Energie und Klima
Die Energieforschung am PSI konzentriert sich auf Prozesse, die in nachhaltigen und sicheren Technologien für eine möglichst CO2-freie Energieversorgung eingesetzt werden können. Wichtiger Schwerpunkt sind erneuerbare Energien. Auf der Versuchsplattform ESI (Energy System Integration) können Forschung und Industrie Lösungsansätze zur Einbindung erneuerbarer Energien in das Energiesystem testen. Ein weiterer Schwerpunkt des Bereichs ist die sichere Anwendung von Kernenergie. Diese Aktivitäten werden ergänzt durch Analysen zur ganzheitlichen Betrachtung von Energiesystemen. In der Klima- und Umweltforschung werden chemische Prozesse in der Atmosphäre untersucht.
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Was Angriffe auf Ölpipelines mit Seuchen gemein haben
Wie anfällig ist die globale Energieinfrastruktur für Angriffe durch nichtstaatliche Akteure? Hat die Anzahl der Anschläge auf diese Infrastruktur in letzter Zeit tatsächlich zugenommen? Welche Weltregionen sind besonders verwundbar? Und welche Taktiken wenden die Angreifer an? Antworten auf diese und weitere verwandte Fragen wollen Wissenschaftler mit Hilfe einer Datenbank finden, die Forschende des Center of Security Studies der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit Kollegen des Paul Scherrer Instituts PSI entwickelt haben.
Wasserstoff: ein trojanisches Pferd im Brennstab-Hüllrohr
In Kernreaktoren wird an den heissen Brennelementen Wasser aufgespalten, wobei Wasserstoff entsteht. Der Wasserstoff kann in das Hüllrohr, das den eigentlichen Brennstoff umgibt, eindringen und dieses mechanisch schwächen. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI untersuchen mit Hilfe von Neutronen und Synchrotronstrahlung, wie der Wasserstoff ins Hüllrohr kommt, und welche Wirkung er darin entfalten kann.
Ein dunkler Zustand schafft Klarheit
Das Molekül Dikohlenstoff (C2) kommt in allen Flammen vor, in denen ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff verbrannt wird. C2 leuchtet sichtbar, es steckt hinter der blauen Farbe im Innern einer Kerzenflamme und es könnte auch bei der Bildung von Russ eine wichtige Rolle spielen. Nun haben Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts einen bisher unsichtbaren Energiezustand von C2, einen sogenannten dunklen Zustand, erstmals sichtbar gemacht. Ihr Fund interessiert nicht nur Verbrennungsforscher, er löst auch ein hundert Jahre altes Rätsel im Spektrum dieses omnipräsenten Moleküls auf.
Eis in Brennstoffzellen erstmals direkt sichtbar gemacht
Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben mit Hilfe einer neuartigen Methode erstmals die Verteilung von Eis und flüssigem Wasser in einer Wasserstoff-Brennstoffzelle direkt abgebildet. Die neue Bildgebungstechnik verwendet zwei Strahlen mit unterschiedlicher Neutronenenergie, um Bereiche mit flüssigem Wasser von solchen mit Eis mit hoher Zuverlässigkeit zu unterscheiden. Die Methode eröffnet somit die Perspektive, eines der wichtigsten Probleme bei der Anwendung von Brennstoffzellen als Antrieb von Fahrzeugen zu untersuchen. Eis kann nämlich die Poren in den Brennstoffzellen verstopfen und dadurch ihre Funktion beeinträchtigen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die PSI-Wissenschaftler am 16.6.2014 im Journal Physical Review Letters.
Vom Feuerwerkbastler zum Batterieforscher
Porträt des PSI-Doktoranden Patrick LanzBereits in seiner Schulzeit entdeckte Patrick Lanz seine Faszination für die Welt der Wissenschaft und Technik. Als Elektrotechniker hatte sein Vater zu Hause ein gutes Sortiment an Elektronik-Baukästen. Der junge Patrick begnügte sich aber nicht damit, mit ferngesteuerten Autos zu spielen, sondern zerlegte sein Spielzeug systematisch auf der Suche nach Erklärungen für dessen Funktionsweise. Später begann Lanz auch, kleine Batterien aufzumachen, weil er verstehen wollte, was dort drinnen passiert. Es war vielleicht sein erster Schritt zu seiner heutigen Arbeit als Batterieforscher.
Wolkenbildung mit Zutaten aus dem Wald
Wissenschaftler wissen, dass Wolken in der Bilanz einen kühlenden Beitrag auf das Klima unseres Planeten leisten. Dennoch ist das Ausmass dieses kühlenden Effekts nicht genau bekannt. Eine neue Studie vom CLOUD-Experiment (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) am CERN wirft nun Licht auf den allerersten Schritt im Prozess der Wolkenbildung. Die Arbeit stellt somit einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Verbindung zwischen Wolken und Klima dar. Die unter der Leitung von Forschern des Paul Scherrer Instituts durchgeführte Studie wird am 16. Mai 2014 im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.
Unscheinbare Dreckschleudern auf zwei Rädern
Kleine Mopeds verschmutzen die Luft in manchen Städten stärker als AutosNicht Autos oder Lastwagen, sondern Mopeds mit Zwei-Takt-Motoren stellen in vielen Städten Asiens, Afrikas und Südeuropas die grösste Quelle für Feinstaub und andere Luftschadstoffe dar. Das zeigt die Studie eines international zusammengesetzten Forscherteams unter der Leitung von Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI. Gründe für die hohen Emissionen sind die Eigenschaften der in Zwei-Takt-Motoren ablaufenden Verbrennung sowie die bisher noch zu milden Emissionsvorschriften für die kleinen Zweiräder. Die Ergebnisse der Studie erscheinen am 13. Mai 2014 im Journal Nature Communications.
Welcher Aromat darf es heute sein?
Aus Lignin, einem der Hauptbestandteile von Pflanzen, kann etwa durch thermische Zersetzung eine Art Bio-Öl gewonnen werden. Dieses Pyrolyse-Öl wiederum würde einen guten Kraftstoff abgeben, wenn es nicht korrosiv und somit schwer zu lagern und zu transportieren wäre. Wird aber aus dem Pyrolyse-Öl der beissende Sauerstoff entfernt, bleiben wertvolle organische Stoffe, Aromaten genannt, zurück. Wie man gezielt und direkt aus Lignin diese Aromaten herstellen kann, haben PSI-Forschende mit Hilfe einer breiten Palette von Katalysatoren untersucht.
Dieselpartikelfilter und Stickoxid-Katalysator in einem
Am selben Ort Russ filtern und Stickoxide reduzieren à an der Kombination dieser beiden wichtigen Aufgaben der Abgasnachbehandlung in Fahrzeugen arbeiten Ingenieure seit einigen Jahren. Forschende des Paul Scherrer Instituts zeigen: Unrealistisch ist das nicht. Am Russ sollte es jedenfalls nicht scheitern.
Brennstoffzellen-Knowhow aus dem Paul Scherrer Institut im Herz der neuen SBB-Minibars
Die SBB lanciert am 4. April 2014 ein neues Minibar-Modell in ihren Intercity-Zügen. Mit an Bord wird dann ein vom Paul Scherrer Institut mitentwickeltes Brennstoffzellen-System sein. Es sorgt dafür, dass die Minibar nun trotz Platzbeschränkungen über genügend Kraft verfügt, um auch Capuccinos und Latte macchiato zu brühen.
Startschuss für die energetische Nutzung von nasser Biomasse
Am 28. März 2014 wird am Paul Scherrer Institut PSI das Richtfest einer neuen Versuchsanlage zur Untersuchung der Energiegewinnung aus nasser Biomasse gefeiert. Die Anlage ist in einem Schiffscontainer untergebracht und soll aus Gülle, Klärschlamm oder Algen synthetisches Biogas produzieren.
Ton bleibt Ton: Wie Radionuklide am Wirtgestein im Tiefenlager haften
Forscher des Paul Scherrer Institutes PSI und der Ungarischen Akademie der Wissenschaften haben in einem EU-Projekt grundlegende Eigenschaften von Tongesteinen in einem Tiefenlager für hochradioaktive Abfälle untersucht. Die Forschungsergebnisse des PSI zeigen, dass die am Opalinuston-Gestein gewonnenen Erkenntnisse auf das in Ungarn vorkommende Bodaton-Gestein übertragen werden können.
Die Vermessung des ökologischen Fussbadrucks
Mit ecoinvent betreibt das Paul Scherrer Institut zusammen mit Partnern an der ETH Zürich, der ETH Lausanne, der Empa und am Agroscope seit über 10 Jahren die weltweit führende Datenbank für Ökobilanzen. Die jüngst herausgegebene dritte Version von ecoinvent versammelt neue Daten in Bereichen wie Stromproduktion, Landwirtschaft, Verkehr, Bergbau und Chemikalien. Im für Lebenszyklusanalysen bedeutenden Stromsektor umfasst die Datenbank neu über 80 Prozent der globalen Produktion. Auch zuvor nicht berücksichtigte Technologien wie die Tiefengeothermie finden fortan in ecoinvent Berücksichtigung. Das Ergebnis sind präzisere ökologische Bewertungen von Produkten und Dienstleistungen
Mit gebündelter Sonnenenergie zu reinem Recycling-Zink
Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben ein solarthermisches Verfahren zur Gewinnung des technologisch wichtigen Wertstoffes Zinkoxid aus Zink-Recyclingprodukten im Labormassstab demonstriert. Der Reinheitsgrad des solaren Produktes übertrifft denjenigen, den man auf der industriell etablierten Route erhält
Physik im Gitter: Strömungen auf engem Raum besser verstehen
Die Gitter-Boltzmann-Methode entstand Anfang der 1990er Jahre als eine Berechnungsmethode, um die Boltzmann-Gleichung numerisch, also mithilfe von Computern zu lösen. Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI erweitern nun mit einem neuen Modell den Anwendungsbereich der Gitter-Boltzmann-Methode auf komplexere Situationen. Mit ihrer Arbeit eröffnen sie den Zugang zu realitätsnäheren Computersimulationen von vielen technischen Vorgängen, wie sie sich etwa in den meist mikroporösen Strukturen technischer Katalysatoren, in Dieselpartikelfiltern, Verbrennungsmikroreaktoren oder Brennstoffzellen abspielen.
Aerosolmessungen: PSI-Forscher helfen, regionale Lücken auf dem Globus zu schliessen
Aerosole sind kleine Feinstaubpartikel in der Atmosphäre. Sie können durch direkte Absorption oder Streuung von Sonnenstrahlung oder als Keime für die Entstehung von Wolken das Weltklima beeinflussen. Das Bestreben von Klimaforschern, diese Effekte genau zu quantifizieren und somit die Klimamodelle zu verbessern, wird aber durch das Fehlen eines den gesamten Globus umspannenden Netzwerks von Aerosolmessstationen erschwert. Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI engagieren sich im Projekt CATCOS (Capacity Building and Twinning for Climate Observing Systems), um kontinuierliche Aerosolmessungen dort zu ermöglichen, wo die Lücken am grössten sind.
Wie Gesteinsporen im Tiefenlager zuwachsen
Chemische Reaktionen, so viel steht fest, werden die Beschaffenheit des Tiefenlagers sowie des umliegenden Gesteins (Tongestein) verändern. Aber in welchem Ausmass und mit welchen Auswirkungen auf die Sicherheit? Forscher des Paul Scherrer Instituts versuchen diese Frage mit Hilfe einer Kombination von Experimenten und Computersimulationen zu beantworten.
Experimente in der Wolke – Wie Russ das Klima beeinflusst
PSI-Forscher Martin Gysel erhält angesehene europäische Förderung (ERC Consolidator Grant) für Untersuchungen zur Rolle von Russ für Wolkenbildung und Atmosphärenerwärmung
Das Paul Scherrer Institut leitet zwei der Energie-Kompetenzzentren des Bundes
Als Bestandteil der Energiestrategie 2050 haben Bund und Parlament eine verstärkte Förderung der Energieforschung in der Schweiz beschlossen. Dazu gehört die Einrichtung von sieben interuniversitär vernetzten Kompentenzzentren (Swiss Competence Centers in Energy Research SCCER). In den SCCER sollen sich Institutionen aus dem ETH-Bereich, den Universitäten und den Fachhochschulen gemeinsam mit Industriepartnern zusammenschliessen, um neue Kompetenzen und Lösungen in für die Energiewende entscheidenden Aktionsfeldern zu erarbeiten. In zwei SCCER à zu den Themen Speicherung und Biomasse à, die bereits den Zuschlag erhalten haben, ist das Paul Scherrer Institut PSI die federführende Institution. Die beiden Kompetenzzentren werden ihre Arbeit im Jahr 2014 aufnehmen.
Brennstoffzellenmembran aus dem Paul Scherrer Institut besser als kommerzielle Pendants
Eine neuartige Polymermembran aus dem Paul Scherrer Institut PSI hat im Labortest eine längere Haltbarkeit als die besten kommerziell erhältlichen Pendants gezeigt. Der Durchbruch gelang dank Modifizierung eines preisgünstigen Kunststofffilmes durch Bestrahlung und anschliessendes Aufpfropfen funktioneller Komponenten. Der so veränderte Kunststoff hält nicht nur lange à er könnte die Herstellungskosten der Membran um 50 bis 80 Prozent senken. Anwendung finden könnte die Membran etwa in Wasserstoffbrennstoffzellen oder in Elektrolyseuren zur Wasserstoffherstellung aus Wasser.