Neue Energietechnologien zwischen Utopien, Visionen und dem Schweizer Stromalltag Dr. Walter Steinmann Direktor Bundesamt für Energie BFE 14. Mai 2009
Organisation der Energieforschung der Schweiz Schweizer Bundesrat Commission fédérale pour la recherche énergétique (CORE) Bundesamt für Energie (BFE) Konzept 2008 11 ETH-Bereich Fachhochschulen Universitäten SBF, KTI Forschungsprogramm Nr. 1 Netze Elektrizitätstechnologien und -anwendungen Wind Energiewirtschaftliche Grundlagen Wasserkraft Forschungsprogramm Nr. 25 Begleitgruppe Netze ETH Zürich HES-SO Fribourg Swissgrid AG BKW FMB Energie AG EWZ Städtische Werke Grenchen Siemens (Schweiz) AG ABB Switzerland Ltd Landis+Gyr AG Quelle: BFE 2
Forschungsprogramme Programme Budgets Erneuerbare (10 kchf / 39 MCHF) Biomasse Holz Wasserstoff Fotovoltaik Solarwärmenutzung Geothermie Wind Industrielle Solarenergienutzung Wasserkraft Kerntechnik (0,2 kchf / 52 MCHF) Regulatorische Sicherheitsforschung Kerntechnik und Nukleare Sicherheit Kernfusion Nukleare Entsorgung Energieeffizienz (10 kchf / 67 MCHF) Gebäude Verkehr Akkumulatoren Netze Verfahrenstechnische Prozesse Elektrizitätstechnologien und -anwendungen Brennstoffzellen Umgebungswärme/WKK Kraftwerk 2020/CCS Verbrennung Querschnittsfunktionen (4 kchf / 16 MCHF) Energiewirtschaftliche Grundlagen Wissens- und Technologietransfer Koordination/Leitung Energieforschung Talsperren 3
Aufwendungen der Energieforschung Budget 2009 BFE/EF 28 Mio. CHF KTI 50 + 21 Mio. CHF Swisselectric Research 10 Mio. CHF Gesamtaufwendungen Energieforschung 2007 Forschung und P+D (in Klammer), in Mio. CHF Öffentliche Hand Private Effiziente Energienutzung 67 + 3 740 + 670 Erneuerbare Energien 39 + 4 110 + 90 Kernenergie 52 + 0 22 + 10 Energiewirtschaftliche Grundlagen 16 + 0 28 + 20 4
Das Umfeld der Energieforschung des BFE Foga, FEV EU 7. Forschungsrahmenprogramm ERA-Nets Mirror Groups IEA Governing Board CERT/SLT Working Parties Implementing Agreements Bundesamt für Energie Swisselectric Research CORE BAFU BBT/KTI SBF ETH-Rat PSI EMPA SNF 5
Mögliche Nationale Forschungsprogramme Vom BFE 2009 eingereichte Nationales Forschungsprogramme Akkumulatoren Wasserstoff Geothermie Stand: Beim SBF eingereicht Bundesrat entscheidet Ende 2009/Anfang 2010 6
Wissens- und Technologietransfer durch das BFE Innovationspfad Markteinführung Energieforschung des BFE EnergieSchweiz BFE WTT Name der Präsentation Untertitel VSE-Symposium Absender 2009 Bild: BFE-EF 7
Utopie Energieversorgung 2200 Elektrizität und Wasserstoff als Energieträger Wasserkraftwerke Windanlagen Fotovoltaik Wasserstoffproduktion Kernfusion Solar thermisch Geothermie Biomasse Quelle: BFE 8
Energieversorgung 2100 Visionen und Szenarien 2000-W-Gesellschaft IPCC 1-Tonne-CO 2 -Gesellschaft Dekarbonisierung Elektrifizierung der Gesellschaft 2000 W 1 t CO 2 9
Elektrizitätsverbrauch Szenarien I bis IV Rahmenentwicklung Trend, 2035/2000 +29% +23% +13% -2% 2000 2003 2035 I 2035 II 2035 III 2035 IV Quelle: BFE 10
Smart City Ittigen bei Bern Beispiel Inergie Eine Public Private Partnership zur Förderung von innovativen Projekten für die nachhaltige, optimale Energieanwendung in den Bereichen Gebäude Wärme (Heizung/Warmwasser/Prozesse) Haushaltanwendungen Gewerbe- und Industrieanwendungen Mobilität Logistik Bild: Gemeinde Ittigen 11
Photovoltaik in jeder Form und Farbe Quelle:IMT Quellen: Flexcell 12
Wasserstoffproduktion Solarthermisch Photoelektrochemisch Quelle: PSI Quelle: PSI Quelle: Task 14 IEA HIA Quelle: EPFL/Uni Genf 13
Regionale Abschätzung des CO 2 -Speicherpotenzial Beispiel: CO 2 -Speicher in tiefen salinen Aquiferen im Molasse-Becken der Schweiz 3 mögliche Paare von Speicher- und Deckschichten (um Leckagen zu vermeiden) Kombination geeigneter gesteinsphysikalischer Faktoren mit beckenweiter Ausdehnung Quelle: L. Diamond, Uni Bern 14
Tiefengeothermie: Zugänglich durch Spallation Rock Drilling? Rotary Vorläufer der Labor Pilotanlage an der ETH-Zürich 2300 m Spallation Quelle: ETH Zürich 15
Kernfusion 1958-77 Erste Aktivitäten 1977-86 IEA Zusammenarbeit (INTOR) 1985-2007 Erstellung der ITER Verträge 2007-18 Bau der ITER Anlage 2018-38 Forschung am ITER Anlage 2038-58 Rückbau der Anlage CH Beitrag: 30 Mio. Fr. Quelle: Dr. Michael Roberts, Director, RobertsInternational, LLC (DOE Fusion Energy Sciences, Retired) 16
Windanlagen in extremen Lagen Mit Beschichtung = Wassertropfen Ohne Beschichtung = Eiskristalle Quelle: BFE/smr 17
Kleinwasserkraftpotenzial der Schweiz Auswahl von Kriterien zur Ermittlung des technischen Potenzials: Gewässerpunkt Standort Auen Grundwasser BLN Tourismus Moorlandschaften Naturschutz Potenziale und Teilpotenziale in Bächen und Flüssen Quelle: Watergisweb AG 18
Hochtemperatur-Supraleitung (HTSL) (Quelle: Siemens) HTSL-Generator 4 MVA HTSL-Transformator 10 MVA (Quelle: ABB/BFE) 19
Netze der Zukunft: Smart Grids Kommunikation Prognose Wasserkraft Thermische Kraftwerke HGÜ Kleinwasserkraft Solarwärmekraftwerke ICT- Infrastruktur Biomasse Windkraft Mikronetz Wellenenergie HTSL-Trafos Photovoltaik Klein-WKK Untergrundkabelleitungen Wasserstoffproduktion Chemische Speicher Thermische Speicher Supraleitende Magnetische Speicher WKK Demand Side Management Brennstoffzellen Elektromobilität (V2G) Wasserstoffspeicher 20 (Quelle: European Technology Platform SmartGrids)
Vernetzter Haushalt: Strommehrverbrauch aufgrund Vernetzung 5000 GWh/a 6000 5000 (Quelle: BFE) 4000 1000 GWh/a GWh/a 3000 on 2000 1000 stand-by 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2009 2020 (Quelle: Fraunhofer Gesellschaft) 21
Elektrifizierung des Verkehrs Im Linienverkehr eingebunden: Verbrauch 85 Wh/t km Quelle: HSLU 22
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