Mittwoch, 28. September 2016

Energiespeicher als Chance für Energiestrategie - und Wirtschaft

Das neu gegründete «Forum Energiespeicher Schweiz» will eine systematische Auseinandersetzung der Wirtschaft und der Wissenschaft mit Fragen der Energiespeicherung in einem konvergenten Energiesystem ermöglichen. Ein umfassendes Speichermodell soll zukünftig dazu beitragen, dass Entscheidungsträger aus Politik und Wirtschaft die Weichen für ein sinnvolles Zusammenspiel der verschiedenen Energieträger und Formen der Energiespeicherung richtig stellen.
 
In der politischen Debatte über die Energiestrategie 2050 wurde die Speicherung von Energie nur vage thematisiert. Das Bundesamt für Energie BFE hat 2013 im Bericht «Energiespeicher in der Schweiz» festgehalten, dass zusätzliche Speicher erst langfristig ab 2035 nötig sind. Die politische Diskussion wurde aufgeschoben – was aus Sicht von Wirtschaft und Wissenschaft eine verpasste Chance ist. Unterschiedliche Energiespeicher sind nicht nur nötig, sondern auch ein Vorteil für den Denk- und Werkplatz Schweiz. Grossspeicher benötigen lange Planungs- und Bauzeiten, und viele neuere Speichertechnologien haben gerade die Marktreife erreicht. Sie alle sind auf Rahmenbedingungen angewiesen, die Investitionssicherheit bieten. Die Weichen müssen heute gestellt werden.


Auf Initiative der AEE SUISSE haben verschiedene Gespräche zwischen Vertretern der (Energie-) Wirtschaft und der Wissenschaft stattgefunden. Es besteht Konsens, dass die Energiespeicherung ein wichtiger Schlüssel für die Umsetzung der Energiestrategie 2050 ist. Energiespeicher beschleunigen und stabilisieren die Transformation des Energiesystems, indem sie das Gesamtsystem wirtschaftlicher und zuverlässiger machen.

 
Systematische Energiespeicherdiskussion lanciert: Um das Thema der Energiespeicherung in einem dezentralen, konvergenten Energiesystem systematisch zu behandeln und das Wissen ebenso wie die Anforderungen der verschiedenen Akteure einzubinden, haben verschiedene Vertreter der Wirtschaft – darunter die BKW, Swissgrid, die St. Galler Stadtwerke und Erdgas Schweiz – und führende Institute der Energieforschung das «Forum Energiespeicher Schweiz» gegründet. Das Forum setzt sich dafür ein, dass die verschiedenen Aspekte der Energiespeicherung umfassend betrachtet und aufeinander abgestimmt werden, ausgehend von der Konvergenz der Strom-, Wärme- und Gasnetze sowie der Integration in den europäischen Energieverbund.
 

Heute ist weitgehend unklar, welche Rollen die verschiedenen Formen der Energiespeicherung im künftigen Energiesystem spielen und wie dieses System auf verschiedene Rahmenbedingungen reagiert. Das Forum bringt verschiedene Exponenten aus der (Energie-) Wirtschaft und Wissenschaft zusammen, um diese Fragen zu diskutieren. In einem ersten Schritt will das Forum Energiespeicher Schweiz ein Modell bereitstellen, das die Auswirkungen verschiedener politischer Entscheide auf das Gesamtenergiesystem, das Strom, Wärme und Mobilität umfasst, darstellen kann. So will das Forum Energiespeicher Schweiz einen wichtigen Beitrag leisten, um eine umfassende Lösung zu skizzieren.
 

Das Forum Energiespeicher Schweiz steht allen Organisationen der Wirtschaft und der Wissenschaft offen, die sich mit Fragen der Energiespeicherung befassen. Aktuelle Fragen werden an Roundtable-Veranstaltungen thematisiert und diskutiert. 

Interessierte können sich per Mail anmelden:  speicher@aeesuisse.ch.
speicher.aeesuisse.ch
speicher@aeesuisse.ch

Kontakt
Thomas Nordmann, Sprecher der Wirtschaft: thomas.nordmann@aeesuisse.ch

  ^^^ Nach oben

Rekord für Perowskit-CIGS-Tandem-Solarmodul

Dünnschicht-Technologien könnten die Kosten für Solarmodule der nächsten Generation dramatisch senken. Ihre Herstellung ist günstig, aber insbesondere die Verbindung komplementärer Absorbermaterialien in einem Tandem-Solarmodul steigert die Wirkungsgrade. Wissenschaftler des KIT, des ZSW  und des belgischen Forschungsinstitutes imec stellen auf der internationalen Konferenz PSCO in Genua ein Tandem-Solarmodul aus Perowskit- und CIGS-Dünnschichten vor, dessen Effizienz von 17,8 Prozent erstmals die Effizienz von Einzel-Solarmodulen aus diesen Materialien übertrifft.

„Mit unserem Modul haben wir gezeigt, wie ein skalierbares Perowskit-CIGS-Solarmodul die Effizienz der Einzel-Solarmodule dieser Materialien drastisch übertreffen kann“, unterstreicht Dr. Ulrich W. Paetzold vom KIT. Seine neu eingerichtete Nachwuchsgruppe am Institut für Mikrostrukturtechnik und am Institut für Lichttechnik des KIT erforscht und optimiert den Lichteinfang und die Energieausbeute in diesen Tandem-Dünnschicht-Solarmodulen.

Professor Michael Powalla, Leiter der Abteilung Dünnschichtphotovoltaik am KIT sowie Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW, führt aus: „Mit dem neuen Modul-Stack wurde eine elegante Methode gefunden, durch die Kombination zweier hoch innovativer Dünnschicht-Technologien das Sonnenspektrum optimal auszunutzen.“ Das semitransparente obere Perowskit-Solarmodul absorbiert besonders effizient den hochenergetischen Anteil des Sonnenspektrums, während die untere CIGS-(Kupfer-Indium-Gallium-Selenid)-Schicht eher die infraroten Anteile umwandelt. Insgesamt erzielt der Prototyp eine Energieumwandlungseffizienz von 17,8 Prozent. Zum Vergleich: Der Weltrekord für Perowskit-Module liegt derzeit bei 15,3 Prozent und das Referenz CIGS-Solarmodul bei 15,7 Prozent.

Zusätzlich zeichnet sich der vorgestellte Prototyp durch eine industrietaugliche und skalierbare Bauelementarchitektur aus. Der Prototyp ist rund 3,76 Quadratzentimeter groß und sowohl das semitransparente Perowskit-Solarmodul als auch das CIGS-Solarmodul sind in skalierbare Zellstreifen unterteilt, die monolithisch verschaltet sind, das heißt, dass die Verschaltung der Einzelzellen zum Modul in den Herstellprozess integriert werden kann. Die Verluste der aktiven Fläche liegen bei unter acht Prozent.


Vollständige Presseinformation 133/2016

Details zum KIT-Zentrum Energie 

  ^^^ Nach oben

Sonntag, 25. September 2016

Versuchsplattform für Erneuerbare Energien

Diesen Herbst ist es so weit: Die Energy-System-Integration-Plattform am Paul Scherrer Institut PSI nimmt ihren Betrieb auf. Im Rahmen der Doppeltagung „Vernetzte Energieforschung Schweiz“ wurde sie diese Woche den Medien und rund 150 Vertretern aus Politik, Industrie und Wissenschaft vorgestellt.


Heute an der Energieversorgung von morgen arbeiten:
Die ESI-Plattform ebnet vielversprechenden Lösungsansätzen
den Weg in die industrielle Anwendung.
(Bild: Scanderbeg Sauer Photography)
Bis ins Jahr 2050 soll das Schweizer Energiesystem schrittweise umgebaut werden. Dabei sieht das als „Energiestrategie 2050“ erarbeitete Massnahmenpaket des Bundes einen starken Ausbau der neuen erneuerbaren Energien wie Solar- und Windenergie vor. Die Integration des dezentral und mit zeitlichen Schwankungen produzierten Stroms aus Photovoltaik und Windenergie stellt die Stromnetze jedoch vor eine grosse Herausforderung. Mit der Energy-System-Integration-Plattform (kurz: ESI-Plattform) nimmt im Herbst eine Versuchsplattform ihren Betrieb auf, auf der vielversprechende Ansätze zum Umwandeln und Speichern von dezentralen, erneuerbaren Energien zusammengeführt werden. Die ESI-Plattform wurde im Rahmen der Doppeltagung „Vernetzte Energieforschung Schweiz“ den Medien und rund 150 Vertretern aus Politik, Industrie und Wissenschaft vorgestellt. „Mit der ESI-Plattform haben wir am PSI eine Einrichtung geschaffen, mit der wir demonstrieren können, wie integrale Speicherkonzepte aussehen müssen, damit eine dezentrale Energieversorgung mit erneuerbaren Energien funktionieren kann“, sagt Alexander Wokaun, Bereichsleiter Energie und Umwelt am PSI, der die Tagung eröffnet. „Mit der ESI-Plattform ist ein Leuchtturm entstanden, der einen Schlüsselaspekt der Energiestrategie 2050 sichtbar und erlebbar macht.“

Grosse Bedeutung komme dabei einer engen Zusammenarbeit mit Partnern aus Forschung und Industrie zu. So wurde die ESI-Plattform in Koordination mit der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) realisiert und auch die ETH Zürich ist an den Kooperationsprojekten beteiligt. Zudem stelle die ESI-Plattform einen Ausgangspunkt für die Anbahnung neuer Zusammenarbeiten des PSI mit der Industrie im Rahmen von PARK INNOVAARE dar. Der Innovationspark entsteht zurzeit in unmittelbarer Nähe des PSI. Durch enge Kooperationen zwischen dem PSI und Unternehmen sollen dort Innovationen generiert und rasch zur Marktreife gebracht werden. 


Im Mittelpunkt der ESI-Plattform steht die sogenannte Power-to-Gas-Technologie. Dabei werden Stromüberschüsse, die die Netze überlasten würden, zur Herstellung von Wasserstoff genutzt. Dieser kann direkt eingesetzt oder für die Produktion von Methan weiterverwendet werden. Der Strom wird also zu energiereichen Gasen umgewandelt. Der Vorteil von Wasserstoff oder Methan ist, dass die Gase lange gelagert und weit transportiert werden können. Bei Bedarf werden sie wieder in Strom oder Wärme umgewandelt. Die Gase lassen sich aber auch als Rohstoff in der Industrie nutzen oder als Treibstoff in Fahrzeugen.

Einzelne Komponenten der Power-to-Gas-Technologie sind seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung am PSI:
„Bei der ESI-Plattform geht es darum, all diese bisher isoliert erforschten Bausteine erstmals in ihrem komplexen Zusammenspiel im Pilotmassstab zu untersuchen“, erklärt Peter Jansohn, Leiter Energy System Integration am PSI. Mit der Integration von Methan und Wasserstoff auf einer gemeinsamen Plattform betritt die ESI-Plattform hierbei Neuland: „Damit haben wir die Möglichkeit, vielfältige Varianten des Power-to-Gas-Konzepts durchzuspielen – das unterscheidet die ESI-Plattform von anderen Ansätzen“, unterstreicht Jansohn.

Ziel sei es, ein Anlagensystem mit einer Leistung von 100 Kilowatt auf die Grenzen des technisch Machbaren auszuloten sowie die Kosten und die Möglichkeiten der Skalierung auf eine Anlage im Megawattbereich herauszufinden. So werden die vom PSI geleiteten Kompetenzzentren zu Strom- und Wärmespeicherung (SCCER Heat and Electricity Storage) und für Bioenergie (SCCER BIOSWEET) ihre neu entwickelten Technologien auf der ESI-Plattform testen. Sie sind zwei der im Rahmen des Aktionsplans „Koordinierte Energieforschung Schweiz“ vom Bund initiierten Kompetenzzentren für Energieforschung.

Mit dem Durchspielen verschiedener Varianten des Power-to-Gas-Konzepts kann ausgelotet werden, welche Varianten eine besonders effiziente Energienutzung erlauben. „Wasserstoff als Energieträger ist ein wesentlicher Baustein aller Power-to-Gas-Anlagen, da er flexibel eingesetzt werden kann“, betont Thomas J. Schmidt, Leiter des Kompetenzzentrums Strom- und Wärmespeicherung. Einerseits könne er in Brennstoffzellen-Fahrzeugen zur Dekarbonisierung des Mobilitätssektors beitragen. „Andererseits kann er, wie es auf der ESI-Plattform demonstriert werden wird, direkt in Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen effizient und unter Bildung von ausschliesslich Wasser wiederverstromt werden.“

Welche Möglichkeiten eine Weiterverarbeitung zu Methan eröffnet, erläutert Science-Case-Koordinator Tilman Schildhauer: „Bis zu einer geringen Menge kann Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist werden – durch die weitere Umwandlung von Wasserstoff zu Methan kann diese Einspeisung jedoch in nahezu unbegrenzter Menge geschehen.“ Auf der ESI-Plattform wird diese sogenannte Methanisierung ebenso untersucht, wie die Quellen des dafür benötigten Kohlendioxids: Biogas-Anlagen, Holzvergaser oder Industrie-Abgase. „Insbesondere im Fall von Biogas-Anlagen ermöglicht die Methanisierung unter Wasserstoffzugabe, die Biomethan-Produktion um mehr als die Hälfte zu steigern“, so Schildhauer.


Text: Paul Scherrer Institut

Samstag, 24. September 2016

Stadtzürcher EW will mehr Solaraktivität

Im Bereich der Solarenergie besteht für das ewz die Möglichkeit, die bisherigen Aktivitäten mit innovativen Projekten zu erweitern. Zurzeit können diese aber nicht realisiert werden, weil dafür der Handlungsspielraum und die Ausgabenkompetenzen fehlen. Der Rahmenkredit «New Business Solar» über zehn Millionen Franken soll die Voraussetzungen schaffen, dass sich ewz in diesem Bereich erfolgreich betätigen kann.


Auf dem Weg in die 2000-Watt-Gesellschaft spielt das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz) gemäss eigener Einschätzung eine wichtige Rolle – sei es mit seinen Kraftwerken, mit dem Angebot an Ökostrom, den Energiedienstleistungen oder seinen Pilotprojekten in den Bereichen Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Namentlich im Bereich der Solarenergie sind die Möglichkeiten aber noch nicht ausgeschöpft. Allerdings entwickelt sich der Markt bei den Dienstleistungen für Solarenergie rasant, und das ewz verfügt nicht über den nötigen Handlungsspielraum und die Ausgabenkompetenzen, um sich auf diesem Markt rasch und effektiv bewegen zu können. Mit einem Rahmenkredit von 10 Mio. Franken will der Stadtrat in unmittelbarer Zukunft die dafür nötigen Voraussetzungen schaffen.
 
Der Rahmenkredit soll ewz erlauben, Dienstleistungen im Bereich Solarenergie auszubauen, so wie das andere Energieversorgungsunternehmen in der Schweiz bereits heute tun. Die aktuelle Produkteplatte von ewz entspricht zwar den derzeitigen Bedürfnissen von Kundinnen und Kunden, aber indem ewz bei seinen Angeboten Dienstleistungen von Dritten beziehen muss, ist es gegenüber den Konkurrenten zunehmend benachteiligt.

 
Der Rahmenkredit «New Business Solar» umfasst vier Bereiche: die Akquisition und Beteiligung an Solardienstleistungsunternehmen, die Realisierung von Pilotangeboten bzw. deren Einführung und Weiterentwicklung, das Angebot von Finanzierungs- und Contracting-Modellen sowie Investitionen in Startup-Unternehmen im Solarbereich. Die Energiebranche erlebt durch die fallenden Preise und die sich verändernden Kundenbedürfnisse derzeit einen starken Wandel, und ewz ist gefordert, neue Geschäftsfelder zu erschliessen und zusätzlichen Umsatz zu generieren. Das Geschäft mit Dienstleistungen für Solarenergie bietet ewz dafür eine ideale Möglichkeit.


Quelle: ewz 

Mittwoch, 21. September 2016

So gelingt Integration Erneuerbarer Energien

Neuer Bericht des Weltenergierates - Spektakulärer Zuwachs: Auf erneuerbare Energien entfallen inzwischen über 30 Prozent der gesamten weltweit installierten Stromerzeugungskapazität - Verbesserte Technologien führen zu Kostenreduktion bei erneuerbaren Energien wie Windenergie und Photovoltaik.

Neue Technologien, geänderte Betriebsabläufe sowie politische Rahmenbedingungen können den Anteil volatiler erneuerbarer Energien erhöhen
Auf erneuerbare Energieträger, einschließlich Wasserkraft, entfallen inzwischen über 30 Prozent der gesamten weltweit installierten Kapazität und 23 Prozent der Stromerzeugung. Laut Bericht des Weltenergierates verzeichneten Windkraft und solare PV in den vergangenen 10 Jahren ein explosionsartiges, jährliches Wachstum von durchschnittlich 23 Prozent bzw. 50 Prozent pro Jahr; der Anteil an der Energieversorgung weltweit lag im Jahr 2015 jedoch nur bei 4 Prozent.

Der Bericht mit dem Titel „Variable Renewables Integration in Electricity Systems 2016 - How to get it right” wurde vom Weltenergierat in Zusammenarbeit mit CESI S.p.A. veröffentlicht und enthält Fallstudien aus 32 Ländern, die circa 90 Prozent der weltweit installierten Wind- und Solarkapazität ausmachen.

Erneuerbare Energien haben sich zu einem Milliardengeschäft entwickelt: Im Jahr 2015 wurde eine Rekordsumme von 286 Milliarden US-Dollar in 154 GW an neuer Kapazität aus erneuerbaren Energien investiert (76 Prozent in Windkraft und PV). Dieser Betrag liegt deutlich über den Investitionen in die konventionelle Energieerzeugung, die um 97 GW gestiegen sind.

Der Bericht wurde im Vorfeld des zwischen dem 10. und 13. Oktober in Istanbul stattfindenden 23. World Energy Congress erstellt. Die Rolle erneuerbaren Energien im globalen Energiemix und wie sie den Wandel zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft beschleunigen, ist eines der Schlüsselthemen am ersten Kongresstag.

Christoph Frei, Generalsekretär, Weltenergierat, sagte: „Der Erfolg bei der Entwicklung volatiler erneuerbarer Energien und ihrer effizienten Integration in die Stromsysteme hängt maßgeblich vom Marktdesign und dem regulatorischen Rahmen ab, sowie von einer umfassenden Regionalplanung, um Engpässe zu vermeiden.”
„Wir haben den kritischen Punkt der Energiewende überwunden. Die Umsetzung technisch und wirtschaftlich stabiler Richtlinien, unterstützt durch eindeutige Signale beim CO2-Preis, ermöglicht diesen Wandel und bringt uns einen Schritt näher, die bei COP21 vereinbarten Klimaziele zu erreichen.”

Ständig verbesserte Technologien und Kostenreduktion verringern den Kapitalaufwand (CAPEX) sowie die Betriebs- und Wartungskosten (O&M) für erneuerbare Energien. Den jüngsten Daten zufolge liegt der niedrigste Auktionswert für Wind bei einem Tarif von USD 28/MWh in Marokko und bei USD 30/MWh für eine 800-MV-PV-Solaranlage in Dubai. Diese außergewöhnlich niedrigen Werte lassen sich im Allgemeinen nicht auf andere Länder mit völlig anderer Volllaststundenzahl bei Wind und Sonne sowie anderen Systemkosten übertragen, weisen aber auf einen Abwärtstrend bei den Kosten hin. In Kontinentaleuropa ist die Volllaststundenzahl bei Wind und Sonne bis zu 50 Prozent niedriger und die Systemkosten wesentlich höher.

Alessandro Clerici, Vorsitzender des Knowledge Network zur Integration erneuerbarer Energieträger in Stromsysteme, Weltenergierat, sagte: „Geeignete Technologien und politische Maßnahmen, einschließlich Regulierung und Marktdesign, spielen beim Ausbau volatiler erneuerbarer Energien und ihrer effizienten Integration ins Stromnetz eine entscheidende Rolle. Politische Lösungen müssen mit effektiven und bezahlbaren technologischen Lösungen einhergehen.“

„Was in einem bestimmten Land funktioniert, hängt sowohl von den spezifischen Umständen als auch von der Qualität der Umsetzung der gesetzlichen Richtlinien ab. 

Entscheidend bei der Planung der Integration von volatilen erneuerbaren Energiequellen ist ein ganzheitlicher und auf Langfristigkeit ausgelegter Ansatz für das Systemdesign. Dazu gehört auch eine ehrliche und transparente Kosteneinschätzung, um Investitionsanreize zu schaffen und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, sowie ein robuster Energiesektor, unabhängig von den Ressourcen oder der geografischen Lage eines Landes.” Der Bericht führt Erfahrungswerte sowie erfolgskritische Faktoren auf und empfiehlt konkrete Maßnahmen für eine erfolgreiche Integration von volatilen erneuerbaren Energieträgern in Stromsysteme.

Wesentliche Empfehlungen für eine nachhaltige Integration von erneuerbaren Energieträgern sind:
  • Entscheidungsträger müssen Marktregeln festlegen, um ein nachhaltigeres Energiesystem sicherzustellen, das ein ausgeglichenes Energie-Trilemma, das heißt eine Balance zwischen Versorgungssicherheit, Umweltfreundlichkeit und Bezahlbarkeit, aufweist, einschließlich klar definierter CO2-Emissionsvorschriften.
  • Die Einführung von Kapazitätsmärkten kann zur Gewährleistung von Versorgungssicherheit beitragen, falls Energy-only-Märkte in Ländern mit einem hohen Anteil an verschiedenen erneuerbaren Energien nicht ausreichen, um eine zuverlässige Versorgung zu garantieren.
  • Wettervorhersagemethoden müssen verbessert und genauer werden, sodass auf die sich ändernden Gegebenheiten bei Wind und Sonne/Variabilität schnell reagiert werden kann.
Vor dem Hintergrund der weltweit wachsenden Bedeutung von erneuerbaren Energien müssen Industrie und politische Entscheidungsträger diese neuen Herausforderungen adressieren, um die Integration von Erneuerbaren, Versorgungssicherheit und kontinuierlichem Wachstum zu gewährleisten.
Quelle: sonnenseite.com /   Weltenergierat (World Energy Council) 2016

 ^^^ Nach oben