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ENERGIETECHNOLOGIENNANOTECHNOLOGIENINNOVATIONSBERATUNG

Aargau innovativ – Chance für ihr Unternehmen

„Weshalb wir uns auf den Weg in die Energiezukunft machen müssen “

Peter Morf

Leiter Schwerpunkt Energietechnologien und Ressourceneffizienz

23. Januar 2018


Energiezukunft – Die Kostendiskussion; kein Konsens

...sagt, das Energiegesetz koste jeden Haushalt 3200 Franken pro Jahr. Der Bundesrat spricht von 40 Franken. Liegt die Wahrheit also in der Mitte?

Man kann es einfach ausrechnen: Die Förderbeiträge werden um 0,8 Rappen pro Kilowattstunde erhöht, das macht jährlich rund 450 Millionen Franken aus. Das ergibt für einen vierköpfigen Haushalt im Schnitt 40 Franken.


Energie Evolutions-Zyklus - I

Break Point

Ausbalancieren

Wachstum und

Abhängigkeit

Druckaufbau

UmweltKräfte

SozialeKräfe

ÖkonomischeKräfte

GeopolitischeKräfte

PolitischeKräfte

«Magic Bullets»(Radikale Technologien und Technologieersatz)

«The Shock of the old»(Alte Technologien –innovative Neudesigns)

Kombiniert aus: P. Tertzakian, A THOUSAND BARRELS A SECOND: THE COMING OIL BREAK POINT AND THE CHALLENGES FACING AN ENERGY DEPENDENT WORLD, D. Edgerton The Shock Of The Old und M. Mazzucato The Entrepreneurial State.

Regulation &

Politik

2008-2014(Öl, Regenerative

Installationen)


Regulation

Sozio-Ökonomisches Umfeld

Markt

− Photovoltaik / Wind

− Kernfusion

− Speicher

− Mobilität/Gebäude etc.

− Hybridtechnologien

− Effizienzsteigerungen

− CO2-Sequestrierung

Totalrevision:

− Energiegesetz

Teilrevision:

− Kernenergiegesetz

− Sromversorgungsgesetz

− CO2-Gesetz

− Raumplanungsgesetz

− Bundesgerichtssgesetz

− Bundesgesetz über die

direkte Bundessteuer und

Stuerharmonisierungsgesetz

4

Energie Evolutions-Zyklus - II

Ausbalancieren

«Magic Bullets»(Radikale Technologien und Technologieersatz)

«The Shock of the old»(Alte Technologien –innovative Neudesigns)

Regulation &

Politik

UmweltKräfte

SozialeKräfe

ÖkonomischeKräfte

GeopolitischeKräfte

PolitischeKräfte

− Knappe

Ressourcen

− Übernutzung

− Klima

− Abhängigkeit Öl

und Erdgas

− Geostrategie

− Lobbying

− Meinungsbildung

− Lobbying

− Innitiativen

− Vorstösse

− Meinungsbildung

− Innovation

− Preise

− Subventionen

Energiestrategie 2050

1. Steigerung der Energieeffizienz

2. Ausbau der Erneuerbaren

3. Atomausstieg

KELS: Klima- und Energielenkunssystem


Endenergieverbrauch in der Schweiz

278 TWh

222 TWh

167 TWh

112 TWh

56 TWh

0

2

4

6

8

Ein

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0

Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2017, BFE


Zunahme der Globalen Handelsströme

Warenhandel in Prozenten

innerhalb der Region

mit anderen Regionen800 400 200 100 50

Warenhandel mit anderen RegionenIn Mia. US Dollar

100300

50010001500

2500

5500Globaler WarenhandelIn Mia. US Dollar

2000 2010

Atlas der Globalisierung, Le Mond, 2012


Entwicklung der Weltbevölkerung – UN 2017

United Nations, Department of Economics and Social Affairs, Populatoion Division (2017)

Entwicklung der Weltbevölkerung Entwicklung Afrika-Subsahara

Europa

Asien

Nordamerika

Lateinamerika


Durschnittlicher Lebensfleischkonsum in Deutschland

945

44

37

12

46

46


Nature volume 461, pages 472–475 (24 September 2009)

Planetary Boundaries

Klimawandel


COP 21 – Die Weltgemeinschaft setzt ein klares Zeichen

Drei langfristige Ziele, 195 Staaten unterzeichneten:

1. Begrenzung der Erwärmung auf deutlich unter 2 °C. Möglichst 1.5 °C erreichen.

2. Erhöhung der Fähigkeit zur Anpassung an den Klimawandel (Resilienz).

3. Umlenken aller Finanzströme, um sie mit diesen Klimazielen kompatibel zu machen.

United Nations Framework Convention on Climate Change, 21st Conference of the Parties COP21

Paris, 30. November bis 12. Dezember 2015


CO2 und globale Temperatur

11Klima und Mensch eine 12’000 jährige Geschichte, Heinz Wanner, Haupt 2016


Klimawandel – Temperaturverlauf

Te

mp

era

tur

[°C

]

Der menschliche Einfluss auf das Klima

Te

mp

era

tur

[°C

]


IPCC Spezialreport 15

Mangroven Arktische

Region

Ernteerträge

TourismusLokale Fischerei

äquatorialen ZonenTerrestrische

Ökosysteme

Überflutung

der Küsten

Binnen-

Hochwasser

Hitze bedingte

Krankheit und

Sterblichkeit

2006-2015

Warmwasser-

korallen

0

1.0

1.5

2.0

Glo

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l [°

C]


Globales CO2-Budget: „Drei Jahre….“

Figueres et al. Nature, 546, 595, 2017

Christiana Figueres und Kollegen stellen einen Sechspunkteplan vor, um den CO2-Trend ab 2020 neu auszurichten. G

lobale

CO

2-E

mis

sio

nen [

Gtpro

Jahr]


Endergieverbrauch nach Sektoren

Anteil 2017 der vier Sektoren in %

BFE, SCHWEIZERISCHE GESAMTENERGIESTATISTIK 2017

Effizienz/Tempo

Elektrifizierung

Vermeiden

Verlagern

Effizienz/Dämmung

Grün-Strom

Effizienz/Wärmepumpe

Effizienz/Dämmung

Grün-Strom


Effizienz/Dämmung

Effizeinz/Prozesse

Grün-Strom


Emissions-Anteile CO2

Abfall: 8%

Landwirtschaft: 13%

18%

20%9%

32%


Globaler Primärenergiebedarf und regenerative Potentiale

Volker Quaschning, Eneuerbare Energie und Klimaschutz, Hanser 2008

Erdwärme

Wind

Sonne

Biomasse

Nutzbare

Wasserkraft

Kohle

Gezeiten

Erdöl

Erdgas

Uran

Weltweiter

Jährlicher

Primärenergiebedarf

Jährliches regeneratives

Energieangebot

Insgesamt vorhandene

konventionelle Energieträger


Globalstrahlung – Jahresmittelwerte - Solarstrompreise

Dubai2.8 Rappen/kWhMexiko

3.5 Rappen/kWh 20161.8 Rappen/kWh Q4 2017

Kalifornien4.0 Rappen/kWh

Chile3.0 Rappen/kWh

Saudi Arabien1.8 Rappen/kWh

Global: Photovoltaik erzeugt die tiefsten Strompreise

Deutschland7.4 Rappen/kWh 20166.5 Rappen/kWh Q2 20174.3 Rappen/kWh Q1 2018

Strompreise für Freiflächenanlagen


Potentiale der regenerativen Energietechnologien I

https://www.psi.ch/lea/HomeEN/Final-Report-BFE-Project.pdf


Potentiale der regenerativen Energietechnologien II

Leveliced Cost of Electricity (LCOE) 2015/16


0 25 50 75 100 125

Rp./kWh

Konzentrierende Solarthermie - import

Welle & Ebbe/Flut - import

Kohle CO2-Abscheidung - import

Kohle - import

Brennstoffzelle (Erdgas)

Geothermie (EGS)

Wind, offshore, EU - import

Wind, CH

Photovoltaik (PV), aufdach

Biomasse, Landwirtschaft

Biomasse, Forstwirtschaft

Biomasse, Abfallmanagement

Erdgas, CHP

Erdgas, CC mit CO2-Abscheidung

Erdgas, CC

Kleinwasserkraft (SHP)

Grosswasserkraft (LHP) – neu heute

Nuklearenergie* - hypothetisch neu

Nuklearenergie - existierend

Grosswasserkraft (LHP) – existierend


Potentiale der regenerativen Energietechnologien III

Leveliced Cost of Electricity (LCOE) 2050


0 25 50 75 100 125

Rp./kWh




Kohle - import


Geothermie (EGS)


Wind, CH





Erdgas, CHP


Erdgas, CC


Grosswasserkraft (LHP)

Nuklearenergie*


Potentiale der regenerativen Energietechnologien IV

Leveliced Cost of Electricity (LCOE) 2050

GWh/a (neu Zubau)


0




Kohle - import


Geothermie (EGS)


Wind, CH





Erdgas, CHP


Erdgas, CC


Grosswasserkraft (LHP)

Nuklearenergie*

5’000 10’000 15’000 20’000

BFE: 50 TWh (Dach)

HSLU: 50+10 TWh

(Dach & Fassade)


Spezielle Anwendungen – bifaciale Module als Schallschutz

22TNC, Thomas Nordmann Consulting


Elektrifizierung & Effizienz: Plusenergie Gebäude

Zürich, Wollishofen.62 Wohnungen mit einem jährlichen Energieüberschuss um ca. 38 E-Fahrzeuge zu betreiben.

Effizienz:IsolationBaustoffe

Energie Bereitstellung:

Elektrische Energie:Photovoltaik & Netz(& Speicher)

Wärme:Wärmepumpen(& Speicher)


Photovoltaik Fassade I

24

Zürich Leimbach


Photovoltaik Fassade II

25

Basel Kohlesilo, 2015Romanshorn


Agrophotovoltaik

26

Fraunhofer ISE, Freiburg Heggelbach, Bodensee-Oberschwaben


Power-Blox AG – Innovation im Aargau

27

Intelligenter Energie-Speicher-Würfel für Anwendungen in Schwellen- und Entwicklungsländer.

Hightech Zentrum Aargau:

• Projektberatung

• Interdisziplinärer Kreativ-Workshop zur Gestaltung und Funktionalität.

• Forschungspartner:

+ Industriepartner


Power-Blox AG – Innovation im Aargau

28

• Eigene Stromerzeugung

• Einfach Einstecken

• Strom ohne Netz

• Skalierbar

• Mit Schwarmintelligenz


29

Kapazität2016

28GWh

174GWh

Kapazität2020

Neue Kapazität

289GWh

Batterietechnologien – Produktionsvolumen nahe Zukunft

2020/2016 = Faktor 5.62020/2016 = Faktor 10

Anteil e-Fahrzeuge

von 1% (2016) zu ca. 10% (2020)

Weltkapazitäten Batterieproduktion


Was zeigt Mercedes-Benz an der Intersolar 2016


Protera, BYD, YUTONG, HESS, ABB - Elektrobusse

Max Range: 1000 km

Frankfurt – Mannheim: 90 km, BYD C9

Paris – Amiens: 150 km, Yutong ICe 12


Schwere Baumaschinen - Batterieelektrisch

Ciments Vigier SA commissioned

Arbeitsgemeinschaft (ARGE) E-Dumper

Bei jeder Fahrt hinunter werden

durch das elektrische Bremsen 40 KWh in die Batterien

geladen, was dieses Fahrzeug zu einm Energieerzeuger macht.

Der Überschuss von 200 KWh äglich wird am Abend ins Netz

eingespiesen.


Energieautarkes Gebäude – PV auf Dach und Fassade

Speicher

Stromspeicher: Wasserstoff

Direktelektrisch: Batteriespeicher

Thermisch: Wasserspeicher

Wärme

Wärmepumpe

Brennstoffzelle

Strom

Direkt PV

Batterie

Brennstoffzelle


Innovation Networks - Crossinnovation

V2G

Batterien/Speicher

ICT

GebäudetechnikRegenerative Energie

Intelligente Netze/Systeme

E-Mobilität/Autonomes Fahren


«Wir Wissenschaftler wissen nicht wie das gemacht wird»

Gus Speth

(James Gustave Speth)

«Ich glaubte zu wissen, dass die wichtigsten

Umweltprobleme die Biodiversität, die Ökosysteme und das

Klima betraffen.

Ich dachte, dass wir innert 30 Jahren durch gute Forschung

in den Naturwissenschaften diese Probleme gelöst werden

könnten.

Aber ich hatte mich geirrt.

Die wichtigsten Umweltprobleme sind Selbstsucht, Gier und

Apathie…

...um damit einen Umgang zu finden braucht es einen

geistige und kulturelle Transformation.

- und wir Naturwissenschaftler wiessen nicht wie man das

macht.»

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