Vernetzte Forschung - Matthias Meili

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energieeffizient umweltfreundlich gesellschaftsrelevantVernetzte ForschungCCEM – das Kompetenzzentrumfür Energie und Mobilität des ETH-BereichsPAUL SCHERRER INSTITUTÉCOLE POLYTECHNIQUEFÉDÉRALE DE LAUSANNEnFachhochschule NordwestschweizHochschule für Technik

Brennstoffzellen-Forschung am PSI für eine umweltschonende und effiziente Stromerzeugung.

3Inhalt4Das CCEMZiele und Wege des Kompetenzzentrums6Der SchiffskapitänProjekte im Bereich Mobilität8Die BauherrinProjekte im Bereich Wärme und Gebäude10Der StromhändlerProjekte im Bereich Elektrizität12Leiter und LenkerForschen im grossen TeamUmschlagbildQuadratische Membranen einerMini-Brennstoffzelle (ca. 0,1 mmSeitenlänge!) in einem GlasKeramik-Substrat (CCEM-Projekt,ETH-Zürich).

4Im Gebäudebereich sind massive Steigerungen der Energieeffizienz möglich.Aufbruch zur2000-Watt-GesellschaftDer ETH-Rat hat am PSI ein neues Kompetenz-soll die Abhängigkeit von Erdöl minimiert werdenzentrum eingerichtet, um ein effizienteres undund drittens sollen diese Ziele ohne wesentlicheumweltfreundlicheres Energiesystem für dieEinbussen beim Wohlstand erreicht werden.Schweiz der Zukunft zu erforschen.Die Vision dahinter ist die 2000-Watt-Gesellschaft, die deutlich weniger Energie braucht. Eine«Hierzulande musst du so schnell rennen, wie duübers Jahr gemittelte Dauerleistung pro Kopf vonkannst, wenn du am gleichen Fleck bleiben willst»,2000 Watt entspricht dem Stand von 1960. Heutesagt die Rote Königin der erstaunten Alice in Lewisliegt der Durchschnitt in der Schweiz bei 5000 Watt,Carolls Kindergeschichte «Alice im Wunderland».in den USA sogar bei 12000 Watt. Die ReduktionÄhnlich könnte es der Menschheit im Energie- undauf 2000 Watt ohne Komforteinbusse ist auf langeKlimabereich ergehen, wobei wir in diesem Fall nichtSicht möglich, dies jedoch nur, wenn die vorhan-rennen, sondern mehr forschen müssen. Der ETH-Ratdenen Ressourcen effizienter genutzt werden undhat daher am 1. Januar 2006 das Kompetenzzentrumin allen Bereichen die neusten Technologien ange-Energie und Mobilität (CCEM) ins Leben gerufen.wandt werden.Dieses soll die Energieforschung des ETH-Bereichsunter Einbezug der Fachhochschulen und Universi-Im CCEM werden drei Wege skizziert:täten bündeln und daraus entstehende Anwen- Ersatz fossiler Brennstoffe durch alternative Treib-dungen zusammen mit der Industrie fördern.CCEM-Projekt: Holzgas für dieStromproduktion.stoffe wie CO2-neutral produzierten WasserstoffDas vom Paul Scherrer Institut (PSI) geführte Effizienzsteigerungen bei der Energieproduktion,CCEM hat sich drei übergeordnete Ziele für einbei Materialien und den Prozessen (Verbrennungkünftiges Energiesystem der Schweiz gesetzt:Erstens muss der Ausstoss des TreibhausgasesKohlenstoffdioxid (CO2) gesenkt werden, zweitensetc.) Reduktion der Nachfrage nach Energiedienstleistungen

5Marktplatz der Ideenbestritten aus Drittmitteln der Industrie sowie ausWer ist involviert?Eigenmitteln der Institutionen und andern öffentDas CCEM ist ein Förderinstrument und wurde vomlichen Quellen, wie der Förderagentur für Innova-ETH-Rat mit 15 Millionen Franken für die erstention (KTI) oder der Europäischen Union.zwei Jahre (2006/2007) dotiert. Damit werdenProjekte unterstützt, welche die vorher genanntenZiele verfolgen. Im Vordergrund stehen Vorhaben,Wasserschloss und Brennstoffzellein denen gemeinsam mit Behörden oder Partnernaus der Industrie nach konkreten, anwendungs Die CCEM-Projekte sind in gesellschaftlich wich-orientierten Lösungen gesucht wird. Daraus solltigen Bereichen angesiedelt. So hat die Elektrizitätein Netzwerk oder eine Art Cluster entstehen, inin der Schweiz eine lange Geschichte. Doch dasdem Know-how ausgetauscht und Synergien auchOptimierungspotenzial im Bereich von Wasser-im Bereich der Infrastruktur genutzt werden kön-kraft, Biomasse, Windenergie oder Solarenergienen. So unterstützt das CCEM auch grosse baulicheist noch sehr gross. Daher sollen neue Brennstoff-Investitionen, die den Forschern zur Verfügungzellen mit hohem Wirkungsgrad entwickelt werden.gestellt werden.Aber auch bei traditionellen Energieträgern wieDie Ideen für die Projekte kommen von dender Wasserkraft sind weitere Verbesserungen mög-Forschern selbst. In einem Workshop werden dielich. Um die dafür nötigen Materialien zu testen,Gesuche in einer Art Marktplatz der Ideen gesam-müssen entsprechende Verfahren und Analyseme-melt und diskutiert. Die Workshops sind so aus-thoden entwickelt werden. Zukunftsträchtig sindgelegt, dass gemeinsame Forschungsanträgeauch Projekte, die zum Beispiel Gas aus Biomasseformuliert werden. In der ersten Phase konntenherstellen oder Wasserstoff als Energieträger pro-bereits 16 Projekte unterstützt werden, die sich inpagieren.ETH-Bereich:PSI (CCEM-Leitung)ETH ZürichEPF LausanneEmpaEawagWSLWeitere Partner:CSEM (Centre Suissed‘Electroniqe et Microtechnique)Universität BernUniversité de NeuchâtelMIT (Massachusetts Instituteof Technology)FHNW (FachhochschuleNordwestschweiz)HTA Luzern (FachhochschuleInnerschweiz)NTB (Interstaatliche Hochschulefür Technik Buchs)SPF-HSR (FachhochschuleRapperswil)ZHW (Zürcher HochschuleWinterthur)die drei Bereiche Elektrizität, Mobilität sowieWärme und Gebäude einteilen lassen. Die Mittelvon 15 Millionen Franken, die der ETH-Rat gespro-Mobilität zu Land und Wasserchen hat, umfassen dabei nur ca. 20 Prozent derGesamtkosten der 16 Projekte. Der Rest wirdIm Themenkreis Mobilität geht es um die Verbesserung althergebrachter Techniken wie dem Dieselmotor. So möchten Forscher des ETH-Bereichsneue Schiffsmotoren entwickeln, die wenigerSchadstoffe ausstossen und dabei einen höhernWirkungsgrad aufweisen. Fortschritte sowohl inder Materialforschung wie auch beim Verständnisder Verbrennungsvorgänge sind dafür unabdingbar. Das CCEM unterstützt zu diesem Zweck neueleistungsfähige Teststände am PSI und an derEmpa. Im Weitern sollen auch alternative Antriebssysteme wie das Wasserstoff-BrennstoffzellenAuto entwickelt werden.Altbauten im VisierRund 50 Prozent des gesamten Energieverbrauchsin der Schweiz entfallen auf den Bereich Immobilien,insbesondere auf Heizung und Klima. Bei NeubautenWasserstoff tanken: Eine CCEM-Studie untersucht dieund vor allem auch bei Altbauten sind massiveVoraussetzungen bezüglich Fahrzeugtypen, InfrastrukturEffizienzsteigerungen möglich. Bisher unterstütztund Rahmenbedingungen. (Fotomontage)das CCEM zwei Projekte aus diesem Bereich.Weitere Geldgeber:Kanton AargauSwisselectric ResearchBundesamt für EnergieFörderagentur für Innovation KTIStadt ZürichKanton Basel-StadtnovatlantisSchweizerischer NationalfondsEUDiverse Industrieunternehmen

6Für Kapitän Antonius Smits bedeutet eine wirtschaftliche zugleich auch eine umweltfreundliche Fahrweise.Schiff ahoi,ohne Rauch und SchmiereEmissionssenkung bei SchiffsdieselmotorenDie Rheinschifffahrt hat bezüglichSchadstoffausstoss einen höhernStandard (siehe Artikel rechts) als dieHochseeschifffahrt. Denn sobald dieSchiffe ausserhalb des Küstenbereichs sind, stellen sie auf billigeres,aber schmutzigeres Schweröl um.Da der Treibstoff rund die Hälfte derBetriebskosten ausmacht, werdensich saubere Dieselmotoren nur beigleichbleibendem Wirkungsgraddurchsetzen. Das CCEM unterstütztzwei Projekte, in denen Forscher desETH-Bereichs in Zusammenarbeit mitder Industrie nach Lösungen suchen.Rheinschiff-Kapitän Antonius Smits versorgt diemung optimal aus. Rheinaufwärts berechnet derSchweiz mit Gütern aus der ganzen Welt. Ihm liegtComputer die optimale Drehzahl und Geschwin-viel daran, dass seine MS Grindelwald möglichstdigkeit, bei der die beiden Caterpillar-Hauptmo-sauber unterwegs ist.toren, die bei Volllast je 783 Kilowatt Leistung aufdie Schraube bringen, am wenigsten Treibstoff«Bis zu einem Tiefgang von 1 Meter 70 gleitet meinverbrauchen.Schiff wie ein Fisch durchs Wasser», sagt AntoniusDie Rheinschifffahrt ist die Lebensader vonSmits und streicht zur Veranschaulichung mit einerWesteuropa und für die Schweiz so etwas wie daseleganten Handbewegung durch die Luft. «WennTor zur Welt. 15 Prozent des Aussenhandelsvolu-sie tiefer liegt, wird sie zu einem viereckigen Klotz.»mens läuft über die Basler Rheinhäfen. Rund achtSmits, 41, niederländischer Staatsbürger, kenntMillionen Tonnen Güter werden hier jährlich umge-seinen Kahn, die MS Grindelwald, in- und auswen-setzt. Umso mehr muss es im Interesse der Schweizdig. Seit sieben Jahren fährt er das über 100 Meterliegen, die Rheinschifffahrt ökologisch verantwor-lange Containerschiff für die Reederei Danser dentungsvoll zu betreiben.Rhein hinauf und hinunter.«Eine wirtschaftliche Fahrweise ist bei unszugleich auch eine umweltfreundliche Fahrweise»,Hochseeschiffe im Ökofokusantwortet Kapitän Smits auf die Frage, ob dieDer Basler Rheinhafen ist einwichtiges Handelstor zur Welt.Rheinschifffahrt heute nach ökonomischen oderVergleicht man die verschiedenen Transportartenökologischen Gesichtspunkten betrieben werde.für Güter miteinander, steht der Wasserweg in der«Wir wollen so wenig Treibstoff wie möglich ver-Tat sehr günstig da. Bezogen auf den Tonnenkilo-brauchen, und das bedeutet auch weniger Emis-meter liegt die Schifffahrt beim Energieverbrauchsionen.» Rheinabwärts nützt der Kapitän die Strö-und beim CO2-Ausstoss an der Spitze. Der weitaus

7grösste Teil der Emissionen entfällt bei den Last-päischen Binnenschifffahrts-Union (EBU), einerkähnen auf den Betrieb, im Gegensatz etwa zuInteressenorganisation der Schifffahrtsunterneh-Bahn- und Strassentransport, wo die Bereitstellungmer. Gerade jetzt wird hinter den Kulissen wiederder Infrastruktur viel mehr ins Gewicht fällt. Eseifrig getagt, weil die Zentralkommission für dielohnt sich in der Schifffahrt deshalb, in dieRheinschifffahrt (ZRK) – so etwas wie die obersteMotorenentwicklung zu investieren. InsbesondereBehörde für den Betrieb der Binnenschifffahrt – anbei den wirklich grossen Motoren auf den Hoch-der Überarbeitung der Emissionsgrenzwerte sitzt.seeschiffen, die im Megawatt-Bereich arbeiten,Bis 2016 sollen die Schiffsmotoren auf den euro-sind noch gewaltige Verbesserungen bei den Emis-päischen Flüssen in mehreren Stufen wieder aufsionen möglich, weil diese Antriebe mit billigem,den modernsten Stand gebracht werden – dankaber bezüglich Emissionen auch problema-einer drastischen Reduktion des Schwefelgehaltestischerem Schweröl laufen (siehe CCEM-Projekt inim Schiffsdiesel, dank modernen KatalysatorenRandspalte links).und dann auch mit Hilfe von Abgasnachbehand-Antonius Smits lacht, wenn er an die schmie-lung und Partikelfilter.rigen und rauchenden Motoren denkt, mit denener vor über 20 Jahren auch auf dem Rhein begonnen hat. «Damals wurde die Verbrennung pneu-Umweltbelastende Globalisierungmatisch überwacht, heute geschieht alles mitelektronischen Sensoren.» Laut Smits ist die Ent-Der Umweltschutz liegt auch Kapitän Smits sehrwicklung im Schiffsmotorenbau immer eine Nasen-am Herzen, schliesslich hat er eine Familie mit zweilänge voraus. «Wir hatten schon Mehrventiltech-kleinen Söhnen im Alter von 5 und 7 Jahren. Esnik, als dies bei den Autos noch in weiter Ferne laggebe Momente, in denen auch er über die stetigund auch danach nur in Luxusmodellen eingebautanwachsenden Transporte in der globalisiertenwurde. Heute ist das Standard.»Weltwirtschaft ein bisschen den Kopf schüttle. VorDoch in den vergangenen Jahren konnten dieallem wenn er an die Glace denkt, die er kürzlichEmissionen im Strassenverkehr dank neuer EU-verlud und die für Mexiko bestimmt war oder anNormen vor allem bei den Stickoxiden massivden Joghurt, der nach Kanada transportiert wird.reduziert werden. «Die Rheinschifffahrt hat einenAnderseits ist die Rheinschifffahrt sein Berufguten Ruf, doch diesen gilt es zu verteidigen», sagtund den liebt er über alles. «Ich bin frei und jedenAnton Zimmerli, Safety Manager bei der FirmaTag geht etwas», sagt Käpt‘n Smits. «Ich könnteDanser. Er ist der einzige Schweizer Vertreter innichts anderes machen.» Antonius Smits wurdeder nautisch-technischen Kommission der Euro-das Zeug zum Rheinschiff-Kapitän sozusagen indie Wiege gelegt. Schon sein Vater war Binnenschiffer auf den niederländischen Kanälen. Mit achtJahren hat er sich dies ebenfalls in den Kopf gesetzt.«Ich wollte auch immer auf dem Rhein fahren, weilman da die ganz grossen Strecken machenkann.»Was ist denn der schönste Moment in IhremProjekt CELaDE – Emissions senkung bei Schiffs-Diesel motorenKonstantinos Boulouchos,ETH ZürichPSI, EmpaProjekt LargeEng Testing –Neuer Teststand für Gross motorenKonstantinos Boulouchos,ETH ZürichPSIWeitere CCEM-Projekteim Bereich Mobilitäthy.muve – KommunaleFahrzeuge mit Brennstoff zellenantriebÜber den Nischenmarkt kommunaler Reinigungsfahrzeuge werdenErfahrungen mit dem Brennstoffzellen-Antrieb gesammelt.Christian Bach, EmpaPSI, Uni BernHY Change – Einführung vonWasserstoff im VerkehrVergleichsdaten zu Vor- undNachteilen von Wasserstoffgegenüber Bio- und fossilenTreibstoffenAlexander Wokaun, PSIEmpa, MITNEADS – Abgasnachbehandlung bei Lastwagendiesel motorenZiel ist ein katalytischer KeramikMikroreaktor, der bei gleichemWirkungsgrad sowohl Stickstoffals auch Partikelausstoss vonLastwagendieselmotoren drastischreduziert.Panayotis Dimopoulos, EmpaETHZ, PSI, FHNWBerufsleben, Käpt‘n Smits? «Wenn wir frisch beladen wieder aus dem Hafen in den Rhein einbiegen,dann ist das schon ein sehr angenehmesGefühl.»Die Schiffsmotoren des Rhein-Lastkahns MS Grindelwaldwerden energetisch optimiert.TransEngTesting – Bau einerneuen MotorenteststreckeIm Motorenhaus der Empa wird einTeststand für Dieselmotorenerstellt, um Funktion undWirksamkeit der Abgasnachbehandlung zu überprüfen.Patrik Soltic, Empa

8Bauherrin Brigitta Züst: «Der Entscheid zur Minergie-Renovation ist lange gereift.»Minergie-Bau mitWeitsichtInnovative Bautechnologienund nachhaltiges RenovierenRund 50 Prozent des gesamtenEnergieverbrauchs in der Schweizentfallen auf den Immobilienbereich, insbesondere auf Heizungund Warmwasser. Vor allemAltbauten verursachen einenGrossteil des Energieverlusts imBaubereich und ihre Sanierungerfordert viel Know-how (sieheArtikel rechts). Für eine nachhaltigeEntwicklung muss deshalb bei denbestehenden Bauten – vor allemaus den Jahren 1940 bis 1980 –eine massive Reduktion desEnergieverbrauchs um 90 Prozenterreicht werden. Das CCEMunterstützt in diesem Bereich zweiProjekte unter Koordination derEmpa.Bauherrin Brigitta Züst hat ihr Elternhaus amwobei die Pächterfamilie den angeschlossenenHang des Bachtels im Zürcher Oberland nachLandwirtschaftsbetrieb biologisch-dynamischMinergie-Standard umbauen lassen. Das ist beiführt.einem 150-jährigen Bauernhaus eine besondersgrosse Herausforderung.Erhellendes HolzschleppenLandauf, landab ist bekannt, dass der Birnbauman der Südwestfassade des Bauernhauses«Der Entscheid zu einer Renovation nach Miner-«Looren» die feinsten Früchte weit und breit trägt.giestandard ist über längere Zeit hinweg gereift»,Fast wäre er einer energieeffizienten Renovationsagt Brigitta Züst. 2005 wechselte der Pächter, waszum Opfer gefallen, denn seine Wurzeln verursa-den Anstoss zu nötig gewordenen Renovationenchen im Mauerwerk eine Kältebrücke. Doch dergab. «Von einer Pinselrenovation bis zu einemBirnbaum musste gerettet werden. Architekt MaxVollausbau war zuerst alles möglich», erklärt dieEbinger zog den Baum samt Wurzeln mit einerBauherrin, eine gelernte Biologin und Abwasser-starken Seilwinde um einige Zentimeter von derfachfrau. Das Thema Umwelt und Energie habe inFassade weg. Jetzt freuen sich alle wieder auf diediesem Haus immer im Vordergrund gestanden.saftigen, aromatischen Birnen im Herbst.«Hier wird mit Holz geheizt. Wenn man weiss, wieDen Hof «Looren» in Wernetshausen ob Hinwilviel Holz man jeden Winter ins Haus schleppenhatten die Eltern der Bauherrin Brigitta Züst in denmuss, merkt man ganz konkret, wie viel Energie1950er-Jahren gekauft, erbaut worden war dasein schlecht isoliertes Haus benötigt.»Bauernhaus 100 Jahre früher. Brigitta Züst selbstDass Anstrengungen für ein umwelfreundlichesist hier zum Teil aufgewachsen, heute wohnt sieund energieeffizientes Bauen bei Altbauten amin Luzern. Das Haus beherbergt jetzt zwei Familien,sinnvollsten sind, zeigt folgende Zahl sehr ein-

9drücklich: Bis 2050 werden in der Schweiz über 90Ob sich ein Altbau überhaupt auf den Minergie-Prozent des Gebäudeenergiebedarfs durch BautenStandard bringen lässt, ist manchmal eine Frageverursacht, die vor dem Jahr 2000 erstellt wurden.der Geduld, aber immer auch eine Frage der Kos-Will man den Energieverbrauch im Wohnbereichten. «Ich habe mich für einen energieeffizientensenken, muss demzufolge vor allem in den Sanie-Umbau entschieden, auch weil ich in dieser Hin-rungsbau investiert werden (siehe auch CCEM-sicht privilegiert bin», sagt Brigitta Züst. Die Bei-Projekte in den Randspalten).träge der öffentlichen Hand aus dem Energierap-Eine Möglichkeit ist das Renovieren nach Min-pen waren nicht mehr als ein moralischer Zustupf.ergie-Standard. Minergie steht für einen in der«Letztlich braucht es eine gehörige Portion Idea-Schweiz entwickelten freiwilligen Baustandard,lismus», sagt die Bauherrin.der gemäss Eigenwerbung «den rationellen Energieeinsatz und die breite Nutzung erneuerbarerEnergien bei gleichzeitiger Verbesserung derKonflikt mit BautraditionCCEM-Projekte im BereichWärme und GebäudeRetrofit CCEM – Technologienfür energieeffizientesRenovierenMark Zimmermann, EmpaPSI, EPFL, ETHZ, FHNW, HTA,Uni BernHouse2000 – InnovativeBautechnologien für die2000-Watt-GesellschaftThomas Frank, EmpaEPFL, ETHZ, FHNW, SPF-HSR, ZHW,MeteoSwissLebensqualität, Sicherung der Konkurrenzfähigkeitund Senkung der Umweltbelastung ermöglicht».Manchmal gerät der Wunsch nach Perfektion imDas Ziel wird über den Grenzwert einer Energie-Energiebereich mit nicht-materiellen Werten inkennzahl formuliert, in der alle energierelevantenKonflikt, vor allem mit der Bautradition sowie derFaktoren eines Hauses berücksichtigt werden: ImÄsthetik. «Ein Riegelfachwerk etwa, so schön esMinergie-Standard für Altbauten ist der Höchstwertauch aussieht, kann nicht Minergie-tauglich erhal-bei 80 kWh pro Quadratmeter und Jahr angesetzt,ten werden», sagt Max Ebinger. Dort, wo die Holz-im Minergie-P-Standard (sogenanntes Passivhaus)balken im Mauerwerk verankert sind, gibt es immersogar bei 30 kWh pro Quadratmeter und Jahr. ZumKältebrücken. «Wer also ein Minergie-Haus mitVergleich: Vor 1980 gebaute Häuser erreicheneinem Riegel sieht, kann sicher sein, dass dasüblicherweise eine Energiekennzahl von rund 200Fachwerk nur noch Attrappe ist.»kWh pro Quadratmeter und Jahr.Auf der «Looren» gab auch der Landschafts-Bei Neubauten ist alles von Beginn an ener-schutz Grund zu energiepolitischen Auseinander-gieeffizient planbar, bei der Renovation von Alt-setzungen: Die Solarpanels durften nicht auf dembauten erlebt man dagegen immer wieder Über-geeignetsten Teil des Daches befestigt werden,raschungen. «Bei diesem Haus war im Verlaufe derweil sie sonst das Landschaftsbild beeinträchtigtJahrhunderte so viel verändert, erweitert undhätten, so die Meinung der Behörden. «Durch dieseverbessert worden, dass wir praktisch nirgendsAuflage haben wir bei höhern Kosten etwa 10standardisierte Lösungen anwenden konnten»,Prozent der optimalen Sonnenausnützung verlo-sagt Architekt Max Ebinger, der sich auf Altbausa-ren», erklärt Architekt Max Ebinger.nierungen spezialisiert hat.Die Luftschläuche versorgen inder «Looren» jedes Zimmer mitLüftung mit WärmerückgewinnungEin Meisterwerk ist die sorgfältig eingepasstekontrollierte Raumlüftung. Im Estrich ist die zentrale Einheit versorgt, ein Wärmetauscher, von demdie Luftschläuche tentakelmässig in jedes Zimmergezogen wurden und diese jeweils durch einenunauffälligen Schacht mit vorgewärmter Frischluftversorgen. Nur dank ausgeklügelter Planung wares möglich, alle Schläuche unsichtbar in jedeneinzelnen Raum zu verlegen. Und die mehrfachverglasten Fenster geben nur wenig Wärme frei,dafür die weite Sicht über Zürichsee und InnerDas ehemalige Bauernhaus «Looren» im Umbau – nochfehlen die Solarpanels zur Stromerzeugung.schweizer Alpen.vorgewärmter Frischluft.

10Stromhändler Patrick Munk: «Auch sehr viel Psychologie spielt mit.»Der mit dem StromhandeltOptimierung derPumpspeicherkraftwerkeWasserkraftwerke speisen rund 60Prozent des in der Schweizproduzierten Stroms ins Netz ein. Imliberalisierten Stromhandel werdenPumpspeicherkraftwerke zudem alsRegelkraftwerke eingesetzt (sieheArtikel rechts), um schnell aufNachfrage- bzw. Angebotsspitzenzu reagieren. Rasch wechselndeLasten, Leerlaufbetrieb undNetzwiederaufbau führenzu enormen hydrodynamischenBelastungen des ganzen Systems(Generator, Motor, Steuerung,Überwachung), deren physikalischeGrundlagen noch lange nicht vollverstanden sind. Das ProjektHydronet will neue Methoden fürPlanung, Bau, Betrieb undSteuerung von Pumpspeicherkraftwerken entwickeln.Patrick Munk kauft und verkauft von Dietikon ausRhein hat, ist ein Symbol der ausgeweiteten Tätig-Strom in ganz Europa. Dank der vielen Pumpspei-keit des Unternehmens.Seit die Liberalisierung des Strommarktes Ende«Das Trading-Center ist das Herz des ganzenProjekt HydronetMohamed Farhat, EPF LausanneEawag, Empa, HTAder 1990er-Jahre in Angriff genommen wurde, hatUnternehmens», sagt Patrick Munk, der seit 10sich viel geändert – auch in der schweizerischenJahren bei der EGL tätig ist und heute das TeamEnergie-Geografie. Dass die EGL ihren HauptsitzSpothandel bei der EGL leitet. «Deshalb ist es sonicht mehr im traditionsreichen Laufenburg amfaszinierend, hier zu arbeiten.»cherkraftwerke hat die Schweiz in diesem umstrittenen Markt eine hervorragende strategischePosition.Morgendliche HektikWenn Patrick Munk an der Lerzenstrasse 10, amAm Morgen, wenn nacheinander die Büros derHauptsitz der EGL (Elektrizitäts-Gesellschaft Lau-europäischen Energiebörsen und Energiemärktefenburg AG) in Dietikon, kurzfristig für 100 Mega-öffnen, herrscht im Trading-Center in Dietikon einewattstunden Strom nach Frankreich verkauft, danneifrige Hektik. Die EGL, die zur Axpo-Gruppe gehört,wird tags darauf ein Kraftwerksleiter im Wallis denist eine der grössten Schweizer Energiehändle-«Wasserhahn» aufdrehen müssen. Munk und rundrinnen. Sie bietet in ganz Europa standardisierte20 weitere Stromhändlerinnen und -händler sitzenoder auf den Kunden zugeschnittene Energieein-hier im sogenannten Trading-Center vor ihrenheiten pro Zeiteinheit an, seien dies längerfristigeVierfach-Bildschirmen, telefonieren in ganz EuropaLieferverpflichtungen oder kurzfristige Spotpro-herum, platzieren ihre «Bids» und «Offers» wie imdukte, die für gewisse Stunden am nächsten Tag,Aktienhandel, suchen nach billigem Strom undfür bestimmte Tage, oder für die nächste Wochewollen den teuren verkaufen.verkauft werden.

11Jeden Tag gegen halb drei Uhr nachmittags zeigtwerk Leibstadt. Die Pumpspeicherkraftwerke spie-sich unerbittlich, dass Strom nicht nur ein virtuelllen als Regelkraftwerke eine ausserordentlichhandelbares Gut ist, sondern auch produziert undwichtige Rolle im liberalisierten Strommarkt. Sietransportiert und letztlich auch verbraucht wird.können auf kurzfristige Änderungen im MarktDann nämlich werden die Fahrpläne für den Han-schneller reagieren als etwa Atomkraftwerke. Bild-delstag an Swissgrid verschickt. Swissgrid ist derlich gesprochen muss in einem solchen Kraftwerksogenannte Netzkoordinator in der Schweiz, dernur mehr oder weniger Wasser auf die Turbinendie realen Stromflüsse im schweizerischen Höchst-gelassen werden, um entsprechend mehr Stromspannungsnetz koordiniert. In diesen Fahrplänenproduzieren zu können. Und wenn ein Überangebotmuss die Summe aller Energiebezüge oder -ver-an Energie besteht, kann diese Energie eingesetztkäufe immer Null sein. Denn schliesslich kann daswerden, um Wasser wieder in den SpeicherseeHandelsunternehmen nur so viel Strom verkaufenhinaufzupumpen.wie es irgendwoher bezieht.Die Schweiz mit ihren vielen Stauseen hatNeben den Handelsgeschäften erstellen diedeshalb einen besonderen Trumpf in der Hand.Stromhändler auch den resultierenden EinsatzplanDoch die Pumpspeicherkraftwerke stellen immerder EGL-Kraftwerke für den nächsten Tag. Mannoch eine grosse technische Herausforderung dar.muss als Unternehmen kein Kraftwerk haben, umNur mit einem bessern Verständnis der wissen-Strom handeln zu können, aber es gibt dem Strom-schaftlichen Grundlagen können diese Kraftwerkehändler mehr Flexibilität. Immer mehr mischenweiter optimiert werden (siehe CCEM-Projektaber Marktteilnehmer mit, die ihre Wurzeln nichtHydronet in Randspalte links).mehr im Energiesektor haben: Banken, HedgeFunds in London, Broker an der Börse.Die EGL ist heute Miteigentümerin von Spei-Zwischen Technik und Wirtschaftcher- und Pumpspeicherkraftwerken sowie vonLaufwasserkraftwerken und hat überdies Beteili-Stromhändler Patrick Munk weiss, dass der Handelgungen an Kernenergieanlagen wie dem Kernkraft-mit Energie entscheidend von den technischen undphysikalischen Grundvoraussetzungen der Stromproduktion abhängt. Als ausgebildeter Wirtschaftsingenieur fasziniert ihn jedoch gerade dieseSchnittstelle zwischen Technik und Wirtschaft. DerMarkt spielt hier wortwörtlich eine ausgleichendeRolle zwischen einer ganzen Reihe unterschiedlicher Niveaus: zwischen Angebot und Nachfrage,zwischen hohen und tiefen Preisniveaus, zwischenKapazitätsunterschieden und Produktionsmöglichkeiten auf den verschiedenen Märkten. «Beimspekulativen Handel spielt aber auch sehr vielPsychologie mit», sagt Patrick Munk. Die Angst vorKlimaerwärmung oder Bewegungen auf dem Erd-Weitere CCEM-Projekteim Bereich ElektrizitätPHiTEM – Hochtemperatur beständige WerkstoffeOptimierte Werkstoffe fürKraftwerke der neuen GenerationNadine Baluc, EPFLPSI, EmpaCEMTEC – Simulationsmodellfür BrennstoffzelleRechnerische Simulation vonVerbrennungsvorgängen imNano- bis MillimeterbereichIlya Karlin, ETH ZürichEmpa, EPFL, PSIONEBAT – Kleine Hochtemperatur-BrennstoffzelleEntwicklung einer MiniBrennstoffzelle (SOFC)Anja Bieberle-Hütter, ETH ZürichEPFL, NTB, ZHWGTCO2 – GasturbinenKraftwerk mit integrierterCO2-MinderungOptimierung der Verbrennungs vorgänge in GasturbinenTimothy Griffin, FHNWPSI, EPFL, EmpaThinPV – cklung nk Nüesch, EmpaEPFL, ETHZ, Uni NE, ZHW, CSEM, NTB2ndGen Biomass – Vergasungvon HolzBiomasse für Treibstoff- undStromproduktionSamuel Stucki, PSIETHZ, Empa, Eawag, EPFL, WSLWoodgas-SOFC – BiostromBrennstoffzelle mit Wasserstoff produktion aus BiomasseJan van Herle, EPFLPSI, Empaölsektor haben zuweilen irrationale Auswirkungenauf den Stromhandel.«Wer sich in diesem Umfeld clever bewegt,kann natürlich auch Geld verdienen», sagt PatrickMunk, der im badischen Teil von Laufenburg aufgewachsen ist. «Je nachdem, welcher LocationSpread sich gerade öffnet.» Was bedeutet das nunwieder, ein Location-Spread? «Der Unterschied desStrompreis-Niveaus in verschiedenen Märkten»,Pumpspeicherkraftwerke spielen eine besonders wichtigeerklärt Patrick Munk und wendet sich wieder sei-Rolle im liberalisierten Strommarkt.nem Vierfach-Bildschirm zu.Elektrizität ist ein gesuchtesHandelsgut.

12Philipp Dietrich: «Auf demMarktplatz der Ideen habenForscher zusammengefunden, dieam gleichen Thema interessiertsind, aber bisher noch nichtzusammengearbeitet haben.»Der Leiter im grossen TeamPhilipp Dietrich hat Maschinen-Philipp Dietrich ist der Geschäftsführer des CCEM.begutachtet und bewertet. Die Führung des Zen-bau an der ETH Zürich studiert.Er ist für die Planung und Umsetzung sowie dietrums ist schlank gehalten und beschränkt sich aufSpäter arbeitete er bei BMW undreibungslose Zusammenarbeit über die einzelnendie strategische Lenkung und die Unterstützung beiETH-Institutionen hinweg verantwortlich.Umsetzung und Verbreitung der Ergebnisse. «Wirbei ABB an alternativen Antriebssystemen. Er war auch an derverstehen uns deshalb nicht als ‹Leading House›,Entwicklung des VW Hy.Powerbeteiligt.Wieso ist ein neues Kompetenzzentrum wie dassondern vielmehr als ‹Facilitator›, als Vermittler»,Ans PSI kam er 1999 als Leiter derCCEM nötig? «Der Transfer von guten Ideen in diesagt der Geschäftsführer, der momentan 100 Pro-Stelle für Technologietransfer.Anwendung geht meistens über mehrere Stufen,zent seiner Arbeitskraft in das CCEM steckt.Dietrich ist überdies Projektleitervon Projekten im kleinen Leistungsbereich überdes Brennstoffzellen-AutosHY-LIGHT. Er hat im Weitern einengrössere Pilotprojekte bis zu anwendungsreifenLehrauftrag für alternativeTechniken», sagt der promovierte Maschineninge-Antriebssysteme beim Auto an dernieur. «Diesen Prozess möchten wir mit dem CCEMETH Zürich sowie an der Bernerunterstützen, was im Bereich von Energie undFachhochschule für Technik undInformatik in Biel.Philipp Dietrich ist 48 Jahre alt,«Das PSI sieht sich weniger als‹Leading House›, sondern vielmehrals ‹Facilitator›.»Philipp DietrichMobilität heute dringender denn je ist.»Die Ideen für die Projekte werden meist vonden Forschern formuliert. «Wir haben eine Bottom-Besonders stolz ist Philipp Dietrich auf denup-Struktur geschaffen, was das Einbringen vonMarktplatz der Ideen, der nach dem ersten AufrufAargau und fährt oft mit demIdeen betrifft. Und wir haben eine Top-down-Struk-für Gesuche veranstaltet wurde. «In Gruppen wur-Velo zur Arbeit.tur für die Qualitätssicherung», sagt Philipp Diet-den die eingegangenen Projekte besprochen, ver-rich. Was er damit meint, ist klar: Die Projektideenfeinert und ausformuliert», erzählt er vom erstenwerden von den Wissenschaftlern aufgeworfenWorkshop vor gut eineinhalb Jahren. «Da habenund konkretisiert, die an der Front der EntwicklungForscher zusammengefunden, die am gleichenarbeiten und über den aktuellen Stand der For-Thema interessiert sind, aber bisher noch nichtschung am besten Bescheid wissen. Die Qualitätzusammengearbeitet haben – eine echte Win-win-der Projekte wird von einer ForschungskommissionSituation.»verheiratet und hat drei Töchter.Er lebt in Unterendingen im Kanton

13Alexander Wokaun: «Es ist unswichtig, dass die Industriep

kannst, wenn du am gleichen Fleck bleiben willst», sagt die Rote Königin der erstaunten Alice in Lewis Carolls Kindergeschichte «Alice im Wunderland». Ähnlich könnte es der Menschheit im Energie- und Klimabereich ergehen, wobei wir in diesem Fall nicht rennen, sondern mehr forschen müssen. Der ETH-Rat hat daher am 1.

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