Erneuerbare Energien sind die Zukunft

«Die Technik allein kann es nicht richten»

06.12.2022
4/2022

Weil es für die Energiewende nicht nur technische Lösungen braucht, forscht die ZHAW auch zu gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Aspekten, sagt Armin Eberle, Head ZHAW Energy Research Board (ZERB), im Interview.

Herr Eberle, wie erfolgreich sind Sie aktuell beim Energiesparen?

Armin Eberle:  Ich würde sagen, noch nicht perfekt, aber ziemlich erfolgreich. So ist mein Footprint deutlich unter dem Schweizer Durchschnitt. Ich spare zum Beispiel mit LED-Lampen, Standby-Killern, Sparbrausen beim Duschen und einer niedrigeren Grundtemperatureinstellung bei der Heizung. Bei der Mobilität spare ich am meisten Energie durch die Nutzung des öffentlichen Verkehrs oder meiner Beine. Ausserdem fliege ich kaum und fahre sehr selten mit einem alten Hybrid-Auto, das vier bis fünf Liter auf 100 Kilometer verbraucht.

Wie realistisch ist das Szenario der Strommangellage? Den Medien ist immer wieder Unterschiedliches zu entnehmen.

Engpässe können nicht ganz ausgeschlossen werden. Wir importieren im Winter relativ viel Strom. Das heisst, wenn die umliegenden Länder selbst Energieknappheit haben, etwa wenn es lange Kälteperioden gibt oder Frankreich seine Kernreaktoren nicht zum Laufen bringt, dann wird es auch bei uns eng. Wir sind nicht autark, schon gar nicht bei Wärme und Mobilität. Hierfür müssen wir die Stromproduktion noch massiv erhöhen, um unsere ungesunde Abhängigkeit von Öl und Gas zu verringern. Weil wir wie Junkies abhängig sind von diesen fossilen Energien, schauen wir lieber nicht so genau hin, wer uns beliefert und mit welchen Auswirkungen. Anstatt Milliarden in zweifelhafte Länder zu pumpen, sollten wir lieber erneuerbare Energien in der Schweiz ausbauen. Wir würden autonomer und könnten attraktive Arbeitsplätze schaffen.

Armin Eberle

Der promovierte Ökonom und ETH-Ingenieur Armin Eberle leitet seit viereinhalb Jahren das ZHAW-Institut für Nachhaltige Entwicklung. Seit 2019 ist er Leiter des ZHAW Energy Research Board (ZERB), das die Energie­forschung an der ZHAW koordiniert. Bevor Armin Eberle an die Hochschule wechselte, war er unter anderem neun Jahre Geschäftsführer der Energie-Agentur der Wirtschaft, Leiter neue Energien bei der Centralschweizerische Kraftwerke AG und Leiter Ökologie und Nachhaltigkeit beim Migros-Genossenschafts-Bund. Seine Arbeits- und Forschungsschwerpunkte sind unter anderen Umwelt- und Infrastrukturökonomie, Energiewirtschaft, -politik und -effizienz sowie unternehmerische Nachhaltigkeit.

Wie viel Sparpotenzial sehen Sie bei den Schweizer Haushalten?

30 Prozent der gesamten Energie der Schweiz werden von Haushalten verbraucht. Davon könnten und sollten bis 2050 gemäss Energiestrategie die Hälfte eingespart werden, vor allem durch Gebäudesanierungen. 

Was kann die Wirtschaft zum Energiesparen beitragen?

Deutsche Studien gehen von einem nicht ausgeschöpften Potenzial von bis zu 60 Prozent aus. In der Schweiz ist das Bild differenzierter. Vor allem die Grossverbraucher haben ihre Energieeffizienz gesteigert. Da liegt das Potenzial noch schätzungsweise bei 10 bis 20 Prozent. Von den rund 80'000 kleinen und mittelgrossen Unternehmen hierzulande haben nicht alle ihre Hausaufgaben gemacht. Bei den meisten hat die Energie bisher kaum eine Rolle gespielt. Sie war einfach zu wenig teuer, um beachtet zu werden. Bei einem durchschnittlichen KMU liegen die Energiekosten bei 3 bis 5 Prozent aller Kosten. Mit den steigenden Energiepreisen wird sich das ändern. Investitionen in Energiesparmassnahmen werden schneller rentabel.

Wie könnten KMU das natürliche Effizienzpotenzial ausschöpfen?

Zuerst einmal die Geräte ausschalten, die nicht gebraucht werden. Damit kann man bis zu 10 Prozent rausholen, ohne dass man einen Franken investieren muss. Nicht zuletzt muss man die Prozesse und Produkte unter die Lupe nehmen: Wie stelle ich die Produkte her? Aus welchen Rohstoffen bestehen sie? Welche Verbesserungen hinsichtlich Energieeffizienz und Umweltschutz sind möglich? Jetzt, da die Energiepreise steigen, ist durch Energiesparmassnahmen eine deutlich höhere Rendite möglich, als wenn man das Geld auf der Bank liegen lässt. 

Blicken wir mal nach vorne: Wie sieht die Energie der Zukunft aus?

Vor allem Photovoltaik hat in der Schweiz grosses Potenzial – auf Dachflächen zum Beispiel. Es ist einfach nicht mehr sinnvoll, dass man ein Hausdach mit Tonziegeln deckt, die mit viel Energie gebrannt wurden. Und selbst ästhetische Bedenken kann man ausräumen: Man kann heute Photovoltaik in allen Farben haben. Je heller die Einfärbungen sind, desto grösser ist zwar der Verlust bei der Stromgewinnung. Aber lieber man hat noch 70 Prozent als keinen Strom.

«Es ist nicht sinnvoll, dass man ein Hausdach ausschliesslich mit Ziegeln deckt, die mit viel Energie gebrannt wurden, anstatt mit Photovoltaik.»

Der Pakt mit der Sonne allein reicht aber nicht.

Richtig, es braucht einen Mix aus erneuerbaren Energien. Photovoltaik hat vor allem im Sommer Potenzial. Im Winter hätte man zwar mit Photovoltaik in den Alpen eine höhere Ausbeute, etwa wenn wir im Mittelland Hochnebel haben. Komplementär zur Solarenergie wäre der Ausbau von Windenergie in der Schweiz sehr sinnvoll. Deren Potenzial ist im Winter und nachts hoch. Leider läuft der Ausbau aufgrund fehlender Akzeptanz sehr harzig.

Versorgungssicherheit, Klima-, Natur- und Denkmalschutz – wie kann der Spagat gelingen?

Landschaftsschutz ist ein legitimes Interesse. Man sollte mit den Energieproduktionsanlagen nicht ganze Landschaften beeinträchtigen oder gar zerstören. Aber wenn man die Panels senkrecht aufstellt, sodass Tiere dazwischen weiden können und auch die Vegetation weiterwachsen kann, dann gibt es kein ökologisches Problem. Dabei haben erneuerbare Energien noch einen anderen Vorteil: Wenn die Anlagen nicht mehr gebraucht werden, reisst man sie ab, und die Natur ist wieder hergestellt. Ästhetischen Bedenken ist durch geschickte Standortwahl Rechnung zu tragen. Ausserdem wächst die Akzeptanz laut verschiedenen Studien gar mit der Nähe zur Anlage.   

«Anstatt Milliarden um Milliarden in zweifelhafte Länder zu pumpen, sollte man das Geld in der Schweiz einsetzen für erneuerbare Energien.»

Kennen Sie vorbildliche Beispiele?

Der Walliser Stausee Lac des Toules liefert neben Wasserkraft Solarstrom von einem schwimmenden alpinen Solarkraftwerk. Das sieht man von weitem nicht. Auch Gondosolar ist trotz der Grösse so geplant, dass das Landschaftsbild so gering wie möglich beeinträchtigt wird.

Noch ein Spannungsfeld: Bezahlbare, verlässliche, nachhaltige und moderne Energie sehen die Agenda 2030 und die Sustainable Development Goals der UNO vor. Wie lassen sich diese Ansprüche vereinbaren?

Das steht auch so in der Bundesverfassung im Artikel 89 zur Energiepolitik. Ein Beispiel, dass diese Ziele vereinbar sind, ist eine Siedlung in Urdorf in der Region Limmattal. Sie ist zwar nicht autark, sondern angebunden ans Strom- und ans Gasnetz. Aber über das Jahr hinweg betrachtet, versorgt sie sich selbst mit Energie. Die Siedlung hat Photovoltaik auf dem Dach, an Fassaden und Balkongeländern, zudem ein Windrad und nutzt Energie aus Biomasse. Sogar der Lift produziert auf dem Weg nach unten Strom. Gibt es im Sommer zu viel Strom, wird daraus synthetisches Gas hergestellt. Das wird gespeichert für den Winter, um dann bedarfsgerecht mittels einer Hybridbox Strom und Wärme aus CO2-neutralem Gas und Umweltwärme zu gewinnen. Die Mietenden dieser 39 Wohneinheiten müssen keine Energiekosten bezahlen. 

Was haben Investierende davon?

Auch für sie geht die Rechnung auf. Die Investitionskosten sind nicht wesentlich höher, sie amortisieren sich schnell. Und diese Siedlungen locken langfristige und engagierte Mietende an. Ich bin überzeugt: Das Konzept für grüne Energie geht für alle auf – für die Bevölkerung, die Wirtschaft, die Investierenden und für die Umwelt.

Durch die Dekarbonisierung der Schweiz wird der Stromverbrauch steigen, wenn die Zahl der E-Autos und Wärmepumpen zunimmt. Kann der Bedarf gedeckt werden?

Ja, das hat man in verschiedenen Szenarien errechnet. Wichtig ist aber, dass man das grosse Effizienzpotenzial ausreizt und auch Lebensgewohnheiten hinterfragt: Brauchen wir so schnelle und schwere Autos, die so viel Energie verschlingen? Auch die Sanierung von Häusern muss grosse Priorität haben.

«In anderen Ländern, in denen Atomkraftwerke der neuen Generation gebaut werden, kommt es zu Finanzdesastern.»

Eben noch rechneten wir mit dem Ende des Atomzeitalters, jetzt wird Kernenergie als nachhaltige Energie gepriesen. 

Ich möchte die Technologie nicht grundsätzlich verteufeln. Aber um Atomkraftwerke sicher zu betreiben, braucht es sehr viel Geld, sehr viel Kontrolle, alles ist sehr aufwendig und langfristig – auch die Abfallfrage ist immer noch offen. Aus meiner Sicht ist Atomenergie deshalb rein ökonomisch betrachtet nicht sinnvoll. Und war Strom aus Kernkraft einst billig, so wird er teurer und ist von Photovoltaik und Windkraft unterboten worden. Zudem kommt es in anderen Ländern, in denen Atomkraftwerke der neuen Generation gebaut werden, zu Finanzdesastern: In Frankreich oder in Norwegen gingen die Kraftwerke statt 2003 erst 2022 in Betrieb, statt 3 Milliarden Euro haben sie plötzlich 15 Milliarden gekostet. In Grossbritannien müssen sie garantierte Preise erhalten. Atomkraft ist also nicht nachhaltig.

Ist Kernfusion die Lösung?

Es ist aus wissenschaftlicher Sicht eine grosse und spannende Herausforderung, die Sonne auf der Erde zu simulieren. Ich bezweifle aber, dass wir eine produktive Nutzung in vernünftiger Zeit hinbekommen werden.  Weshalb also irgendwelchen schönen Träumen nachhängen, wenn wir die realen Lösungen bereits haben? 

«Die Stärke der ZHAW-Energieforschung ist, dass wir für ganz viele Lebensbereiche etwas zu bieten haben durch die Vielfalt unserer Departemente.»

Welche Projekte steuert die ZHAW zur Energiewende bei?

Dazu gehört etwa die neuste Potenzialstudie zu Photovoltaik auf Hausdächern, die gezeigt hat, dass wir da ein enormes Potenzial haben. In anderen Projekten wird zu mehr Effizienz und Umweltverträglichkeit von Solarmodulen geforscht, etwa indem man nach neuen Technologien, Materialien, richtigen Standorten und idealen Ausrichtungen sucht. Forschende experimentieren auch mit CO2, wie daraus Methan oder Wasserstoff gewonnen werden können. Auch zu wichtigen Fragen, wie erneuerbare Energien ins Netz integriert oder gespeichert werden können,  laufen Projekte.

Über 10 Millionen Franken an öffentlichen Fördermitteln flossen 2020 in die Energieforschung der Zürcher Fachhochschulen und hiervon der grösste Teil an die ZHAW. Wo sind die besonderen Stärken der ZHAW?

Die Stärke der ZHAW ist, dass wir für ganz viele Lebensbereiche etwas zu bieten haben durch die Vielfalt unserer Departemente – angefangen bei Architektur und Ingenieurwissenschaften über Facility Management und Life Sciences bis hin zu Informatik, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Man sieht je länger, je mehr, dass man mit Technik allein die Probleme nicht löst. Wenn die Technik nicht akzeptiert wird oder nicht marktfähig ist, dann wird sie nicht eingesetzt. Deshalb bedürfen auch gesellschaftliche, psychologische, kommunikative oder rechtliche Fragen zwingend neuer Lösungen.

Wird die Energieforschung in der Schweiz ausreichend gefördert? 

Im Moment können wir nicht klagen. Das SWEET-Förderprogramm des Bundes ist ein enorm grosses Forschungsprogramm, das bis 2032 läuft. Ziel sind Innovationen, die konkret anwendbar sind. Die Konsortien bestehen aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Wirtschaft und Behörden. Die ZHAW forscht da ganz vorne mit. 

Braucht es immer erst einen Schock, damit wir unser Verhalten ändern?

Ja, leider. Wir haben uns politisch und gesellschaftlich die letzten zehn Jahre im Kreis gedreht. Jetzt scheint es etwas schneller voranzugehen.

Energieforschung an der ZHAW

Rund 370 Millionen Franken an öffentlichen Mitteln flossen 2020 in die Schweizer Energieforschung laut Statistik des Bundesamts für Energie. Mehr als 10 Millionen Franken davon gingen an die Zürcher Fachhochschulen und hier hauptsächlich an die ZHAW. Nach den ETH-Bereichen belegt die ZHAW damit Platz 2 unter den Schweizer Forschungseinrichtungen. Die ZHAW forschte damit vor allem in den Bereichen effiziente Energienutzung und erneuerbare Energien. Seit acht Jahren engagieren sich ZHAW-Forschende in einem Forschungsschwerpunkt Energie für die Energiewende. Das ZHAW Energy Research Board (ZERB) koordiniert diese Aktivitäten und steht als Ansprechpartner und Anlaufstelle auch für externe Partnerinnen und Partner zur Verfügung. 

Swiss Energy research for the Energy Transition

«Swiss Energy research for the Energy Transition» – kurz SWEET – ist ein Förderprogramm des Bundesamts für Energie. Ziel von SWEET, das 2021 startete, ist die Förderung von Innovationen, die wesentlich zur erfolgreichen Umsetzung der Energiestrategie 2050 und der Erreichung der Schweizer Klimaziele beitragen. Bei den ersten abgeschlossenen Ausschreibungen zu den Themen «Integration erneuerbarer Energien» und «Living and Working» ist die ZHAW in sechs Konsortien engagiert und damit ganz vorne dabei. Das Förderprogramm läuft bis 2032. Ein zentraler Aspekt ist die Zusammenarbeit verschiedener Stakeholder in Konsortien aus Hochschulen, Universitäten sowie Partnerinnen und Partnern aus Wirtschaft und öffentlicher Hand. 

Hier ein kurzer Überblick über die bisher abgeschlossenen Ausschreibungen und die Projekte, an denen die ZHAW beteiligt ist:

Projekte zu «Integration erneuerbarer Energien»

Erneuerbare Energien müssen in das Energiesystem der Schweiz integriert werden. Mit dem «DeCarbCH»-Projekt soll das Kühlen und Heizen von Gebäuden in nur wenigen Jahrzehnten dekarbonisiert werden. Ausserdem soll hiermit die Basis für negative CO2-Emissionstechnologien gelegt werden. Dabei geht es hauptsächlich darum, den Einsatz von erneuerbarer Energie – in der Industrie, im Dienstleistungs- und im Gebäudebereich – zu erleichtern, zu beschleunigen, und dies ohne zusätzliche Risiken.

Im Projekt «EDGE» liegt der Schwerpunkt auf der Rolle von dezentralisierten, erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaik, Wind und Biomasse aus lokaler Quelle in Verbindung mit bestehender Wasserkraft und neuen Speichermöglichkeiten. Dabei werden insbesondere den sozialen und technischen Wechselwirkungen Rechnung getragen, die in den Schweizer Städten, im Mittelland und in den Alpen sehr unterschiedlich sind. 

Die Ergebnisse des Projekts SURE sollen einem breiten Publikum helfen, die wechselseitigen Abhängigkeiten der verschiedenen Dimensionen von Nachhaltigkeit und Resilienz auf eine prospektive Art und Weise zu verstehen sowie die Kompromisse zwischen konkurrierenden Zielen in Bezug auf eine nachhaltige und resiliente Transformation des Energiesektors zu veranschaulichen. 

Das Ziel des Projektes PATHFNDR ist es, Transition Pathways für die Integration erneuerbarer Energien in der Schweiz zu entwickeln und zu analysieren. Das Projekt wird umsetzbare Szenarien aufzeigen, Planungs- und Betriebs-Tools bereitstellen, Pilot- und Demonstrationsprojekte entwickeln, neue Business-Möglichkeiten und Innovationsstrategien identifizieren und mögliche Politikmassnahmen analysieren.

Projekte zu «Living & Working»

Im Zentrum stehen hier der sich verändernde Energieverbrauch der Schweiz durch neue Lebens- und Arbeitsweisen, ein anderes Mobilitätsverhalten oder beispielsweise steigendes Umweltbewusstsein. Neben technischen und regulatorischen Lösungen spielen auch Verhalten, soziale Normen, Akzeptanz und Wertewandel der verschiedensten Akteure eine zentrale Rolle.

Im Rahmen des Projekts LANTERN sollen Energielösungen entwickelt werden, die zu einer kohlenstofffreien Schweiz beitragen. In sogenannten Reallaboren werden konkrete Lösungen für und mit Bürgerinnen und Bürgern entwickelt. Mittels Open Innovation soll herausgefunden werden, wie der Energieverbrauch verringert und die Ressourcen optimal verwaltet werden können.

Im Projekt SWICE wird das Energieeinsparungspotenzial sowohl bestehender als auch neuer Interventionen bewertet. Die Wechselbeziehungen zwischen dem Konzept des Wohlbefindens und der Mobilität, einschliesslich der Rebound- und Spillover-Effekte, werden untersucht (Freizeitreisen, langfristige Standortentscheidungen und die Wahl von Mobilitätsinstrumenten im Allgemeinen). Auf der Grundlage der empirischen Evidenz werden gute Beispiele für Interventionen identifiziert und so aufbereitet, dass sie auf andere Regionen übertragen werden können.

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