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Hintergrund:
Das Schweizer Energiesystem steht vor einem tiefgreifenden Wandel und damit verbundenen Herausforderungen: Während die Kernkraftwerke schrittweise vom Netz genommen werden, soll die Stromerzeugung aus Sonnen- und Windenergie die entstandene Lücke (teilweise) schliessen.
Gleichzeitig wird erwartet, dass das Energiesystem seine Kohlendioxid-(CO2)-Emissionen reduziert, um die Klimaziele im Einklang mit dem Pariser Abkommen zu erreichen, also den globalen Temperaturanstieg auf deutlich unter 2°C gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen.
Für die Schweiz bedeutet dies konkret den Ersatz fossiler Brennstoffe im Verkehrssektor sowie für die Wärmebereitstellung. Ein Stromsystem, das weitgehend auf intermittierenden erneuerbaren Energien basiert, benötigt zeitliche Flexibilitätsoptionen, die Erzeugung und Nachfrage ausgleichen.
Eine dieser Flexibilitätsoptionen ist «Power-to-X» (P2X): Dieser Begriff beschreibt die elektrochemische Umwandlung von Strom in gasförmige oder flüssige Energieträger oder industrielle Ausgangsstoffe.
Damit umfasst dieses Weissbuch elektrochemische P2X-Verfahren, nicht jedoch den Einsatz von Elektrizität zur direkten Wärmebereitstellung (Power-to-Heat). Die P2X-Prozesskette beginnt mit der Erzeugung von Wasserstoff, der direkt als Brennstoff genutzt oder – in Kombination mit CO2 aus verschiedenen Quellen – weiter in synthetische Kraftstoffe wie Methan (Synthetic Natural Gas – SNG) oder flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden.
Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe können fossile Brennstoffe für Heizungen, Mobilität oder die Stromerzeugung direkt ersetzen und damit den CO2-Ausstoss reduzieren.
Vielversprechende P2X-Optionen im Schweizerischen Kontext sind der Einsatz von Wasserstoff in Brennstoffzellenfahrzeugen (hierauf nimmt die Studie «Wasserstoff im Transportsektor ohne Belastung des Winterstroms” Bezug), sowie
die Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen und Methan als Ersatz für Erdgas als Brenn- und Treibstoff.
Wasserstoff, Methan und flüssige Kohlenwasserstoffe können – im Gegensatz zu Strom – leicht über lange Zeiträume gespeichert werden und ergänzen andere kurzfristige Energiespeicheroptionen für die Integration von Sonnen- und Windenergie. Der Wert von P2X-Technologien
entfaltet sich in der Kombination ihrer vielfältigen Vorteile, die eine grössere zeitliche Flexibilität des Stromsystems, die Herstellung potenziell sauberer Brennstoffe für die Endverbraucher und die Reduzierung der CO2-Emissionen erlauben.
Ziel des Weissbuchs ist es, die wichtigsten vorhandenen Erkenntnisse über P2X-Technologien zu sammeln. Dies umfasst eine Synthese der vorhandenen Literatur und Forschungsergebnisse als Grundlage für die Bewertung dieser Technologien im Schweizer Kontext und ihrer potenziellen
Rolle auf dem Schweizer Energiemarkt, als auch eine technische, wirtschaftliche und ökologische Bewertung von P2X-Technologien mit ihren systemischen Abhängigkeiten. Dazu werden die Gas- und Strommärkte sowie der Mobilitätssektor unter Einbezug der
entsprechenden regulatorischen und innovationspolitischen Aspekte untersucht.
Das Weissbuch wurde im Auftrag der CORE von den Partnern der SCCERs Heat and Electricity Storage, Biosweet, Crest, Furies und Mobility erstellt und von der Innosuisse sowie dem BFE zu einem grossen Teil finanziert.
Ein besonderes Beispiel für die Perspektiven der Schweiz stellt die Anwendung von Wasserstoff im Transportsektor ohne Belastung des Winterstroms dar.
In der vom Kanton Aargau geförderten PSI-Studie wird gezeigt, wie es gelingen kann, mit einer Wasser-Elektrolyseanlage in Kombination mit Photovoltaik, Methanisierung und Reformierung eine Flotte von wasserstoff-betriebenen Lieferwagen das Jahr hindurch mit Treibstoff zu versorgen. Dabei stehen bei der Auslegung der Komponenten die Winterstromneutralität und die Stromnetzentlastung im Vordergrund. Die Studie zeigt in wie weit die Kostendeckung eines solchen Systems gegeben ist. Die für einen solchen Fall notwendigen Betrachtungen hinsichtlich der Anwender, des Standorts und der beteiligten Dienstleister sind im Rahmen der Studie bereits erfolgt.
Das Weissbuch wird ab dem 8.7. im Dokumentenbereich der Homepage des SCCER Hae zu finden sein.