Neue Technologien für die Realisierung von energieeffizienten Verbrennungssystemen mit nahezu Null-Emissionen sind ein wichtiges Anliegen Ihrer Forschung. Was wurde bisher erreicht?

Konstantinos Boulouchos: Zwei relevante Beispiele möchte ich hier erwähnen: Einerseits haben wir zusammen mit der Schweizer Industrie einen neuartigen Gasmotor für die Wärmekraftkopplung entwickelt und realisiert, der zehnmal weniger Stickoxide, Kohlenmonoxid und unverbranntes Methan ausstösst, als nach dem bisherigen Stand der Technik möglich war, und der in seiner Leistungsklasse einen Weltrekordwirkungsgrad aufweist.

Andererseits haben wir in Zusammenarbeit mit der europäischen Industrie und der Fachhochschule Biel einen Automotor realisiert, der mit einem kleinen vorangestellten Reformer zur Erzeugung von wasserstoffhaltigem Gas aus Benzin zu einem neuen Brennverfahren führt, das nebst einer Erhöhung des Wirkungsgrades im für den Stadtbetrieb relevanten Fahrzyklus eine Reduktion der NOx-Emissionen auf ein nicht messbares Niveau ermöglicht.

Anzeige

Wie sehen Ihre strategischen Leitplanken für ein Energiesystem der Zukunft aus?

Boulouchos: Eine zielführende Strategie für ein künftiges nachhaltiges Energiesystem muss folgende wichtige Herausforderungen bewältigen:

Die langfristig endlichen fossilen Energieressourcen, welche beim steigenden Bedarf zu Preiserhöhungen, Verteilungskonflikten und Engpässen bei der Versorgung führen können;

die mit der heutigen Energieerzeugung und -wandlung verbundenen lokal und regional wirkenden Schadstoffe und vor allem

die Eindämmung des Klimawandels, welcher primär, aber nicht ausschliesslich, vom CO2-Ausstoss in die Atmosphäre herrührt.

Wie ist das angestrebte Ziel eines Übergangs zu einem nachhaltigen Energiesystem zu erreichen, und mit welchem Zeithorizont muss dafür gerechnet werden?

Boulouchos: Eine wirksame Energiepolitik muss sich prioritär der Entkarbonisierung des globalen und nationalen Energiesystems annehmen. Aufgrund der sehr langen Reinvestitionszyklen im Kraft-werk-, Gebäude- und Raffineriebereich werden dazu mindestens 50, tendenziell aber mehr Jahre erforderlich sein. Selbst bei einem zielgerichteten und konsequenten Vorgehen aller Akteure. Zudem beginnt eine sinnvolle zeitliche Staffelung zuerst bei der Reduktion der Nutzung fossiler Brennstoffe für Heizung und Warmwasser, parallel dazu auch bei der Prozesswärme und mittelfristig mit dem Einsatz nichtfossiler Energieträger im Kurz- und Mittelstreckenverkehr für Personen und Güter.

Sie fordern von einer wirksamen Energiepolitik eine drastische Reduktion des CO2-Ausstosses. Was heisst das für den Bausektor und die Gebäudetechnik?

Boulouchos: Die Entkarbonisierung der Niedertemperaturwärme ist heute technisch kein Problem. Solarthermie für die Warmwasseraufbereitung, Wärmepumpen, verbunden mit moderner Gebäudetechnik, selbst bei Stromerzeugung durch Gaskombikraftwerke, würden zu einer CO2-Reduktion von mindestens 50% führen. Bei CO2-freier Stromproduktion würde hier die Entkarbonisierung vollständig gelingen. Das Problem dabei ist eher die extrem langsame Erneuerungsrate der Gebäudetechnik.

Bei der Mitteltemperaturprozesswärme ist zwar die Entkarbonisierung nicht ganz so einfach. Der Einsatz von lokal/regional erzeugter Biomasse, die effiziente Wärmekraftkoppelung und langfristig in geeigneten geografischen Lagen die Nutzung der konzentrierten Solarstrahlung für Hochtemperatur-Industrieprozesse stellen wichtige Beiträge zur Zielerreichung dar.

Sie haben einen Transformationspfad für nachhaltige Energiesysteme des 21. Jahrhunderts entwickelt. Was hat man sich darunter vorzustellen?

Boulouchos: Der von uns anvisierte Transformationspfad beinhaltet zuerst die konsequente Erhöhung der Energieeffizienz bei allen Wandlungsstufen. Damit lässt sich bei ausreichend hohen Energiedienstleistungen ? Wohnkomfort, Beleuchtung, Industrieproduktion, Mobilitätsbedürfnisse ? eine deutliche Absenkung der Endenergie erreichen. Ausgehend von diesem niedrigeren Niveau ist die zielgerichtete Substitution kohlenstoffhaltiger Energieträger in den Sektoren Wärme, Verkehr und Elektrizität in Angriff zu nehmen.

Setzt eine Substitution kohlenstoffhaltiger Brenn- und Treibstoffe aber nicht eine CO2-arme Stromproduktion voraus?

Boulouchos: In der Tat setzt die graduelle Substitution kohlenstoffhaltiger Brenn- und Treibstoffe im Wärme- und Verkehrsbereich eine CO2-arme Stromproduktion voraus. Als Erstes muss man deswegen Erzeugungskapazitäten freispielen durch konsequente und intelligente Einsparung des Stromverbrauchs beim Endverbraucher. Dies bei Gewährleistung der zuverlässigen Erbringung der erforderlichen Energiedienstleistungen. Beispiele für die weitverbreitete Verschwendung von Strom, vor allem in den Haushalten, aber auch bei Dienstleistungen und teilweise in der Industrie gibt es genug. Ein wesentlicher Pfeiler unserer Strategie ist jedoch der Aufbau eines robusten Portfolios von CO2-armen Stromerzeugungstechnologien.

Mit welcher Strategie wollen Sie denn in naher Zukunft eine CO2-arme Stromerzeugung realisieren?

Boulouchos: Obwohl langfristig auch hier die erneuerbaren Energien eine sehr wichtige Rolle spielen müssen, werden über eine lange Übergangszeit in erster Linie fossile Kraftwerke mit höherem Wirkungsgrad und CO2-Abtrennungen sowie zu einem gewissen Umfang, je nach Fortschritt in der Technologie, Nuklearkraftwerke der nächsten Generation ihren Beitrag leisten.

Wie hat man sich den künftigen Endenergiemix vorzustellen?

Boulouchos: Für die Durchsetzung eines erneuerbaren Mix aus Sonne, Wind und Wasser bei der Stromerzeugung sind neben einer weiteren Reduktion der Investitionskosten der Ausbau robuster Netze und vor allem die effiziente Speicherung des Stroms aus witterungsabhängigen, erneuerbaren Quellen unentbehrlich. Hier sind in den nächsten Jahrzehnten ernorme technologische Fortschritte erforderlich, aber grundsätzlich auch realisierbar. Im Übrigen gilt es, anders gelagerte, aber nicht weniger grosse Herausforderungen bei den zukünftigen fossilen und nuklearen Stromerzeugungstechnologien zu bewältigen.

Die Versorgung mit CO2-freier Elektrizität ist eine der grossen Herausforderungen. Welche Lösungen sehen Sie?

Boulouchos: Es gibt eben keinen Königsweg zum zukünftigen nachhaltigen Energiesystem, sondern es ist eine koordinierte, zielgerichtete, zeitlich sinnvoll gestaffelte Aktion von Politik, Wirtschaft und Wissenschaft erforderlich, dies über sehr lange Zeiträume. Der Vorteil der allmählichen Elektrifizierung als Entkarbonisierungsinstrument ist jedoch die Vielfalt der Inputquellen für die Stromerzeugung, die situativ und jeweils kostenoptimal über die entsprechend erforderlichen Zeiträume eingesetzt werden kann.

Sie pflegen einen klaren Wissenstransfer durch Kooperationsprojekte der Hochschule mit Industrieunternehmen. Was wurde bisher erreicht?

Boulouchos: Zu den Arbeitsfeldern Entwicklung neuer CO2-armer Kombikraftwerke, künftige Strominfrastrukturen der Elektrizitätswirtschaft und Bewertung von Energiesystemen für Investitionsentscheide können wir stichwortartig aus der ETH Zürich erwähnen:

Die Beiträge des CEPE zur «Policy Design» in verschiedenen neuen Sektoren der schweizerischen Energiewirtschaft;

neue Initiativen im Bereich Bioenergie der «3. Generation»;

Arbeiten zusammen mit Kraftwerkerbauern im Bereich neuer Verfahren für die CO2-Abtrennung;

vielfältige Zusammenarbeit mit der europäischen Automobilindustrie betreffend neue Brennverfahren, hybride Antriebe und synthetische Brennstoffe.