Hin zum nachhaltigen Energiesystem

Das Energiesystem ist in einem radikalen Wandel vom fossilen hin zum nachhaltigen. Dabei sind drei Subsysteme involviert:

Design und Betrieb von zukünftigen Energiesystemen für die Bevölkerung, für die Netzbetreiber und Energielieferanten, siehe https://www.bacherenergie.ch, https://www.smartgrids.ch und https://www.bacherenergy.ch

  1. Das Elektrizitätssystem, welches Strom von Stromerzeugern zu den Stromverbrauchern ermöglicht.
  2. Das Gas-basierte Energiesystem, welches Gas (in der Zukunft nur noch aus erneuerbaren Energien) zu den Gasverbrauchern ermöglicht.
  3. Das Wärme- und Kälte-basierte Energiesystem, welche Wärme und Kälte (in der Zukunft nur noch aus erneuerbaren Energien) zu den Wärme- und Kälteverbrauchern führt.

Die Erzeugung von Strom mit den heutigen Kernkraftwerken ist zwar weitgehend CO2-frei, hinterlässt jedoch radioaktive Abfälle, welche nicht-zirkulär sind. Ziel des Energiesystems ist es, nachhaltig und damit auch voll zirkulär zu sein: Dabei sind die Quellen erneuerbar. Erlaubt sind vorerst nur geringe und abnehmende Mengen von nicht-nachhaltigen Abfällen (CO2), sodass der Beitrag von Mensch-gemachter Erwärmung minimiert wird.

Veränderungen beim Stromsystem:

  • Ersatz aller Stromerzeuger, welche bisher mit fossilen Quellen gespiesen werden
    • Kohlekraftwerke
    • Ölkraftwerke
    • Kraftwerke mit fossilem Erdgas
  • Ersatz aller Stromerzeuger, welche bisher mit nuklearen Quellen gespiesen werden
    • Kernkraftwerke
  • Modernisierung der unflexiblen Stromverbraucher

Wodurch werden sie ersetzt, bzw. im Übergang wie ergänzt?

  • Stromerzeuger: PV-Zellen, Windkraftwerke und Wasserkraftwerke (Hochdruck- und Laufwasserkraftwerke, Kleinwasserkraftwerke)
    • Weitere erneuerbare Stromerzeuger: Thermische Quellen ohne CO2-Ausstoss in die Atmosphäre
  • Wärmeerzeuger:
    • Wärmepumpen, angetrieben von erneuerbaren Quellen
    • Kombinierte, hoch-effiziente Kraftwerke für Stromerzeugung und Wärmeproduktion, die von erneuerbaren Quellen gespiesen werden, allenfalls kombiniert mit Wasserstoff oder CO2-neutralem SNG als gespeicherte Zwischenstufe.
  • Speicher: Stauseen (Hydro-Reservoirs), Batterien (Chemische Speicher), Gas-Netze und -Kavernen (Speicher für CO2-neutrale oder sogar CO2-freie Energieträger), Wärmespeicher (Grosse Heisswasserkessel für Gebäude)

Veränderungen beim End-Energiebezug des Jahres 2050:

  • Ersatz des Energieendverbrauchs, welcher heute fossilen Quellen benötigt.
    • Fossile Heizungen (Kohle, Öl, Erdgas)
    • Fossile betriebene Fahrzeuge (Benzin- und Dieselauto; Lastwagen, Schiffe, Flugzeuge)
  • Ersatz des fossilen Energieinputs von industriellen Prozessen.
    • Zementindustrie
    • etc.
  • Flexibilisierung der Stromverbraucher:
    • Die kleinen und mittleren Stromverbraucher (Haushalte, Dienstleistungen) mit Hilfe von eher kleinen Speichern (zB. Batterien), angeschlossen am Stromverteilnetz nahe bei diesem kleinen Stromverbraucher: Verschiebung des täglichen, stündlichen Stromverbrauchs in Stunden, wo die erneuerbare Stromerzeugung den Peak hat (im Sommer, mittags)
    • Die grossen Stromverbraucher (Industrien, auch Städte mit knappen Platzverhältnissen) mit Hilfe von eher grossen Speichern (zB. Stauseen, grosse CO2-neutrale Gasspeicher, oder Wasserstoffspeicher), angeschlossen am Hochspannungs-Stromübertragungsnetz, nahe bei diesen grossen erneuerbaren Stromerzeugern:

Wodurch werden sie ersetzt?

  • Heizungen mit erneuerbaren Quellen
    • Grosse Wasserspeicher, beheizt mit Strom aus erneuerbaren Quellen
    • Wärmepumpen, wobei der für die Wärme- und Kälteproduktion benötigte Strom aus erneuerbaren Quellen kommt.
    • Wärmenetze, wobei die Wärme aus erneuerbaren Quellen produziert wird
      • Bioabfälle
      • CO2-neutrales Gas
  • Fahrzeuge, angetrieben durch
    • Strom aus mobilen Batterien: die Batterien werden mit erneuerbarem Strom geladen.
    • CO2-neutrale oder CO2-freie Gase aus mobilen Hochdruck-Gasspeichern (Wasserstoff (H2), erzeugt mit Wasser und erneuerbarem Strom; oder künstliches Gas (SNG, Synthetic Natural Gas), erzeugt durch Zusammenführen von CO2 und Wasserstoff)
  • Prozesse in der Industrie
    • Strom aus erneuerbaren Quellen bzw. aus Speichern, geladen durch erneuerbare Quellen
    • Wärme aus erneuerbaren Quellen
    • CO2-neutrale oder CO2-freie Gase aus erneuerbaren Quellen