Überblick: 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. Wichtige Schwerpunkte sind erneuerbare Energien und deren Integration in das Schweizer Energiesystem. Das PSI leitet das Forschungsprojekt SURE - SUstainable and Resilient Energy for Switzerland – im Rahmen des neuen Förderprogramms SWEET (SWiss Energy research for the Energy Transition) des Bundesamtes für Energie. Auf der Versuchsplattform ESI (Energy System Integration) können Forschung und Industrie vielversprechende Lösungsansätze zur Einbindung neuer erneuerbarer Energien wie Sonne, Wind oder Biomasse in das Energiesystem testen. Ein weiterer Schwerpunkt des Bereichs ist die sichere Anwendung von Kernenergie. Ergänzt wird das Angebot durch Analysen zur ganzheitlichen Betrachtung von Energiesystemen. In der Klima- und Umweltforschung werden chemische Prozesse in der Atmosphäre untersucht.
Bereitstellung von nachhaltigen Energieträgern
Ein Weg zur CO2-neutralen Erzeugung von Energieträgern ist die Nutzung von Biomasse wie etwa Holz, Gülle oder Klärschlamm. Die PSI-Forschenden entwickeln Verfahren, mit denen aus Biomasse Brennstoffe wie etwa synthetisches Erdgas erzeugt werden können, und arbeiten daran, diese Verfahren für die Nutzung im grossen Massstab anzupassen. Die Nutzung von Biomasse ist CO2-neutral, weil das CO2, das bei der Verbrennung des Brennstoffs entsteht, in der nachwachsenden Biomasse gebunden wird.
Effiziente Speicherung und Umwandlung von Energie
Ein Schwerpunkt des PSI bei der Suche nach einer effizienteren Nutzung von Energie liegt deshalb auf der Charakterisierung und Entwicklung von Materialien für neue Energiespeicher, zum Beispiel für Lithium-Ionen-Batterien. Diese werden in zukünftigen Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen eine wesentliche Rolle spielen. Entscheidendes Forschungsziel ist eine hohe Energie- und Leistungsdichte.
Die Brennstoffzelle ist ein Aggregat, das Wasserstoff und Sauerstoff in Elektrizität umwandelt und dabei als einziges “Abfallprodukt” Wasser erzeugt. Der Vorteil ist ein hoher Wirkungsgrad, das heisst der Energiegehalt des Wasserstoffs kann mit Ausbeuten von 40 bis zu 70 Prozent in Strom umgewandelt werden. Im Vergleich zum Verbrennungsmotor ist das ein zwei- bis dreimal höherer Wirkungsgrad (tank-to-wheel). Bei der Anwendung im Fahrzeug ist die schnelle Betankung mit Wasserstoff ein Vorteil gegenüber ausschliesslich batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen.
Versuchsplattform ESI (Energy System Integration)
Neben diesen Möglichkeiten, Brennstoffzellen oder Speichertechnologien weiterzuentwickeln, bietet die ESI-Plattform auch die geeignete Infrastruktur, um zu untersuchen, wie sich speicherbare Energieträger (Wasserstoff, Methan etc.) aus Biomasse wie organischem Haushaltsabfall, Abwässern oder Energiepflanzen gewinnen lassen.