Kan Schweiz lykkes uden fossile brændstoffer?

Hvis vi vil slippe af med fossile brændstoffer på landsplan, der er meget at gøre. Det bliver et generationsprojekt, så meget er klart. Empa -forskere Martin Rüdisüli, Sinan Teske og Urs Elber har nu beregnet, hvor lang og stejl vejen til et bæredygtigt energisystem kan være; deres undersøgelse blev offentliggjort i slutningen af ​​juni i tidsskriftet Energier .

Forskerne valgte en konservativ tilgang og indsamlede oprindeligt reelle data om elforbrug, varmebehov og varmtvandsforbrug i Schweiz. Disse data tjente derefter som grundlag for et tankeeksperiment. Schweiz 'elbehov er stadig ret let at bestemme:Den schweiziske netoperatør Swissgrid giver detaljerede værdier for hvert kvarter på hver dag i året. Krav til varme og varmt vand bliver sværere. Empa -eksperterne brugte data fra fjernvarmeleverandøren REFUNA, som forsyner flere samfund i den nedre Aare -dal med spildvarme fra Beznau atomkraftværk. En dataanalyse viste, at varmebehovet i de tilsluttede huse korrelerer ganske godt med udetemperaturen - og om natten varmere end 18 grader Celsius, varmen bruges derfor kun til procesvand og brusebad.

Elektrificering af varmesystemer og biler

Til deres tankeeksperiment, forskerne lavede forskellige formodninger. For det første, de fleste schweiziske indbyggere opfører sig som mennesker i den nedre Aare -dal og bor i lignende bygninger. For det andet, for at komme væk fra fyringsolie og naturgas, varmebehovet for alle bygninger vil først blive reduceret med omkring 42% gennem renoveringsforanstaltninger derefter vil 3/4 af de resterende varmebehov i huse og lejligheder renoveret på denne måde blive realiseret med elektriske varmepumper. Og for det tredje:Mobilitet vil blive elektrificeret i det omfang, at cirka 2/3 af alle private bilture kan foregå elektrisk, hvilket svarer til cirka 20% af alle kørte kilometer. Godstrafik og langdistancerejser, på den anden side, er ikke så let at konvertere, derfor blev de ekskluderet fra elektrificering af mobilitet i undersøgelsen.

Atomkraftværker spiller ikke længere en rolle i Empa-undersøgelsen-fordi udfasning af atomkraft er besluttet siden folkeafstemningen om energiloven i maj 2017. Derfor har forskerne forventede en kraftig udvidelse af solceller; halvdelen af ​​alle tagflader i Schweiz vurderet som gode til fremragende egnede inden for rammerne af www.sonnendach.ch -projektet er udstyret med solceller. Det svarer til omkring en tredjedel af alle tagområder i Schweiz.

Hvor meget stiger efterspørgslen efter elektricitet?

Næste, forskerne bestemte det resulterende elforbrug, som sandsynligvis vil stige med omkring 13,7 terawatt -timer om året på grund af varmepumper og elbiler - dvs. med omkring 25 procent i forhold til i dag. Endnu mere alarmerende end denne betydelige stigning i forbruget, imidlertid, var den tidsmæssige kløft mellem elproduktion og efterspørgsel:solceller producerer mest elektricitet om sommeren - men varmepumper og opvarmede biler kræver en særlig stor mængde elektricitet om vinteren. Dette resulterer i et sæsonbestemt udbudsgab.

Dette kan kompenseres ved at importere elektricitet fra nabolandene, som det allerede er tilfældet i dag i tilfælde af mangel. Men vores CO ₂ balancen vil sandsynligvis lide som følge heraf - fordi elektricitet fra Europa ofte forværrer CO kraftigt ₂ balance i Schweiz, som er blevet så omhyggeligt elektrificeret. Varmepumper og elbiler gavner derfor klimaet mest, hvis den nødvendige elektricitet også er vedvarende.

Hvad foreslår forskerne?

Imidlertid, Empa-undersøgelsen giver også nogle værdifulde oplysninger om, hvordan man implementerer et lav-CO ₂ energisystem. For det første, det giver mest mening at udskifte oliefyrede varmesystemer med varmepumper, hvis bygningerne er isoleret ved hjælp af topmoderne teknologi. Fordi en varmepumpe uden passende isolering er betydeligt mindre effektiv. For det andet, hvert atomkraftværk skal udskiftes med cirka otte gange solcelleudgangen. Hvorfor? Et atomkraftværk leverer omkring 8, 000 timers elektricitet om året - en solcelle, imidlertid, kun 1, 000 timer. Dette betyder et stort antal solpaneler - på alle tilgængelige overflader. For det tredje, vi har brug for så meget lagerkapacitet som muligt til solenergi - både lokale batterilagringsfaciliteter og pumpelagringsfaciliteter samt andre lagringsteknologier, især (geotermiske) varmelagringsfaciliteter men også teknologier til omdannelse af elektricitet til kemiske energikilder. Det er fordi solen kun skinner stærkt nok kun et par timer om dagen til at fylde lagrene. For resten af ​​tiden, den lagrede energi skal holde.

For det fjerde, vi skal oprette sæsonbetonede varmelagringsfaciliteter, så varmepumpernes elbehov kan reduceres om vinteren. For det femte, vi skal bedre matche energiforsyning og efterspørgsel. Der vil være masser af solenergi og varme om sommeren, men om vinteren vil især vedvarende energi være en sjælden (og derfor dyr) vare i fremtiden. For det sjette - og det er den gode nyhed:elektromobilitet får ikke balancen til at vippe. Under de antagelser, der blev gjort, den daglige opladning af elbiler derhjemme, på arbejde eller når shopping kun genererer relativt lave toppe i elbehovet sammenlignet med den elektriske varmeforsyning. En forudsætning for dette, imidlertid, er passende netværk med tilstrækkelig kapacitet.

Hvis yderligere vedvarende energier såsom vindkraft, geotermisk energi, mere biomasse og lidt mere vandkraft realiseres om vinteren i fremtiden, dækningsgabet vil falde, imidlertid, det vil sandsynligvis ikke være muligt at lukke det helt. Elektrificeringen af ​​varme og mobilitet alene vil derfor ikke løse problemet. "For at den bæredygtige konvertering af vores energisystem kan lykkes, vi har brug for både kort og lang sigt- dvs. sæsonbetonede energilagringsteknologier. Derfor bør vi ikke spille energisektorer mod hinanden, men hold alle tekniske muligheder åbne, "siger Martin Rüdisüli. Og Sinan Teske tilføjer:" Vi skal lære af naturen, hvordan vi skal håndtere solenergi, som ikke er tilgængelig året rundt. Vi kunne gemme så meget som muligt om sommeren og begrænse vores behov om vinteren. Eller vi kunne lede efter partnere på den sydlige halvkugle af jorden, der kan høste solenergi og levere den til Schweiz, når vinteren er her, og omvendt."