Als we landelijk van fossiele brandstoffen af ​​willen, er is veel te doen. Het wordt een generatieproject, zoveel is duidelijk. Empa-onderzoekers Martin Rüdisüli, Sinan Teske en Urs Elber hebben nu berekend hoe lang en steil de weg naar een duurzaam energiesysteem kan zijn; hun studie werd eind juni gepubliceerd in het tijdschrift energieën .

De onderzoekers kozen voor een conservatieve benadering en verzamelden aanvankelijk echte gegevens over elektriciteitsverbruik, verwarmingsbehoeften en warmwaterverbruik in Zwitserland. Deze gegevens dienden vervolgens als basis voor een gedachte-experiment. De elektriciteitsbehoefte van Zwitserland is nog steeds vrij eenvoudig te bepalen:de Zwitserse netbeheerder Swissgrid geeft elke dag van het jaar gedetailleerde waarden voor elk kwartier. De vraag naar verwarmingsenergie en warm water wordt steeds moeilijker. De Empa-experts gebruikten gegevens van de stadsverwarmingsleverancier REFUNA, die verschillende gemeenschappen in de lagere Aare-vallei voorziet van restwarmte van de kerncentrale van Beznau. Uit een data-analyse bleek dat de warmtebehoefte van de aangesloten huizen vrij goed correleert met de buitentemperatuur - en 's nachts warmer dan 18 graden Celsius, de warmte wordt dus alleen gebruikt voor proceswater en douchewater.

Elektrificerende verwarmingssystemen en auto's

Voor hun gedachte-experiment, de onderzoekers deden verschillende vermoedens. Ten eerste, de meeste Zwitserse inwoners gedragen zich als mensen in de lagere Aare-vallei en wonen in vergelijkbare gebouwen. Ten tweede, om weg te komen van stookolie en aardgas, de warmtebehoefte van alle gebouwen wordt eerst met circa 42% verminderd door renovatiemaatregelen; dan wordt 3/4 van de resterende warmtebehoefte in zo gerenoveerde woningen en appartementen gerealiseerd met elektrische warmtepompen. En ten derde:Mobiliteit wordt geëlektrificeerd in de mate dat ongeveer 2/3 van alle privé-autoritten elektrisch kan plaatsvinden, wat overeenkomt met ongeveer 20% van alle gereden kilometers. Vrachtverkeer en langeafstandsreizen, anderzijds, zijn niet zo gemakkelijk om te zetten, daarom werden ze in het onderzoek uitgesloten van de elektrificatie van mobiliteit.

Kerncentrales spelen geen rol meer in de Empa-studie, omdat er sinds het referendum over de Energiewet van mei 2017 is besloten om kernenergie uit te faseren. de onderzoekers verwachtten een sterke uitbreiding van fotovoltaïsche energie; de helft van alle dakoppervlakken in Zwitserland die in het kader van het project www.sonnendach.ch als goed tot uitstekend geschikt zijn beoordeeld, is uitgerust met zonnecellen. Dit komt overeen met ongeveer een derde van alle dakoppervlakken in Zwitserland.

Hoeveel stijgt de vraag naar elektriciteit?

Volgende, de onderzoekers bepaalden het resulterende elektriciteitsverbruik, die waarschijnlijk met ongeveer 13,7 terawattuur per jaar zal stijgen als gevolg van warmtepompen en elektrische voertuigen, d.w.z. met ongeveer 25 procent vergeleken met vandaag. Nog verontrustender dan deze forse stijging van het verbruik, echter, was de tijdelijke kloof tussen elektriciteitsopwekking en vraag:zonnecellen produceren de meeste elektriciteit in de zomer, maar warmtepompen en verwarmde auto's hebben in de winter bijzonder veel elektriciteit nodig. Dit resulteert in een seizoensgebonden aanbodtekort.

Dit zou kunnen worden gecompenseerd door het importeren van elektriciteit uit buurlanden, zoals nu al het geval is bij tekorten. Maar onze CO ₂ de balans zal er waarschijnlijk onder lijden – omdat elektriciteit uit Europa de CO . vaak enorm verslechtert ₂ saldo van Zwitserland, die zo zorgvuldig is geëlektrificeerd. Warmtepompen en elektrische auto's zijn dus het meest gebaat bij het klimaat als de daarvoor benodigde elektriciteit ook nog eens hernieuwbaar is.

Wat stellen de onderzoekers voor?

Echter, de Empa-studie biedt ook waardevolle informatie over het implementeren van een CO-arme ₂ energie systeem. Ten eerste, het is het meest zinvol om oliegestookte verwarmingssystemen te vervangen door warmtepompen als de gebouwen worden geïsoleerd met behulp van de modernste technologie. Want een warmtepomp zonder passende isolatie is beduidend minder efficiënt. Ten tweede, elke kerncentrale moet worden vervangen door ongeveer acht keer de fotovoltaïsche output. Waarom? Een kerncentrale levert ongeveer 8, 000 uur elektriciteit per jaar:een zonnecel, echter, 1 maar, 000 uur. Dit betekent een groot aantal zonnepanelen - op alle beschikbare oppervlakken. Ten derde, we hebben zoveel mogelijk opslagcapaciteit nodig voor zonne-energie - zowel lokale batterijopslagfaciliteiten en pompopslagfaciliteiten als andere opslagtechnologieën, in het bijzonder (aardwarmte)opslagvoorzieningen, maar ook technologieën om elektriciteit om te zetten in chemische energiebronnen. Dit komt omdat de zon maar een paar uur per dag sterk genoeg schijnt om de opslagruimtes te vullen. Voor de rest van de tijd, de opgeslagen energie moet lang meegaan.

ten vierde, we moeten seizoensgebonden warmteopslagfaciliteiten creëren, zodat de elektriciteitsbehoefte van de warmtepompen in de winter kan worden verminderd. Ten vijfde, we moeten vraag en aanbod van energie beter op elkaar afstemmen. In de zomer zal er volop zonne-energie en warmte zijn, maar met name in de winter zal hernieuwbare energie in de toekomst een zeldzaam (en dus duur) goed zijn. Ten zesde - en dit is het goede nieuws:elektromobiliteit doet de balans niet kantelen. Onder de gemaakte veronderstellingen, het dagelijks opladen van elektrische voertuigen thuis, op het werk of bij het winkelen genereert slechts relatief lage pieken in de elektriciteitsvraag ten opzichte van de elektrische warmtevoorziening. Een voorwaarde hiervoor is echter, geschikte netwerken met voldoende capaciteit.

Als verdere hernieuwbare energiebronnen zoals windenergie, Geothermische energie, er wordt in de toekomst meer biomassa en wat meer waterkracht gerealiseerd in de winter, de dekkingskloof wordt kleiner, echter, het zal waarschijnlijk niet mogelijk zijn om het volledig te sluiten. De elektrificatie van warmte en mobiliteit alleen zal het probleem dus niet oplossen. "Om de duurzame conversie van ons energiesysteem te laten slagen, we hebben zowel korte als lange termijn nodig, d.w.z. seizoensgebonden energieopslagtechnologieën. Daarom moeten we energiesectoren niet tegen elkaar uitspelen, maar houd alle technische opties open, " zegt Martin Rüdisüli. En Sinan Teske voegt eraan toe:"We moeten van de natuur leren hoe we met zonne-energie moeten omgaan, die niet het hele jaar beschikbaar is. In de zomer konden we zoveel mogelijk opslaan en in de winter onze behoefte beperken. Of we kunnen partners zoeken op het zuidelijk halfrond van de aarde die zonne-energie kunnen oogsten en deze in de winter naar Zwitserland kunnen leveren, en vice versa."