Energy and Environment

Lithium-ion batteries are one of today's best technologies for storing electrochemical energy. They have a high energy density and specific energy and a sufficiently long lifetime to allow them to be used in microelectronic devices and cars. The commercial rise of Li-ion batteries in the last two decades is impressive. However, further improvements are possible and this is a field in which researchers at the Paul Scherrer Institute (PSI) are working. Nevertheless, the potential of the Li-ion battery is limited chemically and it will only be possible to achieve an even higher energy density, which is crucial for electric mobility in particular, by using other new types of batteries.

Ice and snow have fundamental significance for our climate. Generally speaking, one assumes that science knows everything that is important about such everyday phenomena. Yet, as soon as one looks at the whole at the molecular level, many questions remain unanswered. This knowledge is essential for predicting the future of our planet. Thorsten Bartels-Rausch in an interview about the great unknowns.

Switzerland is facing a potentially radical restructuring of its energy system in the light of the Federal Government's Energy Strategy 2050. One particular challenge associated with achieving the goals of the Strategy is realizing an electricity supply sector that responds to uncertain developments in electricity demand, national climate targets and the decision to phase out nuclear power. In order to investigate options for this transformation of the electricity sector, researchers at the Paul Scherrer Institute (PSI) are developing and analyzing a range of alternative scenarios of the future electricity system in Switzerland. These scenarios are developed, quantified and explored with an analytical tool built at PSI that simultaneously examines long-term developments (to 2050 and beyond) while accounting for seasonal and daytime fluctuations in electricity demand and supply.

Researchers at the Paul Scherrer Institute PSI have gained valuable insights into one of the most common ageing mechanisms of polymer electrolyte membranes in hydrogen fuel cells. The robustness of these membranes is crucial in determining the lifespan of a fuel cell. The new findings contribute to longer-lasting cells by a better understanding of one of the main challenges for the commercialisation of these clean energy converters.

The Institute of Biomass and Resource Efficiency was founded by the two institutions, PSI (Paul Scherrer Institute) and FHNW (University of Applied Sciences Northwestern Switzerland), at the start of 2013. The aim of this new institute is to tackle the issue of resource efficiency throughout Switzerland, concentrating simultaneously on energy and material for the first time, and to thus make a significant contribution to the Federal Government’s "Energy Strategy 2050". The focus is on the sustainable use of biomass.

In many European countries, gas and steam power plants (CCGT plants), also known as combined cycle power plants, are included as options for a safe energy supply. In the 2050 Federal Government Energy Strategy, they are mentioned as a possible replacement for the nuclear power plants that are being phased àout. Combined cycle power plants convert natural gas into electricity using a combination of gas and steam turbines, with very high efficiencies, of around 60 percent. Furthermore, since these power plants can be started up and shut down very quickly, they are ideally suited for compensating production fluctuations from wind and solar power plants. However, their CO₂ emissions, whilst the lowest of all conventional power plants using fossil fuels, are still significant. Researchers at the Paul Scherrer Institute are working on a solution for this within the framework of a European Union project.

Cement holds the world’s buildings together. The binding agent for concrete and other construction materials is, if assessed by global production volumes, one of the world’s most important assets. However, cement production consumes vast amounts of energy à and this is largely obtained by the combustion of fossil fuels. Scientists at the Paul Scherrer Institute and the globally-active Swiss cement manufacturer Holcim want to change this.

Der neue Energie-Spiegel ist da.Mit der neuen Energiepolitik kommen grosse Veränderungen auf die Schweizer Stromversorgung zu. Werden erneuerbare Energiequellen genug Strom produzieren, um nach dem Aus der Kernkraftwerke unseren Verbrauch zu decken? Oder müssen wir uns in Zukunft auf Gaskraftwerke und Stromimporte verlassen? Und wie wirkt sich die neue Energiepolitik auf die CO₂-Bilanz und die Stromkosten aus? Diese Fragen versucht die neueste Ausgabe des Energie-Spiegels zu beantworten.This news release is only available in German.

Das PSI ist in der Jubiläumsausstellung auf dem Jungfraujoch prominent vertreten75 Jahre Sphinx-Observatoirum und 100 Jahre Jungfraubahnen: Dies ist der Anlass für eine Ausstellung der internationalen Stiftung Hochalpine Forschungsstationen Jungfraujoch und Gornergrat, die im Frühjahr eröffnet wurde.This news release is only available in German.

A research team from the Paul Scherrer Institute has reconstructed the concentration record of lead in the atmosphere in Russia since 1680. The results demonstrate a significant increase in the atmospheric lead concentrations since the 1930s and a significant reduction since the 1970s.

Die Energiewende als politischer Wille ist Realität, aber wie wird die Schweiz ihre Energieversorgung aus dem heutigen Stand in diejenige überführen, die die für das Jahr 2050 formulierten Ziele erfüllt? Mit Fragen der Umsetzung, mit den Optionen und den Herausforderungen des beschlossenen Umbaus der schweizerischen Energielandschaft befasste sich am 14. Mai 2012 die Energietagung des Paul Scherrer Institut. Im Mittelpunkt stand der bei einer zunehmend dezentralen Energieversorgung notwendige Umbau der Stromnetze.This news release is only available in German.

Researchers at the Paul Scherrer Institute [PSI] have developed a highly efficient technique for filtering radioactive iodine. It removes virtually all of the iodine from radioactively contaminated exhaust air before its release into the environment after a meltdown at a damaged nuclear power plant. The process has recently become ready for worldwide use at nuclear power installations, after PSI and the industrial company CCI AG (Balterswil/TG) have signed a licensing agreement for the PSI patented process.

Das Paul Scherrer Institut wird in Zusammenarbeit mit dem Weltenergierat nachvollziehbare Modelle für zukünftige globale Energiesysteme entwickeln. In einem auf drei Jahre ausgelegten Projekt wollen PSI-Forscher um Stefan Hirschberg ein Modell entwickeln mit dem man Aussagen über zukünftige Energiesysteme machen kann. Das besondere daran ist, dass es sich um ein sogenanntes Open-Source-Modell handeln wird. D. h. Experten und andere Interessenten können einen Zugang zum Programm erhalten, sowie Informationen darüber, von genau welchen Annahmen die Forscher bei der Ausarbeitung ihres Modells ausgegangen sind. Das ist bei kommerziellen Anbietern von Prognosewerkzeugen nicht üblich.This news release is only available in German.

«swisselectric research award 2011»Kostengünstiger Strom aus Sonnenenergie: Der Maschinenbauingenieur Illias Hischier hat einen Sonnenstrahlempfänger entwickelt, der die aufgenommene Energie über eine Gasturbine für die hocheffiziente Stromerzeugung nutzt. Hischier hat den Empfänger als Doktorand an der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit dem Labor für Solartechnik am Paul Scherrer Institut entwickelt. Er erhält dafür den «swisselectric research award 2011».This news release is only available in German.

Vom Menschen verursachte Aerosole wirken in der Atmosphäre kühlend: Klimaforscher nehmen an, dass sie einen Grossteil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren. Allerdings müssen sich die Partikel zum Teil in der Atmosphäre erst neu bilden. Diesen bisher kaum untersuchten Prozess nimmt das CLOUD-Experiment am CERN, an dem auch Forscher des Paul Scherrer Instituts beteiligt sind, unter die Lupe. Dabei wurde erstmals ein Teilchenbeschleuniger für die Untersuchung von Vorgängen in der Atmosphäre eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen: die Beschreibungen der Aerosolbildung in Klimamodellen muss revidiert werden.This news release is only available in German.

Ob fest, gelartig oder flüssig ist entscheidendFeinstaubpartikel tragen wesentlich zur Luftverschmutzung bei. Durch Reaktionen mit anderen Luftschadstoffen verändern sich diese Partikel mit der Zeit, sie altern. Der Alterungsprozess hängt wesentlich von der Luftfeuchte ab, und damit auch die Auswirkungen von Feinstaubpartikeln auf unsere Gesundheit und unser Klima. Dies zeigen gemeinsame Versuche von Wissenschaftlern des Paul Scherrer Instituts PSI und des Max-Planck-Instituts für Chemie sowie der Universität Bielefeld in Deutschland.This news release is only available in German.

Für seine Arbeiten zur Erzeugung von Syngas aus Kohlendioxid und Wasser mithilfe konzentrierter Sonnenenergie erhält Aldo Steinfeld, Leiter des Labors für Solartechnik am Paul Scherrer Institut und Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich, den Golden Idea Award der IDEE-SUISSE, der Schweizerischen Gesellschaft für Ideen- und Innovationsmanagement. Syngas ist eine Vorstufe verschiedener flüssiger Treibstoffe.This news release is only available in German.

Forschende des Paul Scherrer Instituts haben zusammen mit Kollegen aus China und den USA gezeigt, dass die Klimaerwärmung nicht alleine für die Gletscherschmelze im Himalaya verantwortlich ist. Auch Russ, der auf dem Gletscher abgelagert wird, trägt dazu bei. Der Russ entsteht, wenn Öl oder Holz verbrannt werden; Wind transportiert ihn dann in den Himalaya.This news release is only available in German.

Das Paul Scherrer Institut PSI und die Belenos Clean Power AG haben ein Brennstoffzellensystem entwickelt, das das Potenzial aufweist, kostengünstig in einen Kleinwagen eingebaut zu werden, der dann über seine Lebenszeit ähnlich viel kosten würde wie ein herkömmliches Auto. Für diesen wichtigen Schritt in Richtung umweltfreundliche Mobilität erhalten PSI und Belenos den Watt d’Or 2011.This news release is only available in French and German.

Einem Forschungsteam um Aldo Steinfeld ist es gelungen, mit Solarenergie aus Wasser und Kohlendioxid Treibstoff zu erzeugen. Dazu haben die Wissenschaftler einen Solar-Reaktor entwickelt, in dem konzentrierte Sonnenstrahlung das dafür nötige thermochemische Verfahren antreibt.This news release is only available in German.