicherlösungen für Haushalte und Unternehmen. Alle GEN24 Plus Hybridwechselrichter sind serienmässig mit Batterieanschluss, Energiemanagement, Monitoring und offenen Schnittstellen für beispielsweise Warmwasserbereitung, E-Auto Wallbox oder Hausautomation ausgestattet. Sie stehen ab Ende zweites Quartal 2020 als einphasiger Primo GEN24 Plus mit Leistungsklassen von 3 bis 6 kW und als dreiphasiger Symo GEN24 Plus von 6 bis 10 kW zur Verfügung. Die BYD Battery-Box Premium Hochvolt-Speicher werden aus einzelnen Speichermodulen bedarfsgerecht zusammengefügt und sind mit den GEN24 Plus kombinierbar2: die Battery-Box Premium HVS von 5.12 bis 10.24 kWh und der Battery-Box Premium HVM von 11.04 bis 22.08 kWh.

ÜBER FRONIUS SOLAR ENERGY Die Fronius Business Unit (BU) Solar Energy entwickelt seit 1992 Energielösungen rund um das Thema Photovoltaik und vertreibt ihre Produkte über ein globales Kompetenznetzwerk aus Installations-, Service-, und Vertriebspartnern.

Mehr als 20 Solar Energy Niederlassungen, eine Exportquote von über 90 Prozent und eine Gesamtleistung von mehr als 14 Gigawatt installierter Wechselrichter sprechen für sich. 24 Stunden Sonne lautet das grosse Ziel und Fronius arbeitet täglich daran, diese Vision von einer Zukunft, in welcher der weltweite Energiebedarf aus 100 Prozent Erneuerbaren gedeckt wird, zu verwirklichen. Dementsprechend entwickelt Fronius Energielösungen, um Sonnenenergie kosteneffizient und intelligent zu erzeugen, zu speichern, zu verteilen und zu verbrauchen.

ÜBER DIE FRONIUS SCHWEIZ AG Die Fronius Schweiz AG mit Sitz in Rümlang ist eine Tochtergesellschaft der Fronius International. Fronius International ist ein österreichisches Unternehmen mit Firmensitz in Pettenbach und weiteren Standorten in Wels, Thalheim, Steinhaus und Sattledt. Das Unternehmen mit global 4 760 Mitarbeitern ist in den Bereichen Schweisstechnik, Photovoltaik und Batterieladetechnik tätig. Mit 30 internationalen Gesellschaften sowie Vertriebspartnern und Repräsentanten in mehr als 60 Ländern erzielt Fronius einen Exportanteil von 92 Prozent. Fortschrittliche Produkte, umfangreiche Dienstleistungen sowie 1253 erteilte Patente machen Fronius zum Innovationsführer am Weltmarkt.

sichergestellt. Dadurch wird die BasisNotstromversorgung auch für Kunden verfügbar, die vorerst noch keine Batterie kaufen möchten. Andererseits können mittels Multi Flow Technology während eines Netzausfalls Verbraucher vom PVGenerator und der Batterie versorgt werden.

Der leistungsstarke dreiphasige Symo GEN24 Plus zeichnet sich in Kombination mit einer ausreichend dimensionierten Batterie durch Full-Backup-Notstrom3 aus. So können auch grössere dreiphasige Verbraucher wie Wärmepumpen betrieben werden. Das sorgt für Unabhängigkeit und Flexibilität.

NOTSTROM FÜR GRÖSSTMÖGLICHE UNABHÄNGIGKEIT

GEN24 PLUS: IDEALE LÖSUNG FÜR VERSCHIEDENSTE KUNDENBEDÜRFNISSE

Energiesicherheit wird in den Fronius GEN24 Plus Wechselrichtern einerseits durch den PV Point, einer integrierten Basisnotstromversorgung für eine Notstromsteckdose,

Die Fronius GEN24 Plus Geräte stellen somit die ideale Lösung für die verschiedensten Kundenbedürfnisse dar: Ob eine Batterie schon jetzt Teil des Systems sein soll, ein

Fronius Ohmpilot den PV-Strom zur Warmwasseraufbereitung nutzen oder die PVAnlage in eine Home-Automation-Lösung miteingebunden werden soll. Fronius GEN24 Plus ist immer die richtige Entscheidung – für neue Anlagen oder Aufrüstungen und Erweiterungen von bestehenden Solar-Systemen.

Darüber hinaus bieten die neuen Geräte einfachste Installation, Inbetriebnahme und Servicierung und sind in allen Anlagen anwendbar: Bewährte Fronius Technologien wie das Superflex-Design finden sich auch im Primo und Symo GEN24 Plus wieder, die nun die idealen Speicherlösungen für einphasige und grosse dreiphasige Anlagen bieten.

FÜR WEITERE INFORMATIONEN WENDEN SIE SICH BITTE AN:

KONTAKT

Rückfragehinweis Technik Patrick Gauss, gauss.patrick@fronius.com, Telefon +41 (0) 44 817 99 48

Fronius Schweiz AG Oberglatterstrasse 11 CH-8153 Rümlang Telefon 0848 FRONIUS (3766487)

Rückfragehinweis Presse Monique Inderbitzin, inderbitzin.monique@fronius.com, Telelefon +41 (0) 79 945 76 20

pv-sales-swiss@fronius.com www.fronius.ch

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Noch bis etwa Mitte der 2040er Jahre eine Stütze der Energiestrategie 2050: Das Kernkraftwerk Leibstadt.

KLEINE REAKTOREN FÜR DIE SAUBERE STROMVERSORGUNG VON MORGEN Während der globale Energiehunger weiter zunimmt, werden die Probleme des Klimawandels immer drängender. Die Welt braucht möglichst saubere Energie, und zwar möglichst viel und möglichst rasch. Bestehende Kernkraftwerke mit bewährter Technologie sowie neue Anlagen mit innovativen Reaktoren können dazu einen entscheidenden Beitrag leisten. Die Schweizer Energiepolitik soll in absehbarer Zeit im Rahmen der Energiestrategie 2050 ohne diesen Beitrag auskommen. In anderen Ländern schreitet die Weiterentwicklung der Nukleartechnologie aber weiter voran.

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ährend die Schweiz beschlossen hat, keine neuen Nuklearreaktoren zur Stromerzeugung zu bewilligen und so bis 2050 schrittweise auf die Kernenergie zu verzichten, sind weltweit

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zahlreiche neue Kernkraftwerke in Bau. Darüber hinaus treiben verschiedene Staaten die Entwicklung von neuen Reaktortechnologien zügig voran. Dazu zählen auch die sogenannten Small Modular Reactors, kurz

SMR. Dabei ist die Technologie an sich im Prinzip gar nicht wirklich neu: Von der Öffentlichkeit kaum beachtet stehen kleine Reaktorsysteme seit Jahrzehnten im Einsatz, zum Beispiel als Schiffsantriebe im militäri-

KERN ENERGIE chern. Das können Siedlungen sein oder Grossindustrien mit hohem Wärme- und Strombedarf. Sie eignen sich auch für Regionen mit wenig ausgebautem Stromnetz, als Energiequelle für Anlagen zur Entsalzung von Meerwasser oder zur Stromversorgung von Inseln. SMR benötigen wenig Wartung und können ohne Nachladung während Jahren oder gar Jahrzehnten Wärme und Strom liefern. Entsprechend tief sind die Betriebskosten. Sie erfordern einen vergleichsweise geringen Kapitaleinsatz, was die Finanzierung erleichtert und Flexibilität ermöglicht. Je nach Bedarf können SMR schrittweise Modul um Modul nach dem Baukastensystem zu grösseren Produktionsanlagen erweitert werden. Anders als grosse Reaktoren, die vor Ort zusammengebaut werden müssen, können SMR in Serienfertigung in einer Fabrik montiert, danach per Lastwagen an den Einsatzort gebracht und nach Ende der Betriebszeit auch wieder zurückgebracht werden.

SMR FÜR MORGEN…

schen Bereich und in Eisbrechern. Teilweise beruhen SMR auch auf seit langer Zeit bekannten, bisher aber noch nicht erprobten innovativen Reaktorkonzepten. Gemäss der Definition der Internationalen AtomenergieOrganisation (IAEO) der Uno gelten Reaktorsysteme als «klein», wenn ihre elektrische Leistung geringer ist als 300 Megawatt. Zum Vergleich: Ein Block des Kernkraftwerks Beznau leistet 365 Megawatt und Leibstadt, das grösste Kernkraftwerk der Schweiz, hat eine Leistung von 1 220 Megawatt.

KOMPAKT, SICHER UND VIELSEITIG EINSETZBAR SMR erfüllen höchste Sicherheitsstandards. Die meisten verfügen über ein hohes Mass an sogenannter passiver und physikalisch inhärenter Sicherheit. Das bedeutet, dass bei Störfällen kein aktiver Eingriff von Pumpen und Ventilen nötig ist und die Sicherheit der Anlage auch ohne Energiezufuhr oder Eingriffe der Bedienungsmannschaft gewährleistet bleibt.

Wegen ihrer geringen Grösse können SMR unterirdisch gebaut werden wie auch in unmittelbarer Nachbarschaft von Verbrau-

Das Interesse an SMR ist seit einiger Zeit neu geweckt und wächst weiter, nicht zuletzt auch bei privaten Investoren. Bereits fertiggestellt ist das weltweit erste schwimmende Kernkraftwerk mit zwei Einheiten des russischen Druckwasserreaktors KLT-40S mit je 38 Megawatt Leistung für den Einsatz an der Nordküste Sibiriens. In China steht der Bau eines Hochtemperatur-Kugelhaufenreaktors vor der Vollendung. Ebenfalls in Bau steht in Argentinien der Prototyp eines kleinen Druckwasserreaktors. China und Argentinien wollen diese Systeme auf dem internationalen Markt anbieten. Darüber hinaus treiben neben den USA auch Grossbritannien und vor allem Kanada die SMR-Entwicklung voran. In den USA sowie Kanada sind die Lizenzierungsprozesse für mehrere SMR-Typen bereits im Gang. Die Firma NuScale hat in beiden Ländern entsprechende Gesuche eingereicht. Das erste Kraftwerk mit zwölf Modulen soll bis 2026 auf dem Gelände des Idaho National Laboratory gebaut werden. Auch die GE Hitachi Nuclear Energy hat das Zulassungsverfahren für ihren kleinen, modularen Reaktor BWRX-300 sowohl in Kanada als auch in den USA offiziell eingeleitet. Auch noch kleinere Reaktoren stehen kurz vor den ersten Baustarts. So hat die amerikanische Oklo Inc. bei der Nuclear Regulatory Commission für ihr sogenanntes Aurora Powerhouse im März 2020 einen Antrag für eine kombi-

Small Modular Reactors der US-Firma NuScale in der Modellansicht.

nierte Bau- und Betriebsbewilligung eingereicht. Bei Aurora handelt es sich um einen mit Flüssigmetall gekühlten Reaktor mit einer elektrischen Leistung von 1.5 MW. Sein Brennstoff erlaubt längere Betriebszyklen und höheren Abbrand, was bedeutet, dass weniger Brennstoff benötigt und weniger Abfall produziert wird. Der erste Aurora-Reaktor wird ebenfalls auf dem Gelände des Idaho National Laboratory gebaut und soll 2024 den Betrieb aufnehmen.

…UND VIERTE GENERATION FÜR ÜBERMORGEN Neben kleinen modularen und noch kleineren Reaktorsystemen sind weitere Technologien der sogenannten vierten Reaktorgeneration in der Pipeline, die in der Zeit nach 2040 zur Verfügung stehen und die Welt mit sauberem Strom versorgen werden.

Auch damit endet die Weiterentwicklung der nuklearen Stromproduktion nicht: Weltweit sind aktuell mehrere Demonstrationsanlagen mit Fusionsreaktoren in Bau. Der Bedarf an sauberem Strom wird mittel- bis langfristig weiter zunehmen. So haben noch immer fast eine Milliarde Menschen gar keinen Zugang zu Elektrizität. Die Kernenergie leistet bereits heute einen wesentlichen Beitrag zur Versorgung der Welt mit CO2-armem Strom. Ihre Entwicklung schreitet weiter voran und sie kann diesen Beitrag mit den richtigen Rahmenbedingungen sogar ausbauen.

KONTAKT Nuklearforum Schweiz Frohburgstrasse 20 CH-4600 Olten Telefon +41 (0)31 560 36 50 info@nuklearforum.ch www.nuklearforum.ch

Ausgabe 1 / 2020 // Seite 43

Säntis Energie Herisau.

SHELL Bellinzona (im Vordergrund: Erdgas-/Biogas-Zapfsäule).

WIR IDENTIFIZIEREN UNS MIT DEN FÜR SIE WESENTLICHEN WERTEN Über 30 Jahre weltweite Erfahrung im Einsatz von Gasen als Treibstoffe (LPG, Erdgas, Biogas, Wasserstoff) bilden die Basis unserer Tätigkeiten bei Apex. Unser Anspruch ist die frühzeitige Trenderkennung. Die proaktive Umsetzung in innovative Dienstleistungen ist unser Ziel.

W

ir beobachten die Entwicklung der weltweiten Märkte für Erdgas-, Biogas und Wasserstoff als Fahrzeugtreibstoffe intensiv. Die frühzeitige Erkennung von Trends und deren Bedeutung stehen im Zentrum unseres Anlagenbaus und der Dienstleistungen.

Wir haben uns einer kontinuierlichen Entwicklung verschrieben. Wir reagieren proaktiv auf Veränderungen und neue Erkenntnisse setzen wir schnell in marktgerechte, innovative Dienstleistungen um. Dies kommt Ihnen direkt zugute.

ERDGASTANKSTELLEN

EINE VIELZAHL VON VARIANTEN ERFÜLLEN KUNDENBEDÜRFNISSE IN IDEALER WEISE

Dabei werden dem Gesamtpaket aus Preis- / Leistungsverhältnis, den langfristigen Betriebskosten und der Ausbaubarkeit der Anlagen besondere Aufmerksamkeit geschenkt.

Erdgasfahrzeuge sind eine umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Antrieben mit Benzin und Diesel. Für diese Fahrzeuge bauen wir Tankstellen von klein bis gross, je nach Kundenbedürfnissen. Wir

• Unsere Palette reicht von kleinen bis zu grossen Erdgastankstellen • Umfassen öffentliche und auch Betriebshoftankstellen • Sie sind modular ausbaubar

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planen, bauen, betreuen Erdgastankstellen und betreiben eigene Erdgastankstellen.

So runden wir unsere umfassenden Dienstleistungen als «one-stop-shop» ab.

Kompressorstation.

BIOGAS Seit einigen Jahren entwickeln wir kleine Biogas-Aufbereitungsanlagen, die synergetisch zum angestammten Geschäft passen. Das neue Standbein erweitert die Leistungspalette von Apex und bietet einen Beitrag zur Energiewende.

Klär- oder Biogas besteht aus etwa 60 Prozent Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas. Biogas, zu Erdgasqualität aufbereitet, kann ins Erdgasnetz eingespeist oder direkt als Treibstoff für Fahrzeuge genutzt werden. Der ökologische Nutzen ist unbestritten: diese erneuerbare Energie ist weitgehend CO2-neutral.

Viele schweizerische Biogas- und Kläranlagen produzieren verhältnismässig kleine Mengen an Biogas, fast ausschliesslich für die Stromproduktion. Dabei kann die Abwärme vor allem im Sommer kaum genutzt werden.

Mit der Aufbereitung zu Erdgasqualität ist eine neue, ökologische Alternative zur

Biogasaufbereitung mit integrierter Biomethan-Tankstelle: Schönenwerd (SO).

Stromproduktion entstanden, die die anfallende Abwärme stark verringert.

tungsanlagen zur Netzeinspeisung und als Biogas–Tankstelle.

Wir planen, bauen und betreuen BiogasAufbereitungsanlagen und bieten auch für dieses Segment umfassende Dienstleistungen als «one-stop-shop» an. Dabei setzten wir auf die Membrantechnologie von Evonik Fibres GmbH. Zusätzlich betreiben wir unsere eigenen Aufberei-

EINE REIHE VON VARIANTEN ERFÜLLEN KUNDENBEDÜRFNISSE IN IDEALER WEISE • Die Typen «BlueFEED» bereiten Biogas auf für die Einspeisung ins Erdgasnetz • Die Typen «BlueBONSAI» bereiten Biogas auf zur Betankung von Erdgas / Biogasfahrzeugen • Sie sind modular aufgebaut und ausbaubar für Rohgasmengen bis zu 100 Nm 3 / h.

KONTAKT Apex AG Industriestrasse 31 CH-4658 Däniken Telefon +41 (0) 62 291 26 69

Klärgasaufbereitung mit Gasnetzeinspeisung: Colombier (NE).

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SMART-CITY

LENZBURG WILL «SMART-CITY-LABOR» WERDEN AARGAUER KLEINSTADT PRÄSENTIERT ENDE MAI DIE ONLINE-FACHTAGUNG «CITELLIGENT 2020» Für die Lenzburger Stadtregierung soll «Smart City» bald viel mehr sein als ein blosses Entwicklungskonzept mit progressivem Touch. Es geht darum, Digitalisierungsprojekte zum Vorteil der Bürgerinnen und Bürger zu realisieren. Die Fachtagung «citelligent 2020» vom 28. Mai 2020 soll erste Lösungsvorschläge für konkrete Probleme liefern.

Lenzburgs Wahrzeichen: Infolge Corona-Pandemie findet die Fachtagung «citelligent 2020» nicht im Schloss hoch über der Stadt, sondern online statt.

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hne Corona-Pandemie wäre die imposante Lenzburg Ende Mai Schauplatz der Fachtagung «citelligent 2020» geworden. Im Zeichen der neuen Normalität wird die Tagung termingerecht, jedoch online durchgeführt, mit Stadtammann Daniel Mosimann als Gastgeber. Dass Lenzburg heute konkret in Richtung Smart City unterwegs ist, hat viel mit jener Anfrage durch das Zürcher Beratungsunternehmen savisio AG Ende 2018 zu tun. Ob man denn Interesse hätte an einem Smart-City-Prozess im Rahmen einer Fachtagungsreihe mit «Open-SourceResultaten», die offen gelegt werden. Der Stadtrat sagte zu. Für vier Sachbereiche – Bezahlsysteme, Mobilität, Energie / Umwelt

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und Daten – wurden konkrete «Lenzburger» Problemstellungen erfasst. Mit diesen Problemstellungen setzten sich rund 30 Fachleute aus Industrie und Forschung im Rahmen von Arbeitsgruppen während mehr als einem halben Jahr auseinander.

An der Fachtagung «citelligent 2020» werden die Ergebnisse aus der Vorbereitungsphase präsentiert.

«Auf diese Ergebnisse bin auch ich enorm gespannt», sagt der Lenzburger Stadtammann Daniel Mosimann. Er gehört zwar dem Steuerungsausschuss an, wirkte aber in keiner der Arbeitsgruppen mit. Nach dem Event werden die Lösungen verfeinert und für Umsetzungsprojekte vorbereitet. Diese

«Bin enorm gespannt»: Daniel Mosimann, Stadtammann von Lenzburg.

werden an späteren Anlässen wieder gezeigt. Nicht zuletzt werden Fragen zur gesellschaftlichen Akzeptanz und politischen Umsetzbarkeit zu beantworten sein. Von der Arbeit im Lenzburger «Smart-City-Labor» könnte nicht zuletzt auch der Gemeindeverband Lebensraum Lenzburg-Seetal, den Mosimann präsidiert, profitieren. Das Ziel ist es, eine jährlich wiederkehrende Veranstaltungsreihe zu starten.

BEACHTLICHE RESULTATE IN DER PIPELINE «citelligent 2020» wird am 28. Mai als zweistündige Online-Fachtagung durchgeführt und ausgestrahlt. In mehr als 20 Kurzbeiträgen wird über Projekte, Studien und Pro-

DAS HIGHTECH ZENTRUM AARGAU ALS STÜTZE UND SCHRITTMACHER Das Hightech Zentrum Aargau (HTZ) unterstützt Aargauer KMU durch Innovationsberatung und bei der Suche nach individuellen Lösungen. Der HTZ-Schwerpunkt Energietechnologien und Ressourceneffizienz unter Leitung von Dr. Peter Morf realisiert zusätzlich zur Innovationsunterstützung durch Partnerschaften und Kooperationen besondere Schwerpunktprojekte. Diese decken Themen wie zum Beispiel elektrochemische Speicher, Wasserstoffmobilität oder Smart City ab.

Das Projekt Smart City wird vor allem in Lenzburg vorangetrieben. Zusammen mit Partnern wie der savisio AG wurde die jährlich stattfindende Fachreihe «citelligent» lanciert. Hierbei engagiert sich das HTZ in den drei Themenbereichen Energie und Umwelt, Daten und Mobilität. Im Bereich Energie initiierte, begleitet und finanziert das HTZ eine Machbarkeitsstudie der SWL Energie AG in Lenzburg, an der auch die Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW beteiligt ist. Gegenstand der Studie sind die Chancen von sogenannten Zusammenschlüssen zum Eigenverbrauch und deren optimale Nutzung. Zwei Praktikumsarbeiten, die ebenfalls durch das HTZ initiiert wurden, widmen sich dem Thema Wasserstoff im Gasnetz. Neue und erweiterte Projekte sind schon in Vorbereitung – die Innovation geht voran. Markus Blättler, Geschäftsführer der SWL Energie AG: «Der Nutzeffekt unserer Kooperation mit dem Hightech Zentrum Aargau ist substanziell. Das HTZ unterstützt uns bei der Entwicklung neuer Angebote und begleitet uns als Sparringpartner für neue Ideen. Auch unterstützt uns das HTZ bei der innovativen Umsetzung der künftigen Energiestrategie.»

dukte berichtet. Die Veranstaltung richtet sich an Entscheider und Entscheiderinnen, Fachspezialisten und -spezialistinnen, Projektleiter und Projektleiterinnen der öffentlichen Verwaltungen (Bund, Kantone, Gemeinden) sowie an interessierte Personen aus Forschung, Industrie und von Zulieferern. Ein erstes Highlight wird im Themenblock Zahlsysteme geboten: Christian Wohlwend, Partner der savisio AG, erläutert, wie Digitalisierungstechnik genutzt wird, um verschiedenste Zahlsysteme zusammenzubringen. Zu den spannenden Programmpunkten im Themenblock Daten gehört die Präsentation von Formen der Bürgerpartizipation.

UMSETZUNG DER ENERGIESTRATEGIE Im Themenblock Energie und Umwelt werden Projekte vorgestellt, die vornehmlich vom Hightech Zentrum Aargau (HTZ) und der SWL Energie AG entwickelt und finanziert wurden. Dr. Gianfranco Guidati von der ETH Zürich ist Programmleiter der Joint Activity Scenarios and Modelling (JASM).

Dort werden die neuesten Kenntnisse und Daten zusammengebracht, um Szenarien für die Dekarbonisierung und die Energiestrategie der Schweiz zu simulieren und mögliche Umsetzungswege aufzuzeigen.

In den letzten sieben Jahren wurde in der Schweiz in SCCERs (Swiss Competence Centers of Energy Research) an diversen Themen zur Umsetzung der Energiestra-

tegie geforscht. Hier wurden auch zahlreiche Simulationstools entwickelt und Daten erfasst, um die Modelle immer weiterzubringen. Im Projekt JASM werden all diese Resultate und Modelle zusammengeführt, um eine umfassende Sicht auf die energetische Situation der Schweiz zu erhalten.

Als spannende Premiere führt Guidati vom Energiesystem der Schweiz zu den besonderen Bedingungen und Herausforderungen für Lenzburg.

Zu den interessanten Studienobjekten gehört auch die bestehende Infrastruktur der SWL Energie. Reto Kaufmann von der Hochschule Luzern erläutert, wie sich in der gegebenen Gasinfrastruktur Wasserstoff integrieren liesse und wie entsprechende Businessmodelle gestaltet werden könnten.

Lukas Merz von GeoProRegio macht mit der Augmented-Reality-Technologie die heutige unterirdische Infrastruktur von Wasser, Gas und Strom sichtbar. Die virtuelle Besichtigung vor Ort erleichtert beispielsweise die Planung von Bauvorhaben.

DER STROMHANDEL VON MORGEN Eine weitere Premiere wird von der Virtual Global Trading (VGT) vorgestellt. Das Aarauer Unternehmen zeigt, wie der Stromhandel der Zukunft aussehen könnte und wie es sich in diesem Markt positionieren will. Liechtenstein setzt mit seiner StromGesetzgebung eine neue Marke und wird

Nimmt Fahrt auf: Mobilität sowie Energie / Umwelt sind zentrale Themenfelder von «citelligent 2020».

Vereinfachung wünschbar: Zu den Problemstellungen gehören die unterschiedlichen Bezahlformen für verschiedene städtische Dienstleistungen.

mit VGT kooperieren. Solche Möglichkeiten dürften auch für Schweizer Städte von Interesse sein. Die Digitalisierung eines bestehenden Gebäudeparks steht im Zentrum eines Projekts, das von Matthias Eifert, Geschäftsführer der Zukunftsregion Argovia (ZURA), vorgestellt wird. Dieses Projekt nahm seinen Anfang im Rahmen der Energy Data Hackdays 2019 in Brugg, welche durch Opendata.ch, die ZURA und das HTZ organisiert wurden. Der Prototyp des Gebäudepasses wird von einem erweiterten Konsortium weiterentwickelt. ZURA, HTZ und die Stadt Lenzburg bleiben involviert.

ATTRAKTIVE ELEKTROMOBILITÄT Für einen ebenso interessanten wie spielerischen Abschluss des Themenblocks Energie und Umwelt sorgt ein weiteres Projekt, bei dem Augemented Reality eine Schlüsselrolle spielt. Rajan Wegmann, CEO der Echtzeit GmbH, präsentiert die sharing E-Mobilitätsplattform E-Cargovia. Diese wurde von der ZURA aufgebaut und wird in Kooperation mit der SWL auch in Lenzburg erste Elektromobile zur Verfügung stellen. Die App erlaubt es, per Mobiltelefon oder i-Pad neue Standorte von E-Cargovia zu bewerten. Die App wird auch den Online-Gästen von «citelligent 2020» zur Verfügung gestellt. (pm / rm) Das detaillierte Tagungsprogramm: www.citelligent.ch/fachtagung-online

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E-MOBILITÄT

VIKTOR MEILI AG WIRD FÜR DIE INNOVATIVEN E-KOMMUNALFAHRZEUGE MIT DEM WATT D’OR 2020 AUSGEZEICHNET Bahn frei für die neue E-Generation der Alleskönner!

S

eit mehr als 80 Jahren gibt es das Schweizer Familienunternehmen mit Sitz in Schübelbach, Kanton Schwyz. Pionierarbeit und jahrzehntelange Praxis hat das Unternehmen zu Experten

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für innovative Allrad- und Raupenfahrzeuge und zum Marktführer im Schweizer Kommunalsektor gemacht. Die Erfolgskomponenten? Technisches Know-how, Made in Suisse und Innovationkraft.

Zur Produktpalette mit verschiedensten Kommunal-Fahrzeugen wurde das Programm 2019 mit zwei Elektro-Fahrzeugen ergänzt: dem RETO.e und den BEAT.e.

Beide Fahrzeuge setzen die Spitzenleis-

tungen der bisherigen Fahrzeuge in Sachen Leistung und Ausdauer fort.

KONSTRUIERT, UM AUSSERGEWÖHNLICHES ZU LEISTEN 365 Tage im Jahr, im Winter wie im Sommer, bei Regen, Sturm und Schnee – der Meili Alleskönner in den Versionen Motor- oder E-Fahrzeuge beeindruckt durch Leistungsstärke, Integration und Vielseitigkeit, was den steigenden Anforderungen in Städten und Kommunen optimal entgegen kommt.

DIE INNOVATIVSTEN GERÄTETRÄGER DES ALPENRAUMS, NUN AUCH IN DER E-VERSION Schwerarbeiter, Wegbereiter, Sauberkünstler, Alleskönner – die neue Generation der Meili-Geräteträger wurde konstruiert, um größte Herausforderungen zu meistern.

Robust, kraftstrotzend und wendig zugleich vereinen sie die besten Eigenschaften und Funktionen moderner Fahrzeugtechnologie.

WINTERDIENST In tiefschwarzer Nacht, bei stürmischen Schneeböen und bei klirrender Kälte sind die Meili Kommunalmaschinen im Räum- und Streudienst, als Schneepflug oder Frässschleuder im Einsatz. Und das ganz ohne Probleme: Die optimale Traktion und der permanente Allradantrieb garantieren die volle Kontrolle auf glattem Untergrund. Zudem: die wärmegedämmte Fahrzeugkabine mit der großflächigen, beheiz­baren Windschutzscheibe bietet auch noch bei Temperaturen bis zu -30 °C angenehmen Komfort.

SOMMERDIENST Meili-Alleskönner mähen Böschungen und Seitenstreifen, mulchen Wiesenflächen, fräsen Grabensohlen, pflegen Buschwerk und Gehölz, schneiden zugewachsene Wege frei und ermöglichen durch die große Ladefläche auch den direkten Abtransport des Geästs. Flexibel einsetzbar reinigen die Meili-Kommunalfahrzeuge verschmutzte Fahrbahnen, Leitplanken und Tunnelwände mit einer Wendigkeit und Kompaktheit, mit der sie auch in engen Innenstadtstraßen punkten. Der Geräteträger kann eine Vielzahl von Apparaturen aufnehmen: z.b. auch ein heckseitiges Mähgerät oder ein Hochdruckreinigungsgerät kann verwendet werden.

SONDEREINSÄTZE Auch als robuste Absetz- oder Abrollkipper kommen die kommunalen MEILIAlleskönner zum Einsatz. Beinahe mühelos ziehen sie Anhänger, lassen sich mit einem Kran ausstatten und bieten bei alledem hohen Fahrkomfort und hohe Sicherheit. Meili Qualitätsfahrzeuge zeichnen sich durch ihre Vielseitigkeit, Effizienz und Höchstleistungen aus. Ausserdem werden auf Kundenwunsch Spezialfahrzeuge maßgefertigt.

IMMER SCHON EINEN SCHRITT VORAUS Vor etwa zehn Jahren wurde der Viktor Meili AG bewusst, dass Dieselfahrzeuge im urbanen Gebiet weder nachhaltig noch zukunftsfähig sind, und so begann die Entwicklung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Aber der Einbau eines E-Motors reichte dafür bei weitem nicht aus. Die Vorteile des E-Antriebs kamen erst dann voll zur Geltung, wenn Motor, Getriebe und Achsen ein genau aufeinander abgestimmtes System bilden.

Ein E-Kommunalfahrzeug ist im Unterhalt wesentlich günstiger. Bezogen auf einen durchschnittlichen Einsatz spart man mit dem E-Kommunalfahrzeug in 10 Jahren über CHF 100’000 an Treibstoff- und Wartungskosten und etwa 220 Tonnen CO2.

Schlagende Argumente von einem passionierten Fahrzeugbauer, der, wie er sagt, zwar «Diesel im Blut» hat, aber in den Elektroantrieb verliebt ist.

Die erwartete Lebensdauer des Fahrzeuges liegt bei ca. 20 Jahren. Die Batterie

reicht im Winterdienst für 8 bis 10 Stunden und kann – wenn notwendig – mit einer Schnellladung in der Mittagspause wieder aufgeladen werden. Viele gute Gründe also für den Wechsel von Schadstoffausstoss auf emissionslos.

WATT D’OR 2020 Und der Einsatz von MEILI hat sich ausgezahlt! Das Bundesamt für Energie hat die Elektro-Kommunalfahrzeuge mit dem Watt d’Or 2020 ausgezeichnet. Dieser Preis wird seit 2006 jedes Jahr für innovative Projekte und Konzepte vergeben, welche die Energiezukunft der Schweiz verbessern. MEILI freut sich über diese wertvolle Auszeichnung, die jahrelange Entwicklungsanstrengungen belohnt hat.

KONTAKT Viktor Meili AG Hauptsitz Brestenburgerstrasse 6 CH-8862 Schübelbach Telefon +41 (0) 55 225 01 01 info@meiliswiss.com Viktor Meili SA Les Carrières du Lessus 3 CH-1867 St.-Triphon Telefon +41(0) 273461668 fr@meiliswiss.com www.meiliswiss.com

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E-MOBILITÄT

CLEVERE, ERGONOMISCHE UND UMWELTFREUNDLICHE LÖSUNGEN VON ECKOLD Sei es für Facility Management, Mobilen Service, Werkhöfe, oder ganz einfach praktische und effiziente Hilfsmittel für die verschiedensten Zwecke, ECKOLD aus dem Churer Rheintal bietet viele nützliche Lösungen.

ELEKTROSCHLEPPER UND ELEKTROFAHRZEUGE FÜR DIE INTERNE LOGISTIK… Container aus der Tiefgarage oder über das Betriebsgelände schleppen, Anhänger ohne Zugfahrzeug ziehen oder auf engem Raum präzise rangieren, dafür gibt es Elektroschlepper. Die Last wird einfach angehängt. Je nach Gewicht, das bewegt werden soll, seien es nur ein paar 100 kg,

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oder mehrere Tonnen, gibt es das geeignete Gerät. Der Bediener läuft mit dem Gerät mit und lenkt einfach, ergonomisch und sicher über die Deichsel, wo die Bedienknöpfe integriert sind. Verschiedene Kupplungssysteme sind erhältlich, und natürlich auch für PW-Anhänger. Bei grösseren Stützlasten können die Schlepper mit einer hydraulischen Hebeeinrichtung ausgerüstet werden. Francesco Foti, Kun-

denberater im Aussendienst bei ECKOLD bestätigt, dass sich die Elektroschlepper bei Immobilienverwaltungen und Werkhöfen immer grösserer Popularität erfreuen. «Die Geräte erlauben ergonomisches und effizientes Arbeiten und bestechen durch ihre Wendigkeit und präzises Manövrieren. Und mit dem umweltfreundlichen Elektroantrieb entsprechen sie dem Zeitgeist. Wir finden für die Kunden immer eine passende

E-MOBILITÄT Lösung. Hierfür habe ich Vorführgeräte, mit denen ich bei Kunden Vorführungen und Tests machen kann», berichtet Foti mit etwas Stolz. «Und wenn der Facility-Manager so einen Elektroschlepper im Winter für die Schneeräumung einsetzen möchte, kann ein Schneepflug angebaut werden. So kann man leise und ohne Geknatter eines Benzinmotors frühmorgens das Wohnquartier räumen, ohne die Bewohner aus dem Schlaf zu reissen», ergänzt Francesco Foti.

Neben Elektroschleppern bietet ECKOLD eine ganze Palette weiterer Elektrogeräte, mit denen Personen, Lasten und Güter auf Werkhöfen, Firmengeländen und Privatgrund befördert werden können. Meist fahren die Mitarbeiterin oder der Mitarbeiter mit dem Fahrzeug mit, und die Güter werden auf dem Gerät mitgeführt oder auf einem Anhänger oder im Container befördert. Den Anwendungsmöglichkeiten sind keine Grenzen gesetzt. So gibt es beispielsweise Fahrzeuge mit spezieller Ausrüstung für Putz-Equipen, für Mechaniker, für die interne Postverteilung, oder ganz einfach ausgerüstet mit verschiedenen Körben oder Kisten, um die verschiedensten Güter auf dem Gelände von A nach B zu bringen.

… UND AUF ÖFFENTLICHEN STRASSEN Wenn es vom Betriebsgelände herunter auf die öffentliche Strasse gehen soll, bietet ECKOLD neu auch die modularen Elektrofahrzeuge von vRbikes an. Die Version vR3 für den Kommunaleinsatz eignet sich hervorragend für Arbeiten wie Vorwischen, Grünzeug-Transporte, Transporte von Reinigungs-Equipment, Entleerungstouren von Robidog Boxen oder für die Abfallentsorgung, wie sie in den Städten, Gemeinden, auf Camping-Plätzen, in Parks oder auch in Zoos anfallen. Modular bedeutet: unterschiedliche Transportbehälter für unterschiedliche Einsatzzwecke. Der gleichen Konzeptphilosophie folgt das Anhängersystem, der CARRY. Dieser basiert auf einem Grundmodul, welches mit einem Standard-KommunalAufbau oder massgeschneiderten, kundenspezifischen Lösungen versehen werden kann. vRbikes.ch AG ist seit 2011 erfolgreich auf dem Markt und wird zu Recht als swiss, smart und advanced wahrgenommen.

ALUCA FAHRZEUGEINRICHTUNGEN MIT 8 JAHREN GARANTIE Als Pionier für Fahrzeugeinrichtungen komplett aus Aluminium verfügt ALUCA über

umfassende Erfahrung mit einem Werkstoff, der nicht nur leicht, sondern auch widerstandsfähig und langlebig ist. Von der Qualität seiner Einrichtungen und deren Stabilität überzeugt, gewährt ALUCA eine einzigartige 8-jährige Premium-Garantie. Der Kunde profitiert dabei auch vom geringen Gewicht der Einrichtung und somit von einem verringerten Kraftstoffverbrauch und einer erhöhten Nutzlast.

ALUCA Fahrzeugeinrichtungen sind zudem crashgeprüft.

Die gesamte Fahrzeugeinrichtung wird individuell konfiguriert und produziert.

Die Spezialisten von ECKOLD stehen den Kunden mit ihrer Erfahrung und ihren guten Tipps, sei es bei cleveren Sonderlösungen, Zubehör oder Vorschlägen zu Ladungssicherung, zur Seite. Bei Verwendung einer «Dimension 2» Lösung bleiben Werkzeuge, Ersatzteile, Kleinteile und sonstige Utensilien jederzeit ergonomisch zugänglich, während auf der Ladefläche darüber grössere und sperrige Güter transportiert werden können. Diese überlangen Schubladen, die ausserhalb des Fahrzeuges beladen und entladen werden können, erlauben eine Flächenlast bis zu 80 kg. Ladeboden bzw. Deckplatte darüber sind bis zu 700 kg belastbar. So kann der Kunde seine grossen Transporter durch kompaktere Stadtflitzer ersetzen, ohne seine Transportmöglichkeiten einzuschränken. Für einfache Lösungen führt ALUCA auch ein Sortiment an preisgünstigen Standardmodulen. Viele Kommunen, Industrielle Betriebe, Bauämter und Polizeikorps in der ganzen Schweiz schwören auf die Einrichtungen von ALUCA. ECKOLD ist Generalimporteur von ALUCA für die Schweiz und das Fürstentum Liechtenstein und verfügt über ein flächendeckendes Netz an 25 zertifizierten Partnern für den fachgerechten Einbau der Einrichtungen. Sollte die ALUCA Fahrzeugenrichtung nach Ablauf der 8-jährigen Premium-Garantie und weiteren Jahren im Einsatzes nicht mehr weiterverwendet werden, so kann das Aluminium als wertvoller Rohstoff zu 100 Prozent wiederverwertet werden.

Die ECKOLD AG im bündnerischen Trimmis ist seit Jahrzehnten ausgewiesener Spezialist für Fahrzeugtechnik in der Schweiz.

Das erfahrene Beraterteam aus der 50-köpfigen Belegschaft ist in der ganzen Schweiz stationiert und unterstützt die Kundschaft, die passende und bedürfnisgerechte Lösung zu finden.

KONTAKT ECKOLD AG Rheinstrasse 8 CH-7203 Trimmis Telefon +41 (0) 81 354 12 50 verkauf@eckold.ch www.eckold.ch

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AUS- UND WEITERBILDUNG

DIE ENERGIEZUKUNFT BRAUCHT FACHPERSONEN Krisen schärfen den Blick fürs Wesentliche, gerade bei der jungen Generation mit Zukunftsaussichten.

In diesen Wochen lernen wir als Gesellschaft zu unterscheiden, was systemrelevant ist und was nicht. Energie ist schon seit jeher unverzichtbar für unseren Lebensstil und wird es auch bleiben.

Bereits vor vier Jahrzehnten wurde dies offensichtlich, als in der Zeit der Ölkrise das öffentliche Leben ebenfalls weltweit stockte. Obwohl Erdöl seit anderthalb Jahrhunderten der dominante Motor der globalen Energieversorgung ist, sind heute die potentesten Ölkonzerne angezählt. Alle Ölstaaten haben Probleme und die Fracking-Firmen in den USA gehen in die Insolvenz. Auch die einst so selbstbewusste Nuklearindustrie ist wirtschaftlich ohne Perspektive. Dies sind klare Zeichen für den irreversiblen Wandel, den es in der Wirtschaft schon immer gegeben hat und ihn auch in der Energiewelt gibt. Die aktuellen Rahmenbedingungen haben den jeweiligen optimalen Energietechnologien zum Durchbruch verholfen.

Prof. Dr. Franz Baumgartner leitet den Studiengang Energie- und Umwelttechnik an der School of Engineering der ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, in Winterthur

Die Bilder zeigen den Wandel in der Energiewelt in verschiedenen Sektoren.

NICHT IRGENDWANN, SONDERN JETZT Heute steigen die Temperaturen ins Unerträgliche. Die globale Durchschnittstemperatur ist in den letzten vier Jahrzehnten um ein Grad gestiegen. Die Prognosen eines weiteren Anstiegs um mindestens zwei Grad bis 2050 sind katastrophal und stellen so eine unverrückbare Rahmenbedingung des Handelns dar. Wenn 2050 der Nordpol zeitweise eisfrei sein wird und in der Schweiz

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keine Winterskiferien mehr möglich sein werden, kann niemand mehr den Klimawandel leugnen. Hatte man dies im letzten Jahrhundert noch mit dem Griff in die Marketingkasse der profitierenden Energiegiganten zerstreuen können, ist dies heute wegen der Evidenzen nicht mehr möglich. Die Jungen erkennen dies klar und machen von ihrem politischen Recht lautstark Gebrauch, da es uns Alten schwerfällt, die Risiken des Wandels zu akzeptieren. Die nächste Generation

möchte sich aber nicht um ihre Chancen beraubt wissen, die Energiezukunft eigenverantwortlich zu gestalten – und zwar nicht irgendwann, sondern jetzt.

FACHEXPERTISE IM STUDIUM ERWERBEN Nicht nur an der ZHAW haben wir es uns zur Aufgabe gemacht, mit dem Studiengang Energie- und Umwelttechnik die nächste Generation mit der nötigen Fachexpertise

AUS- UND WEITERBILDUNG zu ermächtigen, diese Energiewende ordentlich umzusetzen. Hat meine Generation die Blase der CO2-Emission miterlebt, haben die Jungen die wirtschaftliche Chance bis 2050, die CO2-freien Lösungen zu realisieren. Es ist ein komplexes Vorhaben und kann nicht einfach aus dem Fortschreiben der alten Elektrotechnik- oder Maschinenbau-Kenntnisse wie in den letzten Jahrzehnten bewerkstelligt werden. Es sind aus unserer Überzeugung die folgenden drei Pfeiler entscheidend für den Erfolg und damit

auch prägend für den Studiengang Energie- und Umwelttechnik: •

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•

Installation der notwendigen Stromerzeugungskapazitäten aus Erneuerbaren Quellen Verschmelzung der elektrischen Welt mit den thermischen Maschinen Beachtung der Rahmenbedingungen des nachhaltigen Wirtschaftens

War in den letzten Jahren noch ein Pioniermarkt zu bedienen, der vieles aufgenommen

hat, wenn nur «Solar» darauf stand, so ändert sich dies nun. Technisch tadellose Lösungen, die die wirtschaftlichen Versprechen einhalten, können heute nicht mehr allein mit einem bunten Marketing ohne tiefes technologisches Verständnis realisiert werden. Der Wettbewerb wird härter.

Daher setzten wir in unserer Ausbildung wie andere auch auf Mathematik, Physik, technische Grundlagen der Thermodynamik und Elektrotechnik, aber auch Solartechnik und Netze, ob elektrisch oder thermisch. Das Arbeiten in unseren

So könnte der Weg der Schweiz von der fossilen in die erneuerbare Energiewirtschaft aussehen.

Einer der zentralen Motoren der Energiewende ist die Installation von Solarmodulen, die in der Schweiz in diesem Jahrzehnt auf mehr als ein Modul pro Kopf alle zwei Jahre zunehmen wird.

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AUS- UND WEITERBILDUNG hochmodernen elektrischen wie auch thermischen Energielaboren in Winterthur ist ein zentrales Element, um Fachexpertise zu erwerben. Wenn unsere Absolventinnen und Absolventen künftig verantwortlich sind für die Realisierung eines städtischen Nachwärmenetzes, welches gekoppelt ist mit grossen Wärmepumpen und grossen Photovoltaik-Dächern, können sie auch auf das wirtschaftliche Wissen und die Kenntnisse um die Nachhaltigkeitskennzahlen aus dem Studium zurückgreifen.

LÖSUNGEN SELBST IN DIE HAND NEHMEN In der Energiebranche wissen wir sehr gut, dass der alleinige Ruf nach Digitalisierung hier zu kurz greift und ohne relevante Investitionen in Hardware eine gesicherte Energieversorgung der Zukunft nicht erreicht werden kann. Zuerst muss der notwendige Strom erneuerbar erzeugt werden, bevor wir ihn speichern oder intelligent steuern können. Genügende Mengen an erneuerbaren Strom

im Land zu produzieren, hat höchste Priorität und wird nur von denen in Frage gestellt, die den Status Quo möglichst lange retten wollen. Dass viel Kapital gierig bereitsteht, um in den nächsten Jahrzehnten auch in diesem Sektor die Renditen abzuholen, zu allererst von den grossen IT-Plattformen aus dem Ausland, ist allen bewusst. Aber was nützt es dem Land, was nützt es der Bevölkerung, wenn es schlussendlich nur um günstige und zielgenaue Werbeeinschaltungen geht. Wir sollten diese Lösungen selbst in die Hand nehmen und auch davon selbst profitieren.

Das Stimmvolk hat sich 2017 für die neue Energiewelt entschieden, die der Bundesrat «Energiestrategie 2050» nannte: Mehr Erneuerbare Energien, mehr Energiesparen und die alte Energiewelt so schnell wie möglich zurückfahren. Seither wird Jahr für Jahr etwa ein Solarmodul pro Kopf zur Stromproduktion in der Schweiz installiert und so aktuell etwa vier Prozent der Stromerzeugung gestemmt. Wir müssen aber noch mehr installieren, damit der zusätzliche Strombedarf für die Wärmepumpen und der Ladestrom der wachsenden Elektromobilität gedeckt werden kann.

Jene Fachexpertise wird zukünftig immer stärker gefragt sein, die die aktuellen elektrischen und thermischen Energietechnologien überblickt und einsetzen kann und mehr ist als ein gängiges Projektmanagement. Sie garantiert die technischen und wirtschaftlichen Synergien für den Kunden von der erneuerbaren Erzeugung hin zur Energie / Kälteversorgung bis zur Versorgung der elektrischen Mobilität. Ein fundiertes Studium ist da der beste Grundstock.

WEITERE INFORMATIONEN www.zhaw.ch/de/engineering/studium/bachelorstudium/energie-und-umwelttechnik/

KONTAKT Franz Baumgartner, Studiengangleiter EU ZHAW School of Engineering Technikumstrasse 9 CH-8401 Winterthur Telefon +41 (0) 58 934 72 32 Oben rechts das elektrische IEFE Energielabor mit Leistungselektronik und Batteriespeicher und unten das thermische IEFE Kältelabor an der ZHAW in Winterthur.

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bauf@zhaw.ch www.zhaw.ch/=bauf

AUS- UND WEITERBILDUNG

HERAUSFORDERUNGEN DES TRANSFORMATIONSPROZESSES IM ENERGIESEKTOR D

ie Schweizer Energiebranche sieht sich zunehmend externen und internen Zwängen ausgesetzt, welche eine Transition der Branche und des Marktes erforderlich machen. Diese Zwänge lassen sich unterschiedlich kategorisieren: politische und formale Faktoren wie die Ziele der Energiestrategie 2050 oder auch gesamteuropäische Massnahmen im Energiesektor, konsumentenbezogene Faktoren wie die Herausforderung der (weiteren) Liberalisierung oder die steigende Anzahl an Prosumenten, sowie technische Faktoren wie der aktuelle Zustand des Stromnetzes oder die Eignung unterschiedlicher Energiegewinnungstechnologien im Kontext der Schweiz.

Obwohl ein Transitionsprozess (TP) als notwendig erscheint, um die Energiebranche in einen Zustand zu bringen, in welchem sie den Faktoren besser begegnen und die unterschiedlichen Vorgaben und Erwartungen besser erfüllen kann, ist es bei weitem nicht klar, wie ein solcher Prozess ablaufen sollte bzw. wie der zu erwartende Endzustand aussieht. Die Forschung zeigt mögliche Szenarien auf, welche zwar Extremfälle darstellen, aber durchaus als potenzielle Zukunftsszenarien für die Schweiz gesehen werden können: ein hoch zentralisiertes Netzwerk, in welchem Energie über lange Distanzen transportiert wird (Super-Grid), ein «smartes» System, in welchem flexible Netzwerke, Sektorkopplung und IT-Lösungen ein hohes Mass an Flexibilität und Partizipation von z.T. auch branchenfremden Akteuren ermöglichen (Smart-Grid) sowie ein vollkommen dezentralisiertes Netzwerk, in welchem Energieproduktion und -konsum lokal stattfindet und eine Mehrzahl von Akteuren nicht mehr miteinander vernetzt sind (Off-Grid)). Während die letztere Variante basierend auf dem gegenwärtigen Zustand des Schweizer Energiesystems nicht als realistisch anzusehen ist, stellen sowohl Super-Grid als auch Smart-Grid mögliche Transitionsund Zukunftsszenarien dar. In beiden Fällen

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AUS- UND WEITERBILDUNG

NÄCHSTE KURSE AM IIMT Basics of Accounting: 02. – 03.06.2020 Foundations of Finance: 04. – 05.06.2020 Current Topics in Finance: 09. – 10.06.2020 FinTech & Risk Management: 16. – 17.06.2020 Monte Carlo Simulation: 23. – 24.06.2020 Management Control Systems: 25. – 26.06.2020 Digital (R)evolution: 01. – 02.09.2020 Cyber Security: 03. – 04.09.2020 IT-enabled Business Model Innovation: 08. – 09.09.2020 Managing Technochange: 10. – 11.09.2020 Big Data & Interactive Systems: 15. – 16.09.2020 Corporate Communication: 17. – 18.09.2020 Entdecken Sie die Vielfalt der iimt Lehrgänge unter www.iimt.ch Anmeldung und Informationen unter www.iimt.ch erhältlich

ist jedoch ein TP mit einigen Herausforderungen und Barrieren verbunden.

Die Schweizer Energiebranche als soziotechnisches System (ST-System) im Kontext der Transitionsforschung setzt sich aus den Grundkomponenten Technologien und Infrastrukturen, Wissen, Akteure und Institutionen zusammen. Akteure sind in diesem Verständnis sowohl Unternehmen als auch (End-)Nutzer, welche im Rahmen sozialer Netzwerke sowie auf formalisierte (Verträge) und nicht-formalisierte Weise verbunden sind. Institutionen umfassen Normen, Gesetze, sonstige Regelwerke und auch nicht kodifizierte Verhaltens- und Handlungsregeln, während sich Wissen sowohl auf die Nutzung als auch auf die Weiterentwicklung der Technologien und Infrastrukturen bezieht. Abhängig vom gewählten Zukunftsszenario muss in jeder dieser Grundkomponenten ein mehr oder weniger intensiver TP stattfinden, um das System in eine Konfiguration zu bringen welche dem gewünschten Endzustand entspricht.

Für das Szenario Super-Grid wäre eine verstärkte Zentralisierung der Branche notwendig, wobei die gegenwärtige Hetero­ genität des Systems verringert werden müsste. Bezogen auf die Komponente Akteure wäre ein Trend entweder in Richtung von Zusammenschlüssen kleinerer Industrieakteure (Stadtwerke, kleine Energieversorger) oder in Richtung der zunehmenden Dominanz einiger weniger grosser EVUs durch Übernahmen denkbar. Auf der Seite der Endverbraucher würde die Rolle von potenziellen Prosumenten in den Hintergrund rücken; Herausforderungen wären in Form von Zen-

tralisierungswiderständen bzw. Forderungen nach mehr Transparenz und Flexibilität von Seiten der EVUs denkbar. Die materiellen, technologischen Komponenten des Systems müssten in Richtung einer grösseren Zentralisierung sowie des effizienten und resilienten Transfers von Energie von grossen Kraftwerken hin zu den Verbrauchern entwickelt werden, wobei zentralisierte Managementansätze sowie Koordination beim Netzwerkmanagement nötig wären. Im Rahmen der Fokussierung auf wenige grosse Energieerzeuger sowie der existierenden gesetzlichen Vorgaben würde sich des Weiteren die Frage stellen, welche Arten von nachhaltiger, erneuerbarer Energieerzeugung innerhalb der geographischen und wirtschaftlichen Grenzen der Schweiz denkbar wären. Im Rahmen dieser Diskussion müssten unter Umständen auch Fragen über eine etwaige Weiterentwicklung der kernkraftbasieren Kapazitäten oder über die Abhängigkeit der Schweiz von Nachbarstaaten (insbesondere im Fall von transnationalen / kontinentalen Super-Grids) gestellt werden.

Für das Szenario Smart-Grid hingegen, würden die Herausforderungen in den Bereichen einer verstärkten Dezentralisierung, der Sektorkopplung an andere ST-Systeme wie zum Beispiel das Transportsystem sowie der verstärken Einbindung von Nutzern, insbesondere Prosumenten, liegen. Eine verstärkte Dezentra­lisierung würde sich dabei sowohl im Bereich der Technologien und Infrastrukturen auswirken, wo unter anderem Netzwerke in Richtung von bidirektionalen Energietransfers ausgebaut werden müssten, als auch im institutionellen Bereich, wo

die Schaffung von Grundlagen für eine weitere Liberalisierung des Energiemarktes sowie die Schaffung eines institutionellen Rahmens für Prosumenten zentral wären. Durch die sektorale Kopplung wäre es auch notwendig, geltende Regelungen für unterschiedliche Systeme zu koordinieren bzw. verstärkt sektorübergreifende Regelwerke zu erschaffen.

Eine zentrale Herausforderung einer SmartGrid-Transition wäre u.a. die verstärkte Inklusion von IT-Lösungen auf institutioneller und technischer Ebene, da diese für einen erfolgreichen Betrieb dezentralisierter, Prosumenten-basierter Energienetze von zentraler Bedeutung sind.

Das iimt der Universität Freiburg, ist ein führendes Schweizer Kompetenzzentrum im Bereich Management der Technologie und bietet neben innovativer Forschung auch exzellente Weiterbildung an.

KONTAKT iimt Universität Fribourg Bd de Pérolles 90 CH-1700 Fribourg iimt@unifr.ch www.iimt.ch

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Die Weiterbildung vermittelt topaktuelle Themen.

MIT ENERGIE IN DIE ZUKUNFT – AUSBILDUNG IM WANDEL Das Weiterbildungsangebot der NTB Hochschule für Technik Buchs wird den Herausforderungen der Zeit gerecht, sei es Digitalisierung der Energietechnik, oder Nachfrage nach international anerkannten Studienabschlüsse – trotz Coronakrise.

D

ie NTB bietet seit 2007 den berufsbegleitenden Studiengang «Master of Advanced Studies (MAS) in Energiesysteme» an. Er setzt sich aus einzelnen Zertifikatskursen «Certificate of Advanced Studies (CAS)» zusammen. Die technische Tiefe und der Praxisbezug stehen im Vordergrund. Der Weiterbildungsstudiengang richtet sich an Ingenieure und Techniker mit mehrjähriger Berufserfahrung.

Sie können ihre Fachkenntnisse vertiefen oder sich beruflich neu in Richtung erneuerbare Energien und Energieeffizienz orientieren. Für die Zulassung zum MAS wird ein Abschluss einer Hochschule oder einer höheren Fachschule vorausgesetzt.

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BEWÄHRTES ANGEBOT Der «Klassiker» im Angebot der NTB ist der «CAS Wärmepumpen / Kältetechnik». Er startete im Februar 2020. Aufgrund der Corona Massnahmen wurde der Kurs im laufenden Betrieb auf «Distance Learning» umgestellt, d.h. der Präsenzunterricht wurde vollständig durch Videoaufzeichnungen und Konferenzschaltungen ersetzt. Dies ermöglichte den Studierenden trotz der schwierigen Situation den Kurs erfolgreich abzuschliessen. Die Flexibilisierung des Unterrichts wurde von den Studierenden sehr geschätzt.

Der Kurs ist mit seiner fachlichen Tiefe ein einzigartiges Produkt in der Schweizer Wei-

terbildungslandschaft. Der Kurs widerspiegelt die Kernkompetenz des Instituts für Energiesysteme, dem auch das Wärmepumpen-Testzentrum WPZ angehört. Ziel ist es, den Kursteilnehmern das theoretische und praktische Rüstzeug mitzugeben. Damit können sie auch komplexe Wärmepumpen beziehunsgweise Kältetechnikanlagen auslegen und in ein Gesamtsystem integrieren. Der «CAS Erneuerbare Energien» vermittelt einen Überblick über die Energieproduktion aus erneuerbaren Quellen und die effiziente Nutzung der Energie. Der Kurs wird im Herbstsemester 2020 durchgeführt.

Im «CAS Elektrische Energiesysteme» wird auf aktuelle Fragestellung der dezentralen

AUS- UND WEITERBILDUNG Versorgung eingegangen. Die technisch vertiefenden CAS werden durch den «CAS Energie und Wirtschaft» abgerundet. Hier werden betriebs- und volkswirtschaftliche Aspekte des Energiebereichs behandelt.

Dies gewährt eine umfassende Ausbildung.

Der Kurs vermittelt wirkungsvolle Instrumente aus der Managementlehre. Ingenieure und Ingenieurinnen werden damit auch auf Führungspositionen vorbereitet.

DIGITALISIERUNG DER ENERGIETECHNIK Der «CAS Energie digital» ist der neueste Kurs im Angebot der NTB. Er wurde vor zwei Jahren eingeführt. Damit wurde das Studienangebot an aktuelle Marktbedürfnisse angepasst. Der Kurs wurde bereits zweimal erfolgreich durchgeführt, und er wird im Herbst wieder angeboten. Dieser Kurs wird der fortschreitenden Digitalisierung im Energiebereich gerecht. Sie führt zu einer stärkeren Vernetzung von Anlagen, Geräten und Komponenten. Je mehr Energie wetterabhängige Solar- und Windkraftanlagen liefern, umso wichtiger wird es Nachfrage und Angebot von Energie aufeinander abzustimmen. Anlagen und Geräte können somit effizienter bewirtschaftet werden. Das breite Erfassen von Daten mit Sensoren ermöglicht es, Prozesse zu überwachen. Die unterschiedlichen Erzeuger, Speicher und Verbraucher werden eng miteinander verbunden, gemeinsam optimiert und die Gesamteffizienz gesteigert.

Der Kurs umfasst die Themenfelder Energiedatenerhebung, Datenübertragung, Datenanalyse und deren Nutzung in Applikati-

onen. Im Kurs werden dem Ingenieur und der Ingenieurin die Informatik nähergebracht.

INTERNATIONALER STUDIENABSCHLUSS M.ENG. Die Nachfrage nach hochwertigen international anerkannten Studienabschlüssen hat sich in den letzten Jahren verstärkt. Die NTB und die Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten sind nun eine schweizweit einzigartige Kooperation in der berufsbegleitenden Energiemasterausbildung eingegangen. Die Kooperation eröffnet den Studierenden eine Perspektive, die über den Schweizer MAS-Abschluss

hinausgeht. Studierende des Masterstudiengangs «MAS Energiesysteme» der NTB können in den Masterstudiengang «Energiesysteme und Energiewirtschaft» der Hochschule Kempten einsteigen, vorausgesetzt, sie verfügen über einen «Bachelor of Science» Abschluss. Sie können so den international anerkannten Abschluss «Master of Engineering (M. Eng.)» erlangen.

STARTTERMINE CAS Erneuerbare Energien: September 2020 CAS Energie Digital: September 2020 CAS Elektrische Energiesysteme: Februar 2021 CAS Energie und Wirtschaft: September 2021 CAS Wärmepumpen/ Kältetechnik: Februar 2022 Weitere Informationen: www.ntb.ch/energiemaster

KONTAKT NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB Campus Buchs Werdenbergstrasse 4 CH-9471 Buchs Telefon +41 (0) 81 755 33 11 Aufbau der beiden Masterstudiengänge «MAS und M. Eng.»

office@ntb.ch www.ntb.ch

Ausgabe 1 / 2020 // Seite 59

IMPRESSUM & VORSCHAU

VORSCHAU DIE NÄCHSTE AUSGABE ERSCHEINT ENDE OKTOBER 2020 Folgende Schwerpunkte stehen auf unserer Agenda:

Energielösungen

Mobilität

Aus- und Weiterbildung

Herausgeber rundschauMEDIEN AG St. Jakob-Strasse 84 CH-4132 Muttenz / Basel Telefon +41 (0) 61 335 60 80 Fax +41 (0) 61 335 60 88 info@rundschaumedien.ch www.rundschaumedien.ch Mitglied der Geschäftsleitung Tibor Müller t.mueller@rundschaumedien.ch Boris Jaeggi b.jaeggi@rundschaumedien.ch Projektleitung & Chefredaktion Roland Baer r.baer@rundschaumedien.ch

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Leitung Produktion & Grafik Emma Schaub e.schaub@rundschaumedien.ch Aboservice info@rundschaumedien.ch Autoren Christian Zortea-Soshko Benedikt Vogel Roland Baer Max Räb Franz Baumgartner Pierre Schoeffel Ulrike Grossner Peter Morf Ruedi Mäder Titelbild Energie 360°

Sicherheit

Bilder Benedikt Vogel Viola Becattini MAN Energy Schweiz AG SUPSI T. Ziemann ETH Zürich Y. Ju LAMD Stadt Lenzburg SWL Energie AG Lenzburg Grafiken AA-CAES-G2G Benedikt Vogel Jared Garrison Alexander Fuchs Philipp Roos Andreas Haselbacher NTB

LAMD BFE Jahresabo Zwei Ausgaben CHF 19.– Einzelpreis CHF 10.– info@rundschaumedien.ch ISSN: 2296-7567 Wiedergabe von Artikeln und Bildern auszugsweise oder in Ausschnitten, nur mit ausdrücklicher Genehmigung der Redaktion. Für unverlangte Zusendungen wird von der Redaktion und dem Verlag jede Haftung abgelehnt.

# l af ren c hvo dk a

E le va t i ng the ord i nar y t o e xtra ord i na ry. w w w . l a f r e n c h v o d k a . c o m La Fre nc h Vo dk a e nco u ra ge s re spo nsi b l e d ri nki ng.

Was hat ein Bügeleisen mit unserer Energiezukunft zu tun?

Gas ist fortschrittliche Energie. Denn Erd- und Biogas sind klimaschonend und vielseitig einsetzbar. Zum Beispiel bei einer Wärme-Kraft-Kopplungsanlage, die energieeffizient mit Gas betrieben wird und dabei nicht nur Wärme, sondern gleichzeitig auch Strom für den Haushalt produziert. Und so wird mit Gas selbst Ihr Bügeleisen Teil der Energiezukunft. Wie einfach auch Sie Teil der Energiezukunft werden, erfahren Sie auf gazenergie.ch Je mehr man darüber weiss, desto mehr macht es Sinn.