Empa-Studie: Einfluss von Energiespeichern

Klimawandel - Immer der Sonne nach

publiziert: Montag, 24. Okt 2022 / 19:29 Uhr
Massenweise Solaranlagen bauen, und das Energieproblem ist gelöst?
Massenweise Solaranlagen bauen, und das Energieproblem ist gelöst?

Die Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, erfordert einen möglichst raschen Umbau des Energiesystems. Doch die Geschwindigkeit dieses Umbaus ist physikalisch begrenzt. Eine Empa-Studie berechnet nun den Einfluss von Energiespeichern auf die maximal mögliche Transitionsgeschwindigkeit - und damit auch auf die Wahrscheinlichkeit, die Klimakrise erfolgreich zu meistern.

Der Bau von Infrastruktur für ein erneuerbares Energiesystem wie Solarpanele und Batterien benötigt selbst viel Energie. Sie kann zu Beginn der Transition hin zu einer klimafreundlichen Gesellschaft nur aus dem existierenden, überwiegend fossilen Energiesystem kommen - und verursacht daher CO2-Emissionen. Der Umstieg gelingt aber umso schneller, je mehr fossile Energie und damit Emissionen anfangs «investiert» werden - und, noch wichtiger: Unter dem Strich gelangen damit insgesamt weniger Klimagase in die Umwelt.

Bei Szenarien zum Umbau der Energiewirtschaft spielen Speicher eine wichtige Rolle - von Batterien über Pumpspeicherkraftwerke bis zu synthetischen Treibstoffen aus erneuerbaren Quellen. Baut und betreibt man sie zusätzlich zur solaren Infrastruktur auf Dächern und Fassaden, erhöht sich der Energiebedarf für die Transition. Szenarien von Forschenden der Empa-Abteilung «Technologie und Gesellschaft» zeigen nun: Je mehr Speicher errichtet werden, desto länger dauert der Systemumbau und desto höher sind die Gesamtemissionen an Treibhausgasen - abhängig freilich von den verwendeten Technologien und vom technologischen Fortschritt.

Erfolgsaussichten berechnen


Ein Beispiel: Wollten wir unsere heutigen Gewohnheiten der Energienutzung beibehalten, müssten weltweit etwa 60 Prozent der Solarenergie-Ausbeute gespeichert werden - und die Speicher unter dem Strich gross genug sein, um etwa drei Wochen lang den gesamten Energiebedarf der Welt zu liefern. Selbst unter extrem optimistischen Annahmen würde in diesem Szenario das 1,5 Grad-Ziel mit mindestens 50-prozentiger Wahrscheinlichkeit überschritten.

Der Speicherbedarf lässt sich durch technische Massnahmen allerdings erheblich senken. Zum Beispiel erlauben es die Elektrifizierung von Gebäudeheizungen und intelligente Gerätesteuerungen in vielen Fällen, den Bedarfsverlauf zu flexibilisieren, ohne dabei das Energieverhalten ändern zu müssen. Ein solches Szenario könnte den Speicherbedarf bereits etwa halbieren.

Für das 1,5 Grad-Ziel würde das heissen: Im besten Fall wird es nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 14 Prozent überschritten - nämlich dann, wenn für die Energiespeicherung vor allem effiziente Pumpspeicher-Kraftwerke mit hohem Wirkungsgrad zum Einsatz kommen. Würde man hingegen viel Energie in synthetischen Treibstoffen auf heutigem technischen Niveau mit niedrigem Wirkungsgrad speichern, wäre das Ziel kaum erreichbar. Zum Vergleich: Eine Energiewirtschaft, die kaum Speicher benötigt, könnte die Wahrscheinlichkeit, die 1,5 Grad zu überschreiten, auf 3 Prozent senken.

Die Sonnenblume als Vorbild


Energiespeicher haben also einen fundamentalen Einfluss auf die Dynamik der Transition und deren Klimafolgen: Je weniger Speicher benötigt werden, desto schneller können wir auf fossile Energieträger verzichten. Das erfordert freilich einen Paradigmenwechsel: weg vom bedarfsgetriebenen Energiesystem, in dem jeder Energie brauchen kann, wann er will. Und hin zu einem Energiesystem, das sich nach dem Lauf der Sonne richtet.

Der Grundgedanke dieser «Sonnenblumen-Gesellschaft»: Verbraucher wie Industrie, Verkehr, Haushalte und öffentliche Einrichtungen konzentrieren ihre energieintensiven Aktivitäten, wenn irgend möglich, um den Mittag und in den Sommer. In der Nacht und im Winter werden sie hingegen minimiert.

Denkbare Massnahmen wären zum Beispiel, den «aktiven» Energiebedarf durch «passiven» zu ersetzen. Also zum Beispiel effiziente Gebäudedämmungen fördern statt Heizungen, die im Winter besonders negativ zu Buche schlagen. Diese Dämmungen herzustellen, benötigt zwar Energie, doch sie liessen sich in Zeiten eines Energieüberschusses produzieren. Oder auf Transportmittel wie Trolleybusse umsteigen, die keine Speicher benötigen. Auch simple Verhaltensänderungen können einen Beitrag leisten, indem etwa die Waschmaschine zur Mittagszeit betrieben wird.

Fazit: Konsequent umgesetzt, hätte die Sonnenblumen-Gesellschaft das Potenzial, Klimarisiken deutlich zu minimieren und den Umbau des Energiesystems erheblich zu beschleunigen. Das würde nicht nur beim Klimaschutz helfen, sondern auch Ressourcen schonen und Kosten senken, denn Energiespeicher sind obendrein materialintensiv und teuer.


Studie «Sunflower society»

In der Empa-Studie wurden der globalen Umbau des Energiesystems durch Berücksichtigung von Rückkopplungen in der Energiebilanz untersucht. Das globale Energiesystem wurde dabei im entwickelten Modell rechnerisch in zwei Teile, sogenannte Maschinen, zusammengefasst: eine fossile Maschine, also das heutige Energiesystem, und eine solare, das zukünftige System inklusive Energiespeicher. Beide Maschinen liefern Energie an die Gesellschaft. Doch die Solarmaschine muss zuerst durch den Einsatz von zusätzlicher Energie erstellt bzw. gebaut werden. Abhängig von der Höhe der fossilen Investition, der Reinvestition von solarer Energie während der Transition, der Speichertechnologie unter Berücksichtigung des technischen Fortschritts sowie der Grösse des benötigten Speichers ergeben sich Szenarien mit unterschiedlich schnellen Transitionsphasen und CO2-Emissionen. Die Studie wurde vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) im Rahmen des Projekts «Laboratory for Applied Circular Economy» im Nationalen Forschungsprogramm (NFP) 73 «Nachhaltige Wirtschaft» finanziert.

(fest/pd)

Fenster übernehmen in Zukunft neue Funktionen.
Fenster übernehmen in Zukunft neue Funktionen.
Ein Blick auf neue Funktionen des Fensters in den kommenden Jahren  Fünf Dinge soll ein Fenster leisten: Licht hereinlassen, Wärme dämmen, Belüftung ermöglichen und einbruchssicher sein. Längst sind Forschungseinrichtungen dabei, neue Funktionen für Fenster zu erschliessen. Teilweise klingen die Perspektiven nach Science Fiction, doch der Science-Anteil überwiegt klar. Im Folgenden finden Sie einige potenzielle Entwicklungen für die kommenden Jahre. mehr lesen 
Publinews Während die Politiker über Klimaschutz reden, nehmen sie selbst immer noch an vielen Flugreisen ... mehr lesen  
Die G20-Staatschefs auf dem «Familienfoto» in Indonesien 2022.
Spannende Aufgabe: Empa-Expertin Barbara Lothenbach wird das Projekt leiten.
Die Zementindustrie emittiert grosse Mengen von klimaschädlichem Kohlendioxid - doch alternative Bindemittel auf der Basis von Magnesiumcarbonat könnten CO2 sogar binden. Beton als Kohlenstoffsenke? Ein ... mehr lesen  
Publinews Vom Energiewandel profitieren alle, das versteht sich von selbst. Schliesslich bedeutet er, dass die Preise für die Energie sinken, die Umwelt wird geschont und modernde Technologien schreiten schneller voran. mehr lesen  
Wir ermöglichen Werbekunden die Präsentation ihrer Inhalte (Unternehmens- oder Produkteinformationen) im Look & Feel von wetter.ch. Meldungen sind je nach Rubrikenzugehörigkeit speziell gekennzeichnet. Für deren Inhalt ist ausschliesslich der jeweilige Auftraggeber verantwortlich.

NEWS BUCHEN
Wenn auch Sie Ihre aktuellen Neuigkeiten zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zielgruppen- gerecht publizieren möchten, wenden Sie sich bitte an unser Verkaufsteam.

WERBUNG BUCHEN Gerne beraten wir Sie kompetent und individuell auch zu weiteren vielfältigen Werbemöglichkeiten in unserem Netzwerk.
Chris Sigrist
Chris Sigrist, sigrist@wetter.ch
Mobile +41 (0)78 690 69 00
Skype chris_vadian_net
 
News
         
Duane Hanson, Artist with Ladder, 1972 (Detail), Polyesterharz, Fiberglas, farbig bemalt mit Öl, Mischtechnik, Accessoires, 177 × 120 × 72 cm, Nicola Erni Collection, © 2022 Estate of Duane Hanson / 2022, ProLitteris, Zurich; Vincent van Gogh, Champ de blé aux bleuets, 1890 (Detail), Öl auf Leinwand, 60 × 81 cm, Fondation Beyeler, Riehen / Basel, Sammlung Beyeler.
Publinews 30. Oktober 2022 - 8. Januar 2023 in der Fondation Beyeler  Die Fondation Beyeler feiert in diesem Jahr ihr 25-jähriges Bestehen mit ihrer bisher grössten Sammlungsausstellung. Auf nahezu der ... mehr lesen
Doris Salcedo, Palimpsest, 2013-2017 Installationsansicht, Fondation Beyeler, Riehen/Basel, 2022 Hydraulik, gemahlener Marmor, Harz, Korund, Sand und Wasser; Objektmass variabel © the artist
Publinews 9. Oktober 2022 bis 17. September 2023  In einer raumgreifenden Installation präsentiert die Fondation Beyeler das Werk Palimpsest der international renommierten ... mehr lesen
Publinews Ab in die römische Antike!  Der grösste Silberschatz der Antike, das imposante Theater, das romantische Römerhaus, spannende Mitmach-Aktionen, tolle Picknickplätze ... mehr lesen
Ohne Zwischenstopp erreichbare Fernziele.
Publinews Trotz bestehender Corona-Pandemie packt viele Menschen die Reiselust. In zahlreichen Sehnsuchtszielen ist Reisen wieder möglich. Allerdings müssen sich ... mehr lesen
Schlösser und Burgen.
Publinews Die Schweiz steht für Vielfalt - egal ob es um die Landessprache oder die Natur geht. Gerade die Region rund um die Alpen ist ein beliebtes Reiseziel für ... mehr lesen
Hotelier Alexander Hübner.
Publinews Wie wird die Hotelbranche der Zukunft aussehen und welche Art von Hotels werden angesichts der aktuellen und bevorstehenden ... mehr lesen
Ungestört mit dem Privatjet.
Publinews Nach Cannes, Nizza, Paris, Amsterdam, Düsseldorf oder London jetten? Von einem zentral in Europa gelegenen Flughafen wie dem von St. Gallen und Altenrhein in der Schweiz ... mehr lesen
Im Sommer wie im Winter ein ausgezeichnetes Urlaubsland.
Publinews Die frische Luft der Schweizer Alpen und der süsse Geschmack zart schmelzender Schweizer Schokolade sind nur zwei Gründe für einen Besuch in der wunderschönen ... mehr lesen
Die Urlaubszeit ist da!
Publinews Diese Destinationen sollten Sie in diesem Jahr nicht verpassen  Endlich ist es wieder soweit! Die Urlaubszeit ist da. Für diejenigen Schweizer, die ihren wohlverdienten Jahresurlaub nicht in ihrem schönen ... mehr lesen
Michael Walliser fährt leidenschaftlich gerne Motorrad.
Publinews Motorrad Kredit: Unbeschwerte Finanzierung  Michael Walliser (27) ist ein Mann, der Pläne umsetzt und seine Träume verwirklicht. Mit einem seriösen Privatkredit kann er seinen ... mehr lesen
Stellenmarkt.ch
Kreditrechner
Wunschkredit in CHF