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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Eine neue Generation von Lithium-Batterien rückt der industriellen Umsetzung näher
Lithiumionen-Batterien stellen heute eine der besten Technologien für elektrochemische Energiespeicherung dar. Sie weisen eine hohe Energiedichte bzw. spezifische Energie auf und eine genügend lange Lebensdauer für den Einsatz in Mikroelektronikgeräten und Autos. Der kommerzielle Aufstieg der Li-Ionen-Batterien in den letzten zwei Jahrzehnten ist eindrücklich. Doch Verbesserungen sind immer noch möglich, und daran arbeiten auch Forscher am Paul Scherrer Institut PSI. Gleichwohl ist das Potenzial der Li-Ionen-Batterie chemisch begrenzt: Eine noch höhere Energiedichte, kritisch vor allem für die Elektromobilität , wird nur durch den Einsatz anderer, neuer Batterietypen erreichbar sein.
Die grossen Unbekannten bei Eis und Schnee
Bei etwas so scheinbar Alltäglichem wie Eis und Schnee gibt es noch eine lange Liste unerforschter Phänomene. Thorsten Bartels-Rausch sucht Antworten auf die grossen offenen Fragen auf molekularer Ebene und hat soeben in der Fachzeitschrift Nature diese Fragen kommentiert.
PSI-Forscher untersuchen Wege zu einem nachhaltigen Schweizer Stromsystem
Mit der Energiestrategie 2050 des Bundes steht die Schweiz vor einem radikalen Umbau ihres Energiesystems. Besonders die Versorgung mit Strom stellt eine Herausforderung dar. Um herauszufinden, welche natürlichen Ressourcen und Technologien sich für diesen Wandel am besten eignen, haben Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI ein Modell kreiert, mit dem sie sowohl langfristige Entwicklungen als auch saisonale und tageszeitliche Schwankungen des Strombedarfs unter die Lupe nehmen.
Vom Nadelloch zum plötzlichen Tod: Wie Brennstoffzellen altern
Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben wertvolle Einblicke in einen der häufigsten Alterungsmechanismen der Kunststoffmembran in Wasserstoff-Brennstoffzellen erhalten. Die Robustheit dieser Membran ist für die Lebensdauer der Brennstoffzellen mitbestimmend. Die neuen Erkenntnisse könnten deshalb zu langlebigeren Zellen führen und somit eine der grössten Herausforderungen bei der Kommerzialisierung dieser sauberen Energiewandler aus dem Weg räumen.
Joint Venture im Bereich Bioenergie und Ressourceneffizienz: PSI und FHNW gründen gemeinsames Institut
Anfangs 2013 erfolgte die Gründung des Instituts für Biomasse und Ressourceneffizienz durch die beiden Institutionen PSI und FHNW. Dieses Institut will schweizweit erstmalig die Ressourceneffizienz gleichzeitig von der Energie- und der Stoffseite angehen und damit einen wesentlichen Beitrag zur Energiestrategie 2050 des Bundes leisten. Der Fokus liegt auf der nachhaltigen Biomasse-Nutzung.
Feuer und Flamme
Gas- und Dampfkraftwerke (GuD-Kraftwerke), auch Kombikraftwerke genannt, gehören in vielen Ländern Europas zu den Optionen für eine sichere Energieversorgung. In der Energiestrategie 2050 des Bundes sind sie als möglicher Ersatz für die auslaufenden Kernkraftwerke genannt. Kombikraftwerke verwandeln Erdgas durch den kombinierten Einsatz von Gas- und Dampfturbinen mit einer sehr hohen Effizienz von 60 Prozent zu Strom. Zudem lassen sich diese Kraftwerke schnell hoch- und herunterfahren, sie eignen sich also bestens zum Auffangen von Produktionsschwankungen aus Wind- und Solarkraftwerken. Doch ihre CO2-Emissionen sind, wenn auch die tiefsten aller konventionellen Kraftwerke auf Basis fossiler Brennstoffe, immer noch beträchtlich. An einer Lösung arbeiten Forscher des Paul Scherrer Instituts im Rahmen eines europäischen Projektes.
Die Sonne geht auch für Zement auf
Zement hält die gebaute Welt zusammen. Das Bindemittel für Beton und andere Baustoffe ist, am globalen Produktionsvolumen gemessen, eines der weltweit wichtigsten Wirtschaftsgüter. Doch die Herstellung von Zement verbraucht enorme Mengen an Energie à und diese wird zum grossen Teil aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe gewonnen. Forscher des Paul Scherrer Instituts und des weltweit tätigen Schweizer Zementherstellers Holcim wollen dies ändern. Mit konzentrierter Sonnenenergie soll aus kohlenstoffreichen Abfällen hochwertiger und klimaschonender Brennstoff für die Zementöfen der Zukunft erzeugt werden.
Die neue Schweizer Energiepolitik: Woher kommt der Strom?
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.
Top Science at the Top of Europe
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.
Bleigehalt der Luft in Russland seit 1680 rekonstruiert
Ein Forschungsteam des Paul Scherrer Instituts hat den zeitlichen Verlauf der Bleikonzentration in der Luft in Russland seit 1680 erstellt. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Anstieg der Bleikonzentration in der Luft seit den Dreissigerjahren des 20. Jahrhunderts und eine deutliche Abnahme seit den Siebzigerjahren.
Energiewende: Das Ganze sehen, die Details bedenken
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.
Rückhaltung von radioaktivem Jod bei einem schweren KKW-Unfall
Forscher des Paul Scherrer Instituts PSI haben ein effizientes Filterverfahren für radioaktives Jod entwickelt. Dieses entfernt Jod praktisch vollständig aus der radioaktiv verunreinigten Abluft, bevor diese nach einer Kernschmelze aus dem havarierten Kernkraftwerk an die Umwelt abgegeben wird. Das Verfahren steht für den Einsatz in Kernkraftwerken weltweit bereit, nachdem das PSI und das Industrieunternehmen CCI AG (Balterswil/TG) kürzlich eine Lizenzvereinbarung für das vom PSI patentierte Verfahren unterzeichnet haben.
Kein Blick in die Kristallkugel
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 Aussagen über zukünftige Energiesysteme gemacht werden können. 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 Szenariowerkzeugen nicht üblich.
«Facettenauge» liefert Strom
«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».
Klimaforschung am Teilchenbeschleuniger: Beschreibung der Aerosolneubildung muss revidiert werden
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.
Auch Feinstaub altert
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.
Golden Idea Award der IDEE-SUISSE an Aldo Steinfeld
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.
Russ lässt Himalaya-Gletscher schneller schmelzen
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.
Potenzial einer kostengünstigen Brennstoffzelle für Autos aufgezeigt
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.
Benzin aus Wasser, CO2 und Sonnenlicht
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.