Dicke Rauchwolken, die gemächlich aus Kaminen puffen, waren früher ein Symbol von Winteridylle. Heute stellt man sich vor allem die Frage, wie man von ihnen wegkommt. Fossile Heizungen machen in der Schweiz etwa 40 Prozent der klimaschädlichen CO 2 -Emissionen aus. Wer auf ein Heizsystem umstellt, das auf erneuerbaren Energiequellen basiert, leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. «Wärmepumpen bieten ein enormes Potenzial, um die allseits angestrebte Dekarbonisierung voranzutreiben», bestätigt Frank Tillenkamp , Leiter des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE). «Man nehme drei Teile Umweltenergie aus Luft, Wasser oder Erdwärme und einen Teil elektrische Energie und erhält vier Teile Heizenergie – genial, oder? Wird eine Wärmepumpe mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben, ist ihr Betrieb quasi CO 2 -neutral.» «Wärme ist wertvoll. Man sollte immer nur mit der Temperatur arbeiten, die wirklich benötigt wird.» Frank Tillenkamp, Leiter des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering Zudem sei die bestechende Eigenschaft von Wärmepumpen, dass man die Temperatur auf ein klar definiertes Niveau bringen kann, ergänzt Tillenkamp. «Diesen Grundsatz vermitteln wir unseren Studierenden am IEFE von Anfang an: Wärme ist wertvoll. Man sollte immer nur mit der Temperatur arbeiten, die wirklich benötigt wird.» Während die Verbrennung von Öl, Holz oder Gas Temperaturen von bis zu 2000 Grad in der Flamme erreichen kann, sind für das Heizen mit einer Bodenheizung gerade mal 35 Grad Wassertemperatur und bei Radiatoren 55 Grad nötig. «Beide Systeme eignen sich sehr gut für eine Umstellung auf eine Wärmepumpe», beteuert Tillenkamp. Eine Wärmepumpe funktioniert nach demselben Prinzip wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt. Sie kann sowohl heizen als auch kühlen. «Man geht davon aus, dass in Zukunft der Energiebedarf für das Kühlen von Gebäuden sehr stark zunehmen wird», erklärt Christian Stahel , wissenschaftlicher Mitarbeiter am IEFE. «Bei grossen Gewerbegebäuden sind Wärmepumpen deshalb ideal, weil sie sowohl den Wärmeenergiebedarf im Winter als auch im Sommer umweltfreundlich bereitstellen können.» «Wie schnell sich eine Wärmepumpe amortisiert, hängt aber in erster Linie von den Energiekosten ab.» Christian Stahel, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering Die Energie, die dabei zum Einsatz kommt, kann aus unterschiedlichen Quellen gewonnen werden: Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe bezieht die Energie aus der Umgebungsluft. Mit 73 Prozent Anteil an den Verkäufen 2021 ist sie der beliebteste Typ in der Schweiz. Als Nachteile gelten vor alle Lärmemissionen, die durch den Kompressor und die Ventilatoren entstehen. Sole-Wasser-Wärmepumpen bedienen sich mit einer Erdsonde der Erdwärme. Diese Geräte haben einen Marktanteil von rund 25 Prozent. Ihr Nachteil sind vor allem die hohen Kosten für die Erdsondenbohrung. Zudem muss das Grundstück für die Bohrung und die dafür notwendigen Bauarbeiten geeignet sein. Wasser-Wasser-Wärmepumpen beziehen die Energie aus dem Grundwasser oder aus Seen. Diese Nutzung ist stark reglementiert. In der Regel sind es kommunale Verbünde, denen man sich als Privatpersonen anschliessen kann, wenn man im entsprechenden Einzugsgebiet lebt. So überzeugend die Vorteile einer Wärmepumpe sind, die Kosten haben oftmals noch eine abschreckende Wirkung: Die Anschaffung einer Wärmepumpe kann je nach Ausführung (Erdsonde usw.) einiges teurer sein als die einer Öl- oder Gasheizung. Die Betriebskosten sind jedoch entscheidend für einen Schritt zur Dekarbonisierung der Wärmeerzeugung – und da führt die Wärmepumpe. «Wie schnell sich eine Wärmepumpe amortisiert, hängt aber in erster Linie von den Energiekosten ab», erzählt Stahel. Und diese sind bekanntlich enorm gestiegen in der letzten Zeit. Eine Prognose für die längerfristige Entwicklung der Öl-, Gas- und Strompreise ist derzeit jedoch nicht möglich. «Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe hängt die Effizienz stark von der Umgebungstemperatur ab: Je tiefer, umso weniger effizient ist sie.» Christian Stahel, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering Tillenkamp wünscht sich, dass bei einer Kaufentscheidung nicht die kurzfristige finanzielle Rechnung im Vordergrund steht: «Man muss sich bewusst sein, dass eine Heizung etwa 20 Jahre im Einsatz ist. Wenn wir etwas bewegen wollen, dann müssen wir besser heute als morgen auf eine erneuerbare Wärmeerzeugung umstellen.» Mit fossilem Heizen ist aber zumindest im Kanton Zürich sowieso bald Schluss. Das neue Energiegesetz verbietet den Einbau von neuen Öl- und Gasheizungen weitgehend. Neben den Kosten ist der Standort ein wichtiger Faktor bei der Wahl einer Wärmepumpe. Die geografischen Gegebenheiten haben einen grossen Einfluss. «Die Effizienz einer Erdsonden-Wärmepumpe ist über ein ganzes Jahr betrachtet mehr oder weniger konstant», erklärt Stahel. «Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe hingegen hängt die Effizienz stark von der Umgebungstemperatur ab: Je tiefer diese ist, umso weniger effizient ist die Pumpe, weil mehr elektrische Energie benötigt wird, um das Wasser auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.» Aus diesem Grund setzt man in St. Moritz, mit einem langen Winter, nicht unbedingt auf dasselbe Modell wie etwa in Basel. Es ist aber zu berücksichtigen, wie wenige Stunden im Jahr mit einer sehr schlechten Effizienz anfallen. Wer Geräte vergleichen möchte, soll sich deshalb am SCOP orientieren, der Kennzahl für die saisonale Effizienz, die bei jedem Gerät ausgewiesen wird, ergänzt der Forscher: «Früher hat man bei der Effizienzberechnung nur den Gesamtnutzen mit dem Gesamtaufwand verglichen. Heute weiss man, dass man die Effizienz über eine ganze Heizperiode betrachten muss.» Das IEFE verhalf erst kürzlich einer neuen Wärmepumpe zur Marktreife , die sich durch ein natürliches Kältemittel auszeichnet und eine besonders hohe saisonale Effizienz aufweist. Das Team um Tillenkamp und Stahel optimierte dazu einen Prototyp und untersuchte das Verhalten mit Simulationen, die sowohl standortabhängige Wetterdaten als auch typische Verbrauchsprofile von Anwendern miteinbeziehen. Ihre Forschungsgruppe bildet ein Kompetenzzentrum für Kälteanwendungen und ist verantwortlich für zahlreiche Untersuchungen rund um die Anwendung von Wärmepumpen und Kältemaschinen – unter anderem auch für das Bundesamt für Energie. «Ich erachte es aber auch als zentral, dass wir mit Europa zusammenspielen und uns mit Wind-, Wasser- und Solarenergie gegenseitig aushelfen. Nur so steuern wir in eine sichere Zukunft.» Frank Tillenkamp, Leiter des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering In erster Linie gilt jedoch zu prüfen, welche Art von Wärmepumpe am eigenen Wohnort überhaupt realisierbar ist. Je nach Standort unterliegen sie einer Baubewilligung und zusätzlichen Auflagen. In Städten mit einem Fernwärmenetz, in dem die Abwärme von Kehrichtverbrennungsanlagen grossflächig zum Heizen genutzt wird, kann die Stadt sogar verbieten, eine Erdsonde zu bohren, und einen zum Anschluss an das Fernwärmenetz verpflichten. Dies ist etwa in Winterthur der Fall. In ländlicheren Gegenden hingegen werde derzeit viel gebohrt, sagt Tillenkamp: «Im Idealfall schliesst man sich mit benachbarten Grundstücken zusammen, damit nicht in jedem Vorgarten eine Erdsonde vergraben wird.» Für Tillenkamp ist die Wärmepumpe die Heizung der Zukunft. Für eine erfolgreiche Wärmewende, betont er, müssen jedoch noch wichtige Strukturen geschaffen werden: «Bei immer mehr Wärmepumpen und Elektroautos ist auch immer mehr elektrische Energie gefragt. Die Produktion aus Photovoltaik ausbauen und mit geeignete Batteriespeichern einen Puffer bilden, der für die Netzstabilität sorgt, wenn die Atomenergie wegfällt, sind zwei wichtige Aufgaben der Gegenwart. Derzeit tut sich viel in diesem Bereich. Ich erachte es aber auch als zentral, dass wir mit Europa zusammenspielen und uns mit Wind-, Wasser- und Solarenergie gegenseitig aushelfen. Nur so steuern wir in eine sichere Zukunft.» Sara Blaser

Wo liegt das grösste Potenzial, um den Klimawandel zu stoppen? Diese Frage beschäftigte Patrik Deuss, als er auf der Suche war nach einem Thema für seine Bachelorarbeit in Energie- und Umwelttechnik . Im Heizen? In der Mobilität? In der Beleuchtung? «In den ZHAW-Gebäuden fiel mir auf, dass das Licht in den Korridoren immer brannte», erzählt der Energie- und Umwelttechniker. «Der Hauswart erklärte mir, dass die Lichtsteuerung eine komplexe Angelegenheit ist.» Herkömmliche Systeme haben einen einzigen Bewegungsmelder pro Raum und können diesen nur ganz oder gar nicht beleuchten. «Das müsste doch bedarfsgerechter möglich sein», dachte Deuss – und hatte das Thema für seine Bachelorarbeit gefunden. «Es wird genauso viel Licht produziert, wie gebraucht wird. Dadurch können bei der Beleuchtung 90 Prozent Strom gespart werden.» Der ZHAW-Student begann, den Prototypen eines intelligenten Leuchtmittels zu entwickeln. Seine Idee war, von einem zentralen zu einem dezentralen System zu wechseln: Jedes Leuchtmittel soll ein eigenes «Gehirn» haben. Der Sensor in der neuen LED-Röhre misst nicht nur Bewegungen, sondern auch die Temperatur, die Feuchtigkeit und den Lichteinfall durch natürliche Quellen wie Fenster. Die ganze Hardware, die sonst im Raum verteilt ist, ist in jedes einzelne Leuchtmittel integriert: Sensor, Leuchtmittel, Kabel. «Zusammen funktionieren die Leuchtmittel wie ein Schwarm», erläutert Deuss. «Es wird genauso viel Licht produziert, wie gerade gebraucht wird.» Dadurch könnten bei der Beleuchtung 90 Prozent Strom gespart werden. Patrik Deuss merkte rasch, dass seine Idee auf Interesse stiess. Da er mit der Entwicklung der Software an seine Grenzen stiess, holte er Florian Gärtner dazu, Elektroingenieur und Freund aus der Zeit, als er wettkampfmässig Downhill-Rennen fuhr. Die beiden gründeten das Startup LEDCity und profitierten vom Programm «Startup-Challenge» der ZHAW. Ein halbes Jahr lang konnten sie gratis Büroräumlichkeiten nutzen, wurden gecoacht und bekamen Schulungen zu Themen wie Patentanmeldung, Businessplan oder Suche nach Investierenden. Die jungen Gründer begannen, die Leuchten serienmässig herstellen zu lassen – in Asien. «Die meisten Elektronikkomponenten des LED-Marktes werden in China hergestellt», erklärt Patrik Deuss. «Ein Zug bringt unser Material schliesslich in die Schweiz.» «Bis 2030 wollen wir 12 Millionen Leuchtmittel umrüsten und so die Stromproduktion eines AKW einsparen.» 2017 verkauften Deuss und Gärtner das erste Leuchtmittel, seither wächst das Unternehmen. 42 Mitarbeitende beschäftigt LEDCity zurzeit, kürzlich wurden Niederlassungen in Deutschland und Spanien eröffnet. Das Startup ist auf Geschäftsgebäude spezialisiert und hat Kundinnen und Kunden wie den Flughafen Zürich, die ZHAW oder das Hotel Dolder Grand. Durch die momentan angespannte Situation auf dem Energiemarkt sei das Interesse an den smarten Leuchtmitteln nochmals stark gestiegen, erzählt Deuss. In Geschäftsgebäuden verursacht die Beleuchtung bis zu 30 Prozent der Elektrizitätskosten. Patrik Deuss und Florian Gärtner haben grosse Ziele: Bis 2030 wollen sie 12 Millionen Leuchtmittel umrüsten und so die Stromproduktion eines AKW einsparen. Das klingt zunächst unrealistisch, doch Deuss rechnet vor: Allein im Jahr 2022 werde LEDCity 55’000 Leuchtmittel umrüsten. Bisher sei die Produktion des Startups durchschnittlich jährlich um über 100 Prozent gewachsen – das Ziel würde aber bereits bei einem Wachstum von 77 Prozent erreicht. «Es ist immer einfacher und günstiger, Strom zu sparen, als ihn nachhaltig zu produzieren.» LEDCitys Vision geht sogar noch weiter: Bis 2040 soll mit effizienten LED-Beleuchtungssystemen der weltweite Stromverbrauch im Lichtsektor um 80 Prozent gesenkt werden. «Das schaffen wir natürlich nicht alleine», sagt Deuss. «Aber wir kurbeln den Markt an.» So sind die Entwicklerinnen und Entwickler beispielsweise daran, einen kleinen Sensor zu entwickeln, in dem die ganze Technologie der LEDCity-Röhren steckt, damit andere Unternehmen diesen Sensor in ihre eigenen Leuchten integrieren können. Patrik Deuss geht davon aus, dass sich im Energiebereich viel bewegen wird in den nächsten Jahren. «Es ist immer einfacher und günstiger, Strom zu sparen, als ihn nachhaltig zu produzieren», betont der Startup-Gründer. Mit 30 Jahren ist Patrik Deuss CEO eines stark wachsenden KMU. Ist die grosse Verantwortung eine Last? «Ich empfinde meine Arbeit als sehr sinnvoll», antwortet er. Sie seien ein sehr gutes Team, das sich gegenseitig unterstütze. Ständig würden neue Mitarbeitende gesucht und dabei sei es ihnen wichtig, diese gut auszusuchen. Seine Erfahrungen im Spitzensport hätten ihn zudem gut auf diese Aufgabe vorbereitet. «Sowohl im Sport wie auch im Geschäft muss man Ziele in Meilensteine unterteilen. Man braucht Disziplin, Training – und Durchhaltewillen», sagt Deuss. «Ich glaube, als Spitzensportler hat man ein anderes Schmerzempfinden.» Seraina Sattler

Smart wird eine Stadt nicht von einem Tag auf den andern. Smart zu werden, bedeutet, viele kleinere und grössere Mosaiksteinchen über die Zeit zu einem grösseren Ganzen zusammenzusetzen, viele einzelne kleine und grössere Schritte zu gehen. Die Stadt Winterthur zum Beispiel hat in ihrer Strategie fünf Handlungsfelder für solche Schritte definiert: Energie, Mobilität, Smart Government, Bildung & Innovation sowie Wohnen, Gesundheit & Alter. Damit lehnt sie sich an das weit verbreitete Modell eines Rades an, das vor zehn Jahren vom amerikanischen Stadt- und Klimawissenschaftler Boyd Cohen entwickelt wurde. Das unterteilte Rad soll Verbundenheit und Vernetzung der Massnahmen und auch der Ziele illustrieren. Die Handlungsfelder Energie und Mobilität betrifft zum Beispiel das Winterthurer Projekt «Zusammenschluss zum Eigenverbrauch ZEV»: In drei Pilotarealen in Winterthur – eine Gewerbezone, eine gemischte Zone sowie ein reines Wohngebiet – sollen sich Firmen und Bevölkerung zusammentun, um Solarenergie zu produzieren und zu speichern. Weiter ist auch das gemeinsame Benützen von Elektrofahrzeugen vorgesehen. Damit sollen zwei Probleme der Energiewende angegangen werden: der schleppende Ausbau von Solarenergie in der Schweiz und der fossil betriebene Individualverkehr. Schon umgesetzt ist ein anderes Projekt: Unter dem Motto «Wir fahren smart» dreht ein elektrisch betriebener Kehrichtlastwagen seine Runden durch Winterthur – als gewollter Beitrag zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung. Beide Projekte sind Beispiele für die Kooperation der Stadt Winterthur mit der ZHAW: Die Hochschule führt in und für Winterthur Pilotprojekte zu Smart-City-Themen durch, und die Stadt versteht sich dabei als «Living Lab», als Reallabor und Teststadt für die Forschung zu Smart-City-Themen, wo soziale und technologische Innovationen zum Einsatz kommen sollen. «Ziel ist, eine vernetzte Stadt zu schaffen, mit hoher Lebensqualität und effizientem Ressourceneinsatz.» Vicente Carabias, Schwerpunktleiter Nachhaltige Energiesysteme und Smart Cities am Institut für Nachhaltige Entwicklung der School of Engineering Bindeglied, Schnittstelle und Vernetzer zwischen Stadt und Hochschule ist Vicente Carabias : Er ist einerseits Schwerpunktleiter Nachhaltige Energiesysteme und Smart Cities am Institut für Nachhaltige Entwicklung der School of Engineering sowie Koordinator der ZHAW-Plattform Smart Cities & Regions . Andererseits leitet Carabias auch die Fachstelle Smart City & Nachhaltigkeit im Bereich Stadtentwicklung der Stadt Winterthur. In der Stadtverwaltung setzt er mit Kolleginnen und Kollegen, Praxispartnerinnen und Praxispartnern um, was sein Team an der ZHAW erforscht. Zudem ist die ZHAW auch im Innovationsteam Smart City der Stadt vertreten, wo neben den Vertreterinnen und Vertretern aller Stadtdepartemente auch die ZHAW mit der School of Engineering und der School of Management and Law Einsitz hat. So hat die School of Engineering zum Beispiel mit einer Lebenszyklus-Analyse getestet, wie nachhaltig das E-Kehrichtfahrzeug im Betrieb ist. Die grossen Fragen für die Forscher drehten sich um die Batterie: die Grösse, die Ladeart und die Strombereitstellung. Denn der Elektromotor muss volle 26 Tonnen bewegen – so schwer ist das Fahrzeug. Geforscht oder getestet wird innerhalb dieser Kooperation weiter an Projekten wie der WinLab-Ko-Kreationsplattform oder der Energiespar-App «Social Power». Schon im Einsatz ist das Spiel «Virtual Smart Winti Hero» wie auch die Community-Plattform für das Quartier Neuhegi als Modul der Winterthur-App. Für Vicente Carabias ist Winterthur deshalb auch nicht von ungefähr das Lieblingsbeispiel einer smarten Stadt: «Es soll eine fortschrittliche, vernetzte Stadt geschaffen werden, die sich durch eine hohe Lebensqualität bei gleichzeitig effizientem Einsatz der benötigten Ressourcen auszeichnet», umschreibt Carabias das Ziel der Stadt. Die Stadt will damit auf Entwicklungen wie Digitalisierung, Urbanisierung, Klimawandel und Umbau der Infrastruktursysteme im Energie- und Mobilitätsbereich reagieren. Oder wie es Carabias kurz zusammenfasst: «Wir müssen die Energiewende schaffen.» Sibylle Veigl

Wie wäre es, wenn Bürgerinnen und Bürger Energiepatenschaften für Photovoltaik auf öffentlichen Gebäuden übernähmen? Braucht es lokale Fonds zur Unterstützung von privaten energetischen Sanierungen? Solche Fragen diskutieren die Einwohnerinnen und Einwohner von Thalwil (ZH) im sogenannten World-Café – einem Workshopformat, bei dem in wechselnden Kleingruppen diskutiert wird. Der Anlass ist Teil des EU-Forschungsprojekts «Leveraging Leadership for Responsible Research and Innovation in Territories» , in dessen Rahmen die ZHAW die Gemeinde Thalwil auf dem Weg zur Nachhaltigkeit begleitet. «Die Bürgerbeteiligung ist zentral, damit wir die Transformation auf die gesellschaftlichen Werte und Bedürfnisse abstimmen können», sagt Projektleiter Florian Roth vom ZHAW Center for Corporate Responsibility. Das Forschungsprojekt testet, wie gut sich der RRI-Ansatz (siehe Box unten) für Innovationsprozesse auf Gemeindeniveau eignet. Auch Regionen in Bulgarien, Spanien und Griechenland haben sich als Versuchsorte zur Verfügung gestellt. «Jeder Ort arbeitet an einer anderen Herausforderung», erklärt Roth. «Wir profitieren enorm vom interkulturellen Austausch.» Martin Schmitz, Leiter Umwelt und Nachhaltigkeit in Thalwil, war der RRI-Ansatz zunächst nicht bekannt. Schnell merkte er jedoch, dass die Gemeinde die Grundelemente von RRI wie das Abwägen von möglichen Folgen der Energiewende oder die Wichtigkeit einer anpassungsfähigen Energiestrategie bereits anwendet. «Neu war die Systematik», erzählt er. «Dass wir zum Beispiel nicht wahllos Menschen zu Versammlungen einladen, sondern gezielt alle Teile der Gesellschaft einbinden.» Die Gemeinde erhofft sich, dass die Energiewende durch die Zusammenarbeit reibungsloser über die Bühne geht, da die Beteiligten miteinbezogen und ihre Bedenken ernst genommen werden. Um zu verstehen, wo Thalwil in Bezug auf die Energiewende steht, hat die ZHAW ein Delphi-Survey durchgeführt: Das mehrstufige Befragungsverfahren hilft dabei, einen Konsens unter Fachpersonen und der Bevölkerung zu bilden. Zwei Resultate haben Schmitz überrascht: «Die Einwohnerinnen und Einwohner wünschen sich, dass die Gemeinde eine Vorbildfunktion einnimmt sowie dass sie die Kreislaufwirtschaft stärkt und Kunststoffrecycling anbietet.» Die Resultate haben die Forschenden mit den Interessensgruppen in Formaten wie dem World-Café diskutiert. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Einführung von Tempo-30-Zonen durch Thalwiler Bürgerinitiativen besser funktioniert hat als top-down von der Gemeinde. «Wir haben besprochen, wie man diesen Bottom-up-Prozess auch in anderen Bereichen nutzen könnte», so Roth. So könnten etwa PV-Anlagen anstatt durch die Gemeinde durch Energiepatenschaften von Bürgerinnen und Bürger finanziert werden. «Das hätte einen doppelten Effekt: Es entlastet die Gemeinde, und durch die Beteiligung steigt die Akzeptanz der Bevölkerung», meint Roth. «Am meisten würde ich mich freuen, wenn in 15 Jahren jemand sagt, er engagiere sich für die Gemeinde, weil er damals an diesem World-Café war.» Florian Roth, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am ZHAW Center for Corporate Responsibility Nach der ersten Hälfte des dreijährigen Forschungsprojekts ist eine Sammlung von Ansätzen, die sowohl Fachleute wie Einwohnerinnen und Einwohner als sinnvoll und zielführend erachten, zusammengekommen. Nun geht es darum, diese in konkrete Massnahmen herunterzubrechen und zu priorisieren. Die Massnahmen werden anschliessend dem Gemeinderat vorgelegt und die Energiestrategie auf Basis demokratischer Entscheide umgesetzt. Dem Politikwissenschaftler Roth liegen die längerfristigen Effekte von RRI am Herzen: «Am meisten würde ich mich freuen, wenn in 15 Jahren jemand sagt, er engagiere sich für die Gemeinde, weil er damals an diesem World-Café war», sagt er und schmunzelt. Stéphanie Hegelbach

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. 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. 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. 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. 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. 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.» 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. 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.» 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. 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 CO 2 -neutralem Gas und Umweltwärme zu gewinnen. Die Mietenden dieser 39 Wohneinheiten müssen keine Energiekosten bezahlen. 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. 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.» 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. 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.» 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 CO 2 , wie daraus Methan oder Wasserstoff gewonnen werden können. Auch zu wichtigen Fragen, wie erneuerbare Energien ins Netz integriert oder gespeichert werden können, laufen Projekte. 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. 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. Ja, leider. Wir haben uns politisch und gesellschaftlich die letzten zehn Jahre im Kreis gedreht. Jetzt scheint es etwas schneller voranzugehen. Interview Patricia Faller

Früher kam der Strom aus der Steckdose und kaum jemand kannte die Energiequelle. Heute fragen wir: Gelingt es uns, genügend Strom für unseren technisierten und komfortablen Lebensstil herzustellen? Um das Gespür für Strommengen und Einsparpotenziale zu schärfen, machen wir ein Gedankenexperiment. Stellen Sie sich vor, Sie besitzen ein Velo, das die aufgewendete Energie vollständig in Strom umwandelt. Mit diesem Velo brauchen Sie 10 Stunden, um eine Kilowattstunde Strom zu erzeugen. Dafür müssen Sie ziemlich sportlich in die Pedale treten. Rund sechs Kilowattstunden Strom braucht ein Schweizer Single-Haushalt im Schnitt pro Tag. Sechs Velofahrende müssten dafür insgesamt 60 Stunden auf Achse sein. Quelle: Holler C., et al. (2021) Erneuerbare Energien zum Verstehen und Mitreden, 1. Aufl. München; ZHAW; Electrosuisse, Bulletin 9/2022; www.kea-bw.de. (Die Angaben beruhen auf Mittelwerten. Wie viel Energie effektiv verbraucht wird, hängt von den einzelnen Geräten ab.)

«Noch nie hatte ich einen Job, in dem ich so viel telefonieren musste», sagt Arturo Bänziger und lacht herzhaft. Seit drei Monaten leitet er Projekte für die Installation von Photovoltaikanlagen auf Dächern von Ein- und Mehrfamilienhäusern. Da gibt es viel zu koordinieren, zu organisieren und zu kommunizieren. «Das Wichtigste in meinem Job als Projektleiter Solar- und Wärmetechnik ist das Pflegen von Beziehungen zu Auftraggebenden, zu Fachpersonen von Partnerbetrieben und zu Lieferfirmen. Nur so können wir ein Projekt erfolgreich zusammen umsetzen, sagt Bänziger. Oft ist er darum auf Baustellen anzutreffen. Er mag den Kontakt zu Menschen und vermittelt gerne zwischen ihnen. Dies, gekoppelt mit den fachlichen und technischen Herausforderungen, macht den Job für Bänziger besonders spannend. Der 28-Jährige schloss im Sommer 2022 sein Bachelorstudium Energie- und Umwelttechnik an der School of Engineering der ZHAW ab und begann direkt nach dem Studium bei der CKW Gebäudetechnik zu arbeiten. Aktuell liegt sein Fokus auf der Betreuung von Photovoltaikprojekten. «Die Nachfrage ist riesig», sagt Bänziger. In den letzten Wochen hat diese weiter zugenommen. «Viele Menschen wollen einen Beitrag zu einer nachhaltigen Stromversorgung leisten oder sind von der aktuellen Entwicklung im Strommarkt beunruhigt.» Wer schon seit einer Weile darüber nachdachte, Solarpanels auf dem Dach zu installieren, ringt sich jetzt zu einer Entscheidung durch. Insbesondere das Interesse an Anlagen, die dank Batteriekomponenten auch dann weiterlaufen, wenn der Netzstrom ausfällt, ist enorm. Die riesige Nachfrage prägte für den Fachmann den Einstieg in die Branche. «Ich wurde ziemlich ins kalte Wasser geworfen», sagt er und lacht erneut. «Der Anstrum ist schwer zu bewältigen; aber ich tue, was ich kann.» Bänziger würde die Projekte gerne schneller umsetzen. «Aber das ist leider schlicht nicht möglich.» Die gesamte Lieferkette hat Probleme, mit der Nachfrage Schritt zu halten. Materialien fehlen an allen Ecken und Enden, die Produktion wurde überall hochgefahren und kommt dennoch nicht nach. Hinzu kommt, dass Personal fehlt. «Es hat zu wenig Leute für Aufgaben wie die meinige, aber auch für die Montage auf dem Dach fehlt das entsprechend ausgebildete Personal.» Das alles führt dazu, dass die Kundschaft von Unternehmen wie der CKW Geduld braucht. «Wer sich heute für die Installation einer Photovoltaikanlage interessiert, kann etwa in drei bis vier Monaten mit einem Beratungstermin rechnen», sagt Arturo Bänziger. «Wer sich heute für die Installation einer Photovoltaikanlage interessiert, kann etwa in drei bis vier Monaten mit einem Beratungstermin rechnen» Arturo Bänziger, ZHAW-Absolvent Dass er heute Projekte im Energiebereich leitet, ist für Bänziger keine Selbstverständlichkeit. «Mich haben Energie und Technik schon immer fasziniert», sagt er. Nach dem Gymnasium wählte er dennoch den Studiengang «International Management» an der School of Management and Law (SML) der ZHAW. Das schien ihm naheliegend: Fast seine gesamte Schulkarriere hatte er an verschiedenen Schulen auf der ganzen Welt verbracht. «Mein Vater hatte Jobs in verschiedenen Ländern. Ich besuchte meist internationale, englischsprachige Schulen, während wir zu Hause Spanisch sprachen.» Ein technisches Studium auf Deutsch traute er sich nicht zu und Internationalität hatte er quasi im Blut. Seine Bachelorarbeit an der SML schrieb Arturo Bänziger zum Thema Energiewende. «Da packte es mich wieder. Ich realisierte: Hier kommt etwas Grosses ins Rollen mit Auswirkungen auf Gesellschaft, Politik und Wirtschaft», erinnert sich der Absolvent. So entschied er sich nach einem Jahr in der Finanzbranche und mit inzwischen verbesserten Deutschkenntnissen für ein zweites Studium: Energie- und Umwelttechnik an der School of Engineering der ZHAW. Rückblickend sagt Bänziger, dieses Studium sei das wohl Schwierigste, was er bisher gemacht habe. «Anfangs war es nicht leicht, meinen Lebensstandard anzupassen. Und während ich zu Hause über komplizierten Mathe-Aufgaben sass, feierten meine ehemaligen Arbeitskollegen ihre Beförderungen.» Doch diese Frustration dauerte nicht lange. Schnell fing Bänziger Feuer und stürzte sich voll und ganz in seine Lieblingsthemen. Heute, nach drei Monaten im neuen Beruf, kann er sagen: «Es war die richtige Entscheidung.» Das Studium habe ihn bestens vorbereitet auf seinen heutigen Berufsalltag. Die Theorie sitze und auch in die Praxis habe er guten Einblick erhalten. «Schon in der ersten Studienwoche stiegen wir auf ein Dach und machten erste Messungen. Heute bin ich mehrmals pro Woche genau mit dieser Aufgabe konfrontiert.» Der Wechsel von der Betriebswirtschaft in die Energietechnik hat sich für Bänziger auch aus einem anderen Grund gelohnt: «An etwas zu arbeiten, das die Gesellschaft beschäftigt, einen Beitrag zur Energiewende zu leisten, indem ich den Bau von nachhaltigen Energieanlagen ermögliche, das spornt mich an.» Elena Ibello

Den Kühlschrank wärmer stellen, die Kaffeemaschine ausschalten, dreimal tägliches Stosslüften und die Raumtemperatur senken – diese und weitere Tipps begegnen uns derzeit ständig. Damit sollen wir beitragen, dass die Schweiz nicht in eine Energieschieflage gerät. Der Geist ist dabei oft willig, aber umgesetzt werden die Massnahmen dann doch nicht. Was bringt uns also dazu, effektiv Energie zu sparen? Umweltpsychologin Cathérine Hartmann , die an der ZHAW in den Bereichen nachhaltige Mobilität, Ernährung, Konsum und Energieverbrauch forscht und lehrt, vergleicht die Energiesparsituation mit dem Maskentragen während der Corona-Pandemie: Einerseits sei das Thema relevant gewesen, weil es um Leben und Tod ging. Andererseits hing das Funktionieren der Gesellschaft davon ab, dass alle – oder zumindest sehr viele – mitmachten und letztendlich auch dazu verpflichtet wurden. «Es gilt, die Relevanz des Themas Energiesparen aufzuzeigen, aber auch die Konsequenzen des Nichtstuns – es muss klar sein, dass es dann andere Einschränkungen geben wird.» So könne mit den richtigen Argumenten jede Person motiviert werden. «Natürlich müssen diese Botschaften individuell angepasst werden – denn Personen befinden sich bezüglich ihres Wissens auf unterschiedlichen Niveaus.» Im Gegensatz zur Maskenpflicht ist das Energiesparen derzeit noch freiwillig – ein funktionierendes Konzept? Gemäss einer Studie von Jürg Rohrer , Leiter der ZHAW-Forschungsgruppe Erneuerbare Energien, eher nicht: Diese kommt zum Schluss, dass zwar durch sehr ambitionierte, freiwillige Entscheidungen die Treibhausgas-Emissionen einer durchschnittlichen in der Schweiz wohnhaften Person um etwas mehr als die Hälfte reduziert werden könnten. Bei realistischer Betrachtung kann aber höchstens ein Drittel dieser ambitionierten Massnahmen durch Eigenverantwortung umgesetzt werden, was die Wirkung auf etwa 20 Prozent der erforderlichen Reduktion limitiert. «Wir Menschen sind Gewohnheitstiere, um uns auf den richtigen Weg zu bringen, braucht es Anreize, Tipps reichen nicht.» Cathérine Hartmann, Umweltpsychologin Für die Umweltpsychologin ist ebenfalls klar: Nur auf die Eigenverantwortung zu setzen, funktioniert nicht. «Dies erfordert ein sehr hohes Mass an Verantwortungsbewusstsein, und die persönliche ökologische Norm muss stark ausgeprägt sein.» Doch das Leben verlaufe selten gradlinig, und so kämen wir uns immer wieder selber in die Quere. «Wir Menschen sind Gewohnheitstiere, um uns auf den richtigen Weg zu bringen, braucht es Anreize – es reicht nicht, Tipps zu publizieren.» Wie viel konsumiert wird, hängt auch vom Preis ab. Und da die Strompreise in der Schweiz stark steigen dürften, könnte auch das dazu beitragen, dass wir Energie sparen. Nina Boogen ist Umwelt- und Energieökonomin an der ZHAW und hat mit einer Forschungsgruppe über fünf Jahre lang den Stromverbrauch von 5000 Haushalten in der Schweiz untersucht . Mit dem Ergebnis: Steigt der Strompreis, sparen die Haushalte Energie. «Kurzfristig können Haushalte vor allem über ihr Verhalten auf eine Strompreiserhöhung reagieren. Langfristig sehr wirksam ist beispielsweise, den Kühlschrank zu ersetzen oder auf eine andere Heizung zu setzen», so Boogen. Letzteres funktioniere vor allem bei Wohneigentum, bei Mietwohnungen sehe es anders aus. «Mietende sparen nur dann Strom, wenn die Eigentümerin bereit ist, in neue, sparsamere Geräte zu investieren.» Die Eigentümerin davon zu überzeugen, Änderungen vorzunehmen, sei aufwendig und für Laien oft nicht einfach. «Zudem ist das Optimierungspotenzial nicht bei allen Haushalten gleich hoch: Wo viel konsumiert wird, kann einfacher gespart werden.» Ebenso weiss die Ökonomin, dass nicht alle Haushalte gleich preissensibel sind. «Viele können gar nicht einschätzen, wie viel der Einsatz von LED-Lampen oder das Einstellen des Kühlschranks auf sieben Grad bringt.» Nina Boogen, Umwelt- und Energieökonomin Dass wir uns plötzlich mit dem Strompreis auseinandersetzen, hat auch mit dem Bewusstsein zu tun. «Durch die Medienberichte und den Appell des Bundesrats ist das Thema in unseren Fokus gerückt.» Für Boogen fehlt dabei aber etwas Entscheidendes: «Das Wissen, welche Massnahme wie viel bringt.» Viele könnten gar nicht einschätzen, wie viel der Einsatz von LED-Lampen, das Lichtlöschen oder das Einstellen des Kühlschranks auf sieben Grad bringe. «In Sachen Klimaschutz ist es für Einzelpersonen schwierig einzuschätzen, ob sie nun lieber vegetarisch leben oder auf das Fliegen verzichten – vielfach wird der Einfluss kleiner Massnahmen überschätzt», so Boogen. ` Hartmann und Boogen sind sich hinsichtlich funktionierender Massnahmen für langfristig geringeren Energieverbrauch einig: Es braucht eine Kombination. Dazu gehören Eigenverantwortung, Information, Belohnungsanreize, Preisanpassungen und Beratungen. Den Menschen zu einem nachhaltigen Verhalten zu lenken, kann auch durch eine Art «schubsen» in die richtige Richtung geschehen – im Fachjargon spricht man von nudging: «Dies umfasst beispielsweise Kühlschränke, die vom Hersteller auf sieben Grad eingestellt sind, oder grünere Stromprodukte als Standardangebot.» Gemäss Hartmann kann dies auch von Organisationen genutzt werden, beispielsweise um die Gäste in der Mensa auf das vegetarische Essen zu lenken oder indem man den Lift so einstellt, dass er langsamer fährt. «So ist man mit der Treppe schneller und gesünder unterwegs, kann aber frei wählen, wie man in die oberen Stockwerke kommt.» Als wichtig erachtet die Umweltpsychologin auch das Gemeinschaftsgefühl: «Wenn wir als Gruppe oder Verein Energie sparen, sind wir viel mehr als der kleine Fisch im grossen Ozean.» Ebenso solle beim Energiesparen nicht von Verzicht oder Verlust gesprochen werden. «Rhetorisch ist es wichtig, den Gewinn zu betonen, beispielsweise dass wir auch in 30 Jahren noch ein gutes Leben für alle ermöglichen können.» Dies sei mindestens so relevant wie jetzt ein warmes Haus zu haben und macht einen angepassten Konsum nötig. «Aber leider bewerten wir viel stärker, was wir im Hier und Jetzt haben oder nicht haben – das sind unsere kognitiven Barrieren.» Kathrin Reimann

Noch schnell eine Solaranlage aufs Dach, eine neue Wärmepumpe in den Keller. Das scheinen sich gerade viele Hauseigentümerinnen und Hauseigentümer in der Schweiz vorgenommen zu haben. Nur: Wer solls richten? Photovoltaikunternehmen und Gebäudetechnikfirmen suchen händeringend nach Personal, weiss Franz Baumgartne r , Dozent für Photovoltaik und erneuerbare Energien an der ZHAW School of Engineering in Winterthur. «Es fehlt an Fachleuten auf allen Ebenen.» Der Ausbau von erneuerbaren Energien, allen voran dem Solarstrom, soll nun also an Fahrt aufnehmen. Dafür sei es auch höchste Zeit, sagt Baumgartner: Soll, wie in der Energiestrategie des Bundes vorgesehen, bis 2050 Solarstrom im Umfang von 34 Terawattstunden gewonnen werden, müssen laut dem ZHAW-Experten jährlich Photovoltaikanlagen mit einer Kapazität von mehr als einem Gigawatt installiert werden. Die Zahl der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Photovoltaikbereich dürfte sich in in den kommenden fünf Jahren deshalb verdreifachen — von 10’000 auf 30’000 Personen, die dann wohl auch einen Teil der Nachfrage nach Wärmepumpen abdecken werden, wie Baumgartner schätzt. Was den Ausbau anderer erneuerbarer Energien betreffe, werde es dagegen noch etwas dauern: Wasserstoff sei bislang zu teuer, Windkraft werde in der Schweiz meist durch Einsprachen verhindert. «Die meisten Jobs entstehen dort, wo derzeit Milliarden von Schweizer Franken investiert werden», so der Wissenschaftler. Ein solcher Ausbau im Bereich von Photovoltaik und Wärmepumpen bedeute vor allem viel mehr eigens für diese Branchen geschulte Monteure, Installateure oder Projektplanerinnen – aber ebenso etwa 1500 neue Führungskräfte, die über vertieftes Technikwissen im Bereich der erneuerbaren Energien verfügen und dieses auch anwenden können. «Genau solche Ingenieurinnen und Ingenieure bilden wir in unserem Studiengang aus», sagt Studiengangleiter Baumgartner. Die ZHAW School of Engineering hat 2012 den Studiengang Energie- und Umwelttechnik (EU) eingeführt – etwa zum selben Zeitpunkt, wie auch andere technische Fachhochschulen einen vergleichbaren Bachelorstudiengang ins Leben gerufen haben. Bisher habe die Zahl der Neueintritte aller technischen Fachhochschulen in diesem Bereich stets bei etwa 200 pro Jahr gelegen, gut 40 davon jeweils an der ZHAW. Grosse weltpolitische Ereignisse wie die Reaktorkatastrophe in Fukushima oder die Klimastreiks hätten entgegen der Erwartung dabei kaum einen Einfluss auf die Zahl der Anmeldungen ausgeübt, stellt Baumgartner fest, der den Studiengang leitet. «Das dürfte dieses Mal anders sein.» So hätten heuer doppelt so viele Interessierte den Studientag besucht wie noch im Vorjahr und sich ein Drittel mehr Personen für das Studium im Herbst angemeldet; auch halte der Trend zu mehr Frauen an. Damit die Nachfrage nach Führungskräften längerfristig bedient werden könne, benötigten aber sowohl ZHAW als auch andere technische Fachhochschulen künftig doppelt so viele Absolventinnen und Absolventen wie bisher. «Der Kern unseres Studiengangs war von Anfang an eine kombinierte Ausbildung in thermischer und elektrischer Energietechnik», erzählt Baumgartner, dessen Absolventinnen und Absolventen heute Photovoltaikanlagen für grosse Energieversorger planen oder Wärmepumpen für Solarunternehmen oder in der Gebäudetechnik realisieren. «Das zahlt sich jetzt aus.» So würden Studierende der Energie- und Umwelttechnik an der ZHAW nicht nur lernen, wie man etwa Nahwärmenetze plant und baut, sondern auch, wie unterschiedliche Solarzellentechnologien funktionieren oder elektrische Stromspeicher entwickelt werden. Die klassische Trennung von Elektroingenieur- und Maschineningenieurwissenschaften, so wie sie früher üblich war, hält der ZHAW-Dozent für wenig zweckmässig – würden Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen doch heute oft zusammen realisiert. Gerade kleine Betriebe dürften sich zudem kaum zwei Fachleute leisten können, sondern brauchen eine einzige Person, die beides kann. Und nicht zuletzt, fügt Baumgartner an: «Die Wende der Heizsysteme – weg von Öl und Gas also, hin zur Wärmepumpe – macht nur in der Kombination mit Solarstrom wirklich Sinn – und sie ist in kurzer Frist machbar.» Ümit Yoker

Die Photovoltaik werde im Jahr 2030 nur «im niedrigen einstelligen Prozentbereich» zur Stromversorgung in der Schweiz beitragen. Das sagte vor zehn Jahren Rudolf Hug, damaliger Präsident der Kommission «Energie und Umwelt» von Economiesuisse in diesem Magazin (ZHAW-Impact, März 2012) in der Diskussion mit Professor Franz Baumgartner, Photovoltaikexperte an der School of Engineering der ZHAW. So kann man sich täuschen. Schon heute, acht Jahre vor Ablauf der Frist, erweist sich Hugs Prognose als falsch. Die Solarenergie trägt aktuell bereits 6,5 Prozent zur Stromerzeugung bei. Und die Entwicklung geht in forschem Tempo weiter. Woche für Woche werden Zehntausende von neuen Modulen montiert. Bloss: Das ist immer noch viel zu wenig Solarstrom. Im Jahr 2050 soll die Photovoltaik in der Schweiz gemäss den Energieperspektiven 2050+ des Bundes rund 34 Terawattstunden (TWh) liefern. Das ist etwa zwölf Mal mehr als heute und wird gut 40 Prozent des Strombedarfs entsprechen. Nur so lässt sich alles unter einen Hut bringen: das Klimaziel Netto-Null erreichen, die Abhängigkeit von Öl, Gas und zweifelhaften Regimes reduzieren, der Wegfall der Kernenergie kompensieren und der Stromverbrauch von Elektroautos und Wärmepumpen abdecken. Dazu sind verstärkte Anstrengungen nötig. «Pro Jahr ist im Durchschnitt ein Zubau von Anlagen mit einer Leistung von 1,5 Terawatt erforderlich, im letzten Jahr war es die Hälfte», erklärt Professor Franz Baumgartner , Studiengangleiter Energie- und Umwelttechnik. «Allein in den Wintermonaten entsteht durch die bifazialen Module im Gebirge ein ähnlicher Ertrag wie in Wädenswil über das gesamte Jahr.» Jürg Rohrer, Leiter der Forschungsgruppe Erneuerbare Energien Wie kann das gelingen? Und wo finden all die Solarmodule Platz? Immerhin summiert sich die benötigte Fläche etwa auf die Grösse des Kantons Appenzell Innerrhoden. Eine gute Option sind angesichts der drohenden Winterstromlücke Solaranlagen in den Bergen, die mit doppelseitigen Modulen arbeiten. Der Clou: Die Rückseite nutzt das vom Schnee reflektierte Licht. Senkrecht aufgestellt produzieren solche Panels im Winter mehr Strom als im Sommer. Sie profitieren von der stärkeren Sonnenstrahlung in den Alpen, wie seit 2018 eine Versuchsanlage der ZHAW auf 2500 Metern Höhe bei Davos beweist. «Allein in den Wintermonaten entsteht durch die die bifazialen Module im Gebirge ein ähnlicher Ertrag wie in Wädenswil über das gesamte Jahr», sagt Professor Jürg Rohrer , Leiter der Forschungsgruppe Erneuerbare Energien an der ZHAW in Wädenswil. Für alpine Solaranlagen müssten nicht intakte Landschaften versehrt werden, hält Professor Reto Rupf fest. Der Spezialist für Umweltplanung leitet den Forschungsbereich Geoökologie an der ZHAW in Wädenswil. Er plädiert dafür, solche Anlagen nicht in allen Landschaftskammern zu platzieren, sondern auf wenige Stellen mit bereits viel Infrastruktur zu konzentrieren: Staudämme oder Skigebiete zum Beispiel. Dort richte eine Solaranlage weniger zusätzlichen Schaden an. «Die Leute sind nicht per se abgeneigt, dass in einem Skigebiet eine Solaranlage gebaut wird.» Reto Rupf, Leiter Forschungsbereich Geoökologie «Die Leute sind gemäss einer repräsentativen Befragung in der Schweiz nicht per se abgeneigt, dass in einem Skigebiet eine Solaranlage gebaut wird», sagt Rupf. Bisher seien Anlagen neben Skipisten nicht zulässig gewesen. Das ändere sich nun mit den vom Parlament beschlossenen «Dringlichen Massnahmen zur kurzfristigen Bereitstellung einer sicheren Stromversorgung im Winter». Und in empfindlicheren Gebieten sei mit einer leichten Bauweise dank Seilkonstruktionen eine schonendere Realisierung möglich. Um eine Baubewilligung für eine alpine Solaranlage zu erhalten, ist ab einer gewissen Grösse eine Umweltverträglichkeitsprüfung nötig. Sie beurteilt die Auswirkungen des Bauvorhabens auf den jeweiligen Lebensraum in der Bau- und Betriebsphase und der späteren Wiederherstellung der Landschaft nach dem Betrieb. Letzteres sei ein oft vernachlässigter Punkt, sagt Reto Rupf. Manche Stimmen in der Politik wollen den Schutz der Landschaft, der Natur und der Baukultur beschneiden, um das Ausbautempo der Solarenergie zu forcieren. So möchte die zuständige Ständeratskommission im «Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien» den Ausbau auch in Schutzgebieten zulassen. Betroffen sind etwa das Bundesinventar der Landschaften und Naturdenkmäler von nationaler Bedeutung (BLN), nationale Biotope oder auch schützenswerte Ortsbilder von nationaler Bedeutung. Im Nationalrat verlangt ein Vorstoss, bei Solar- und Wasserkraftanlagen sei das Beschwerderecht von Organisationen abzuschaffen, darunter beispielsweise Pro Natura oder der Schweizer Heimatschutz. «Wer behauptet, der Denkmalschutz verhindere die Energiewende, argumentiert unsachlich.» Stefan Kurath, Co-Leiter des Instituts Urban Landscape «Wer behauptet, der Denkmalschutz verhindere die Energiewende, argumentiert unsachlich», sagt Stefan Kurath , Co-Leiter des Instituts Urban Landscape. Den Ausbau der Photovoltaik hält der Professor am Departement Architektur, Gestaltung und Bauingenieurwesen für absolut notwendig. Auf den Flachdächern der Gewerbebauten und grossen Wohnhäuser lägen aber enorme, noch ungenutzte Potenziale brach. Der Flächenanteil der Dächer denkmalgeschützter Bauten und Ortsbilder sei da irrelevant und auch zu kleinteilig für effiziente Anlagen. Grundsätzlich sei es jedoch auch da durchaus möglich, mittels architektonischer Prinzipien Solaranlagen gut zu integrieren. Das Problem sieht er also vielmehr im Wildwuchs und Gebastel von Anlagen auf Dächern und Fassaden. Dasselbe gelte für die Solar-, aber auch Grosswindanlagen in den Kulturlandschaften: «Wir müssen zu unser Umwelt Sorge tragen, ohne deren kulturellen Wert zu zerstören.» Nicht der Heimat-, Denkmal-, Ortsbild- und Landschaftsschutz würden also die Energiewende verhindern, sondern unqualifizierte Herangehensweisen. Die Architektinnen und Architekten könnten da helfen. «Autobahnen, Kläranlagen oder Parkplätze eignen sich für grössere Photovoltaik-Anlagen, an denen sich auch Pensionskassen beteiligen könnten.» Franz Baumgartner, Studiengangleiter Energie- und Umwelttechnik Wie viel Platz auf den rund 2,8 Millionen Gebäuden im Land vorhanden ist, zeigt die Studie « Photovoltaik: Potenzial auf Dachflächen in der Schweiz». Darin analysieren Jürg Rohrer und sein Team alle Steil- und Flachdächer und filtern die für Solaranlagen geeigneten mit einer guten bis hervorragenden Sonneneinstrahlung heraus. Die resultierende Fläche ist um die Hälfte grösser als der Kanton Appenzell Innerrhoden. Damit wäre eine Stromproduktion von fast 54 TWh pro Jahr möglich – also deutlich mehr als die erforderlichen 34 TWh. Franz Baumgartner hält auch tote Infrastrukturflächen für vielversprechend. Der Entwickler der Solarsegel denkt an etwas grössere Anlagen, die über Autobahnen, Kläranlagen oder Parkplätze gespannt werden: «Auch Pensionskassen könnten sich daran beteiligen.» Sein Hauptfokus gilt der Umsetzung: Wie viel Alpenstrom sinnvoll sei, hänge nicht nur vom Potenzial, sondern letztlich auch von den Kosten ab. Solange keine aussagkräftigen Kostenzahlen von Grossprojekten in den Alpen vorlägen, sei eine gewisse Skepsis angebracht, sagt Baumgartner, der in dieser Zeit auf die Infrastrukturflächen im Mittelland als Alternative setzen würde. Bei den Kosten ortet er auch bei herkömmlichen Anlagen auf Einfamilienhäusern Optimierungsbedarf. Die Planung der Anlage und die Auswahl der Elektronikkomponenten gelte es zu optimieren. Mit teurem elektronischem Schnickschnack hinter jedem Solarmodul könne man in wenigen Fällen zwar ein paar Kilowattstunden zusätzlich herausholen. Dabei fielen aber später potenziell höhere Reparaturkosten zulasten des Endkunden an. Insgesamt ist Baumgartner überzeugt, dass die gesteckten Ziele erreichbar sind: «Die Photovoltaik schafft das zweifellos, wenn wir die notwendigen Fachpersonen ausbilden können.» Die Zuwachsraten in den vergangenen Jahren gelte es deutlich zu steigern, «nur so geht es rasch vorwärts». Thomas Müller