energieRUNDSCHAU 02/2015

AUSGABE 02/2015

Swisscom unter Strom Cyber Threats im Energiesektor Die Energiewende der anderen Art Die Schwierigkeiten des Atomausstiegs

Sicherheit

Forschung

Energiemanagement

Aus- und Weiterbildung

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EDITORIAL

Die Angst vor einem Blackout Liebe Leserin, Lieber Leser Ein Stromblackout zählt zu den grössten Risiken der nächsten Zeit in der Schweiz. Damit es nicht zu einem solchen Szenario kommt, nehmen Stromversorger und Behörden auch die Gefahr durch Cyber-Angriffe zunehmend ernst. Ein gezielter Cyber-Angriff auf Stromunternehmen könnte in der Schweiz ein landesweites Blackout bewirken.

Dass es nicht soweit kommt, ist die Aufgabe der Behörden und Stromversorger.

Der Gefahr eines gezieltes Cyber-Angriffs wird nicht erst seit dem Hacker-Angriff auf die iranische Atomanlage vor fünf Jahren mehr Beachtung geschenkt. Wahrscheinlicher ist aber immer noch, dass eine Naturkatastrophe die Stromversorgung unterbricht.

«Die Folgen sind nicht vorhersehbar – Attacken hat es bereits gegeben» Stromunternehmen sind das klassische Beispiel für eine Attacke, um eine Verunsicherung im Stromumfeld zu provozieren. Strom-Zulieferer, Banken und Bahnen sind möglicherweise betroffen. All diese Institutionen haben Zugriff auf eine Informationsplattform von «MELANI».

In der Melde- und Analysestelle Informationssicherung «MELANI» arbeiten Partner zusammen, welche im Umfeld der Sicherheit von Computersystemen und des Internets sowie des Schutzes der schweizerischen kritischen Infrastrukturen tätig sind.

Sind wir sicher? Eine absolute Sicherheit gibt es nicht. Das Problem nimmt in der heutigen Zeit einen grossen Stellenwert ein, damit wir auch in Zukunft auf unser Stromnetz zugreifen können und nicht von der Aussenwelt in jeglicher Hinsicht abgeschottet werden und unsere Zugänge auf das normale Leben gewährleistet sind.

In diesem Sinne wünsche ich Ihnen viel Strom, keine Angriffe und viel Lesevergnügen.

Herzlichst Ihr Roland Baer und Team

goSecurity GmbH Schulstrasse 11 8542 Wiesendangen 052 320 91 20 www.goSecurity.ch

INHALT

Editorial 1

X 10

REPORT 6 Swisscom unter Strom

6

SICHERHEIT 10

6

Cyber Threats im Energiesektor – die Energiewende der anderen Art

10

Wie helfen Penetration Tests die Sicherheit zu erhöhen?

12

FORSCHUNG 16 Nur keine heisse Luft

16

HOLZFEUERUNG 22 Schmid energy solutions – Schweizer Holzfeuerungspionier

22

ENERGIEMANAGEMENT 23

16

22

Neuüberbauungen – Warum nicht gleich mit Smart Metering?

23

Eaton 93 PS: Energiesparende Dreiphasen-USV für kleine Rechenzentren

26

Fronius bringt ersten Strangwechselrichter auf den Projekt-Markt

28

23 energie ihre Zukunft

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NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs FHO Fachhochschule Ostschweiz

INHALT

X

32

NOTSTROM 30 Nur die Harten kommen in den Garten!

30

KERNENERGIE

32

Die Schwierig­keiten des Atomausstiegs

32

Forschen zwischen Vergangenheit und Zukunft

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PHOTOVOLTAIK 35 Von der Nische zum Mainstream: Die Photovoltaik hält Einzug in die Architektur

30

35

PELLETS 38 AGROLA, Ihr Wärmelieferant für Holz-Pellets

35

38

WÄRMEPUMPEN 40 Klug konstruieren, klug kombinieren

40

AUS- UND WEITERBILDUNG 46

38

XX

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Gerüstet für die Energie-Herausforderung

46

iimt – Massgeschneiderte Weiterbildung seit 20 Jahren!

48

MAS EnergiesystemeNTB: Weiterbildung in den Bereichen Energie­effizienz und erneuerbare Energien

50

Den Wirtschaftsstandort Schweiz halten und stärken – durch Weiterbildung

52

Plusenergie-Gebäude und -Areale – Baukonzepte der Zukunft

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VORSCHAU 56 Energiespar-Potenzial noch lange nicht ausgeschöpft

56

Bau + Energie – volle Kraft voraus

58

IMPRESSUM 60

56

46 Seite 4

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C

REPORT

Swisscom unter Strom Der Schweizer Strommarkt ist im Umbruch. Die etab­ lierten Unternehmen müssen sich neu erfinden, innovative Anbieter mischen den Markt auf. Einer der jungen Akteure ist die Swisscom Energy Solutions AG. Die Swisscom-Tochter nutzt das Kommunikations-Knowhow ihrer Muttergesellschaft, um sogenannte Regelenergie bereitzustellen. Im Winter­ halbjahr 2014 / 15 ist ihr der Einstieg in den RegelenergieMarkt gelungen: mit tiko, einem Netzwerk aus mehreren Tausend Schweizer Privathaushalten. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE) Wer tiko nutzt, kann die angeschlossenen Verbrauchsgeräte über das Mobiltelefon kontrollieren.

I

m Schweizer Stromnetz gibt es andauernd geringe Abweichungen zwischen Produktion und Verbrauch, von denen praktisch niemand etwas merkt. Die Abweichungen treten auf, weil Haushalte und Firmen manchmal etwas mehr, manchmal etwas weniger Strom verbrauchen oder weil beispielsweise die Produktion aus erneuerbaren Energien schwankt. Die Schweizer Netzgesellschaft Swissgrid hat die Aufgabe, diese Abweichungen im gesamtschweizerischen Elektrizitätssystem auszugleichen und damit dessen Stabilität zu gewährleisten.

Feinsteuerung im Sekundentakt Nutzen die Endverbraucher mehr Strom, als gerade produziert wird, kauft Swissgrid von speziellen Anbietern Strom zu («positive Regelenergie»). Nutzen die Kunden hingegen weniger Strom, als die Kraftwerke gerade produzieren, reduziert Swissgrid die Strommenge im Netz, indem sie die überschüssige Menge kurzfristig an geeignete Abnehmer verkauft («negative Regelenergie»). Diese Feinsteuerung des Stromnetzes geschieht im Sekundentakt. Mit dem Regelenergie-Management leistet Swissgrid einen wichtigen Beitrag, dass wir an der heimischen Steckdose immer genau so viel Strom zapfen können, wie wir wollen.

Seite 6

Bis 2009 waren es die grossen Schweizer Stromkonzerne wie Alpiq, Axpo oder BKW, die die erforderliche Regelenergie mit ihren Wasserkraftwerken bereitstellten, indem sie deren Produktion in kurzen Abständen anhoben oder drosselten. Seither besteht ein Markt, auf dem jedermann die Vorhaltung von Regelleistung anbieten kann. Wer als Anbieter zum Zug kommt, entscheidet Swissgrid. Die Netzgesellschaft mit Sitz in Frick und Laufenburg (AG) versteigert die Regelleistungs-Kontingente jeweils für eine Woche. Wer als Anbieter den Zuschlag bekommt, muss eine Woche lang die versprochene Leistung vorhalten, und Swissgrid kann davon während der sieben Tage genau soviel Regelenergie abrufen, wie sie gerade braucht. Für die Vorhaltung von Regelleistung und die Lieferung von Regelenergie werden die Anbieter von Swissgrid entschädigt. Im Jahr 2013 summierten sich die Vergütungen für die Leistungsvorhaltung auf 230 Mio. Fr. Hinzu kamen die Zahlungen für die gelieferte Regelenergie.

Mehrere Tausend Haushalte bilden einen Pool Dieser Kuchen ist gross genug, so dass sich manch einer ein Stück abschneiden möchte. Wer gegenüber Swissgrid als

Regelenergie-Anbieter auftreten will, muss in der Lage sein, auf Abruf – also zu einem beliebigen Zeitpunkt und innert wenigen Sekunden – eine grössere Strommenge (Leistung von mindestens 5 Megawatt / MW) zur Verfügung zu stellen. Doch wie schafft man das, wenn man nicht über eigene Kraftwerke verfügt? Die Swisscom Energy Solutions AG (SES) hat dafür unter dem Namen «tiko» (früher: BeSmart) eine originelle Lösung gefunden: Die 2012 gegründete Swisscom-Tochter schaltet die elektrischen Heizsysteme mehrerer Tausend Privathaushalte in einem Pool zusammen.

Hat Swissgrid nun Bedarf an zusätzlichem Strom, reduziert SES über Fernsteuerung die Leistung von Tausenden von Geräten – und liefert den «frei» werdenden Strom an Swissgrid. Hat Swissgrid dagegen zu viel Strom im Netz, nimmt SES diese Energie entgegen – und speist damit die angeschlossenen elektrischen Heizsysteme.

Nun kann SES in den Haushalten natürlich nicht beliebig Elektrogeräte ein- und ausschalten. Die Bewohner möchten ja nicht, dass der Fernseher mitten in der «Tagesschau» ausgeht. Daher fokussiert sich SES auf Heizungen und Boiler. Bei einem Boiler spielt es keine Rolle, ob er einige Minuten früher oder später aufgeheizt wird, so-

REPORT lange genug Warmwasser vorhanden ist.

Der Hausbewohner bemerkt davon nichts und hat keine Komforteinbusse. Spielraum besteht auch bei Wärmepumpen, Elektroheizungen und Nachtspeicherheizungen.

Mit einem Haushalt – so die Faustregel – lässt sich durchschnittlich rund ein Kilowatt (kW) Regelleistung gewinnen; wieviel genau, das ist abhängig vom Wetter, vom Verbrauchsverhalten und weiteren Faktoren. Schliesst Swisscom Energy Solutions 5 000 Haushalte zusammen, ist das Unternehmen in der Lage, gegenüber Swissgrid 5 000 kW (5 MW) Regelleistung – positiv oder negativ – innerhalb von maximal 30 Sekunden zur Verfügung zu stellen.

Um diese 5 MW zuverlässig zu jedem Zeitpunkt anbieten zu können, braucht SES unter Berücksichtigung einer Sicherheitsreserve 8 000 Haushalte.

Im Winterhalbjahr 2014 / 15 ist dem Unternehmen ein wichtiger Zwischenschritt gelungen: «Wir haben Swissgrid von Mitte Dezember bis Anfang April 5 MW Regelleistung angeboten», sagt Frédéric Gastaldo, CEO Swisscom Energy Solutions AG, und ergänzt: «In der meisten Zeit konnten wir diese 5 MW dank der mehreren Tausend Haushalte erbringen, die heute schon bei tiko mitmachen.» In der übrigen Zeit – das sind insbesondere die Mittags- und Abendstunden, wenn SES wegen der Rundsteuerungsanlagen der lokalen Energieversorger in der Regel keinen Zugriff auf die Heizanlagen hat – bezieht SES die fehlende Regelleistung aus Wasserkraftwerken des Bündner Energieversorgers Repower. «Wir arbeiten mit Heizungen, daher ist unser Geschäft saisonal», sagt Gastaldo, «in den Sommermonaten stellen wir somit keine Regelenergie bereit. Ab Oktober 2015 sind wir dann aber wieder am Markt.» Mitte 2015 waren 5500 Privathaushalte und Kleingewerbler bei tiko angemeldet; sie werden – soweit sie es nicht schon sind – in den nächsten Wochen und Monaten an den Pool angeschlossen. SES will in den nächsten Jahren mit tiko noch kräftig wachsen. «Wir streben ein Speichernetzwerk von 70’000 Haushalten an. Damit können wir eine Regelleistung von 70 MW bereitstellen und rentabel arbeiten», sagt der Firmenchef.

Hauseigentümer profitieren von Information Die 22 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der SES haben ihre Büros in der Altstadt

Frédéric Gastaldo, CEO der Swisscom Energy Solutions AG, baut mit seiner Firma einen neuen Player im Schweizer Regelenergie-Markt auf.

Die ehemalige Swisscom-Mitarbeiterin Sandra Trittin gehört zur Geschäftsleitung der Swisscom Energy Solutions AG.

Drei Arten von Regelenergie Um die Abweichungen zwischen Produktion und Verbrauch im Stromnetz auszugleichen, nutzt die nationale Netzgesellschaft Swissgrid verschiedene Arten von Regelenergie: Kurzfristig (also innert weniger Sekunden und Minuten) verfügbare Regelenergie heisst «primäre» bzw. «sekundäre Regelenergie». Ist die Regelenergie erst nach 15 Minuten verfügbar, spricht man von «tertiärer Regelenergie». Wie aber unterschiedet sich «primäre» von «sekundärer» Regelenergie? «Primäre» Regelenergie dient zum sekundenschellen Ausgleich von minimalen Abweichungen im europäischen Stromnetz; sie wird von Anbietern (meist grossen Wasserkraftwerken) europaweit automatisch zur Verfügung gestellt und stellt sicher, dass die Frequenz des Stromnetzes möglichst exakt bei 50 Hertz liegt. Da die Frequenz überall im europaweiten Netz stets die gleiche ist, handelt es sich bei der Frequenzhaltung um eine europäische Aufgabe. «Sekundäre» Regelenergie kommt über mehrere Minuten zum Einsatz, wenn beispielsweise ein Kraftwerk ausfällt oder ein Industriebetrieb unerwartet viel Strom bezieht. Der Ausgleich solcher Abweichungen geschieht hauptsächlich auf nationaler Ebene. Die dafür nötige sekundäre Regelenergie bezieht Swissgrid bei Schweizer Anbietern auf Abruf.

Swisscom Energy Solutions AG will sich am Markt mit sekundärer Regelenergie etablieren, der zur Zeit ein finanzielles Jahresvolumen von rund 100 Mio. Franken hat.

Die Öffnung des Regelenergie-Marktes seit 2009 hat noch andere Anbieter auf den Plan gerufen. Diese haben vorwiegend die «tertiäre» Regelenergie im Auge. Der Energiekonzern Alpiq betreibt einen Pool mit sechs Kehrichtverbrennungsanlagen, die einen Teil ihrer elektrischen Gesamtleistung von über 50 MW als (tertiäre) Regelleistung zur Verfügung stellen. Der Stromkonzern will das Angebot auf Industrie- und Gewerbebetriebe ausweiten.

Auch die BKW baut zur Zeit einen Pool aus Industrieunternehmen und KMU auf, die (tertiäre) Regelenergie anbieten. Mit dazu gehört ein Migros-Kühlhaus in Neuendorf, das bereits im Rahmen eines vom BFE geförderten Pilotversuchs Regelenergie zur Verfügung gestellt hat. Seit Mitte 2014 liefert ein Batteriespeicher der Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (primäre) Regelenergie. BV

Seite 7

REPORT

Dank Tiko können Hausbesitzer auf ihrem Handy den Verbrauch der angeschlossenen Elektrogeräte abrufen – und diese bei Bedarf auch ein- und ausschalten bzw. auf eine bestimmte Temperatur einstellen.

tiko-Nutzer Willi Aggeler in seinem Eigenheim in Landquart (GR): Das weisse Gerät in der Steckdose ist die M-Box, welche über die Stromleitung mit den beiden K-Boxen im Keller des Hauses kommuniziert (die eine für die Wärmepumpe, die andere für den Boiler). Von der M-Box gelangen die Kommunikationsdaten über Kabel an das Mobil-Teil (auf dem Bücherrregal) und von dort über Mobilfunk an Swisscom Energy Solutions in Olten. Mit seinem Mobiltelefon kann Willi Aggeler die Verbrauchswerte von Wärmepumpe und Boiler ablesen und diese Geräte auch steuern, z. B. bei Abwesenheit einen Eco-Mode aktivieren.

So wird Regelenergie entschädigt Ein Regelenergie-Anbieter, der Strom an Swissgrid liefert («positive Regelenergie») bzw. Strom von Swissgrid abnimmt («negative Regelenergie»), wird dafür zweimal entschädigt: Zum einen bekommt er Geld für die Bereitschaft, jederzeit und sekundenschnell eine bestimmte Leistung zu liefern bzw. abzunehmen. Wer im Jahr 2014 10 Megawatt (MW) Leistung während einer Woche vorhielt, wurde dafür in der Grössenordnung von 30’000 bis 70’000 Fr. entschädigt. Die Vorhaltung von 40 MW Regelleistung brachte einem Anbieter im vergangenen Jahr also einen Ertrag von 120’000 bis 280’000 Fr. pro Woche. Dieses Geld bekommt der Anbieter allerdings nur, wenn er von Swissgrid im Bieterverfahren den Zuschlag für die Vorhaltung bekommen hat. Swissgrid vergibt den Zuschlag jeweils für eine Woche.

Ruft Swissgrid dann im Verlauf der Woche bei den ausgewählten Anbietern Regelenergie ab, werden diese nochmals nach gelieferter Menge entschädigt. Wer Swissgrid Strom liefert («positive Regelenergie»), erhält dafür von Swissgrid nicht nur den aktuellen Marktpreis (Strompreis an der Schweizer Strombörse SwissIX), sondern noch einen Aufschlag von 20 %. Wer Swissgrid Strom abnimmt («negative Regelenergie»), muss dafür nicht den aktuellen Marktpreis bezahlen, sondern profitiert von einem Abschlag von 20 %. Aufschlag bzw. Abschlag bilden die zweite Einnahmenquelle für Teilnehmer am Regelenergiemarkt.

Eine zusätzliche Regelung sorgt dafür, dass Anbieter von Regelenergie von extremen Ausschlägen am Strommarkt (z. B. sehr tiefen Strompreisen am Wochenende) nicht ungünstig betroffen werden. Das dargestellte Preismodell bezieht sich auf sekundäre Regelenergie. Für primäre und tertiäre Regelenergie gelten andere Entschädigungsregelungen.

Das Geschäft mit Regelenergie ist mit Chancen und Risiken behaftet. So gab es im Frühjahr 2013 Tage, an denen die Preise für die Vorhaltung von Regelleistung rund das Zwanzigfache des Normalwertes betrugen, weil die Stauseen fast leer und damit ihr Regelleistungs-Angebot praktisch ausgeschöpft war. Umgekehrt müssen Anbieter von Regelleistung damit leben, dass sie im Bieterverfahren von Swissgrid nicht immer zum Zug kommen. Auch ist schwierig vorauszusagen, wie sich Bedarf und Preise von Regelenergie in Zukunft entwickelt werden. BV

Seite 8

von Olten. Sandra Trittin, in der SESGeschäftsleitung zuständig für Geschäftsentwicklung, Marketing und Kommunikation, zieht eine Kunststoffbox aus einem Regal und zeigt sie dem Besucher. «Das ist das Gerät, das wir in den Haushalten installieren. Es dient dazu, die angeschlossenen Elektrogeräte ferngesteuert ein- und auszuschalten. Zur Steuerung brauchen wir zudem eine ausgeklügelte Software. Hardware und Software haben wir mit Swisscom-Knowhow selbst entwickelt.» Wenn Swissgrid künftig von SES Regelenergie beziehen will, sendet die SES-Zentrale in Olten über ein spezielles Swisscom-Netz ein Signal an die M-Box (Mutter-Box), die in jedem der tiko-Haushalte installiert ist. Die M-Box gibt das Signal dann weiter an die K-Box (Kind-Box), die jedem einzelnen elektrischen Verbraucher (Boiler usw.) im Haushalt zugeordnet ist. Die K-Box schaltet den Verbraucher dann über einen potentialfreien Kontakt ein oder aus.

Dank M- und K-Box können tiko-Kunden den Verbrauch der angeschlossenen Elektrogeräte im Internet oder über eine App verfolgen und auf Wunsch auch steuern.

Auf dem Weg lässt sich beispielsweise die Heiztemperatur während der Ferienabwesenheit absenken. tiko macht die Eigentümer auch auf Störungen an den Elektrogeräten aufmerksam. «Es braucht in der Regel etwas Zeit um zu verstehen, was wir tun; aber die Teilnehmer sind begeistert»,

REPORT schildert Sandra Trittin ihre bisherigen Erfahrungen bei der Kundenansprache.

Zum Schutz der privaten Daten hat SES Vorkehrungen getroffen. So können die Eigentümer ihre Verbrauchsdaten nur mit einer Stunde Verzögerung abrufen, damit z. B. Diebe bei missbräuchlicher Einsicht der Daten keine Rückschlüsse darauf ziehen können, ob aktuell Personen in der Wohnung sind.

Mittel zur Kundenbindung Swisscom Energy Solutions spricht die Kunden in der Regel nicht selber an. Das besorgen lokale Energieversorger oder Heizungshersteller wie z.B. Tobler und Hoval. Sie installieren tiko in eigenem Namen und können ihren Kunden mit dem Tool auch zusätzliche Dienstleistungen anbieten, z. B. nach Geräten differenzierte Verbrauchsinformation oder Fernwartung der Heizanlagen. «tiko ist für unsere Partner ein interessantes Mittel zur Kundenbindung», sagt Trittin. Sie verweist dabei auf die Energieversorger. «2019 wird der Strommarkt vielleicht für Privathaushalte geöffnet. Mit tiko helfen wir den Stromunternehmen, ihre Kunden frühzeitig an sich zu binden.» Der grosse Bündner Energieversorger Repower ist mit 35 % an SES beteiligt. Mit im Boot bei tiko sind auch das Elektrizitätswerk des Kantons Schaffhausen und kleinere Energieversorger wie die Elektrizitätswerke von Lumbrein (GR), Rothrist (AG) und Seeberg (BE).

Ein Teil der angestammten Energieversorger begegnet dem quirligen Treiben der Swisscom-Tochter mit Reserve. Sie sind in einem ohnehin schwierigen Marktumfeld nicht erpicht auf einen neuen Konkurrenten, der ihnen Anteile im Regelenergiemarkt abjagt. Sie beklagen auch, mit Anbietern wie SES würden Dritte in ihren Stromnetzen herumschalten, was

die Versorgungssicherheit beeinträchtigen würde. Für SES-Geschäftsführer Gastaldo ist das Angstmacherei: «Der tiko-Pool wird bestenfalls zwei, drei Prozent der Schweizer Haushalte umfassen – viel zu wenig, um die Netzstabilität zu beeinflussen.»

Schweizweites Potenzial ausschöpfen Das Bundesamt für Energie hat tiko als Leuchtturm-Projekt ausgezeichnet. «Wir begrüssen den zunehmenden Wettbewerb im Regelenergie-Markt. Projekte wie tiko helfen aufzuzeigen, ob damit die Kosten, die Swissgrid für den Betrieb des Schweizer Stromnetzes aufwenden muss, tatsächlich gesenkt und damit die Stromkunden entlastet werden können», sagt Dr. Michael Moser, Netzexperte im Bundesamt für Energie. Je nach der weiteren Entwicklung des Regelenergie-Marktes dürften mittelfristig auch neue Regulierungen nötig werden, um die Stabilität

Kontakt Weitere Auskünfte zu dem Projekt erteilt Dr. Michael Moser, Leiter des BFE-Forschungsprogramms Netze. (michael.moser@bfe.admin.ch) Weitere Informationen zu tiko und Anmeldung: www.tiko.ch

So funktioniert tiko: Die SES-Zentrale in Olten steuert die elektrischen Heizsysteme in den Haushalten über ein Mobilfunk-Signal. Das Funksignal wird von einer sogenannten M-Box empfangen und an sogenannte die K-Box weitergeleitet, die den elektrischen Verbraucher (Boiler usw.) über einen potentialfreien Kontakt ein- oder ausschaltet.

BFE unterstützt energetische Leuchttürme Das Regelenergie-Projekt tiko der Swisscom Energy Solutions AG ist eines von zehn bisher anerkannten Leuchtturmprojekten, mit denen das Bundesamt für Energie (BFE) seit 2013 die sparsame und rationelle Energieverwendung fördert und die Nutzung erneuerbarer Energien vorantreibt. Parallel dazu unterstützt das BFE Pilot- und Demonstrationsprojekte, die sich ebenfalls an den Zielsetzungen der Energiestrategie 2050 orientieren. Das BFE fördert Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte mit 40 % der anrechenbaren Kosten. Gesuche können jederzeit eingereicht werden.

Weitere Informationen unter: www.bfe.admin.ch / leuchtturmprogramm www.bfe.admin.ch / pilotdemonstration

des Netzes zu gewährleisten, sagt Moser.

Zunächst aber müssen die neuen Anbieter dauerhaft Fuss fassen im Energiemarkt, der bisher von regional gut verankerten Akteuren dominiert wird. Die Swisscom Energy Solutions AG hat sich zum Ziel gesetzt, ihr Potenzial an Regelenergie schweizweit auszuschöpfen.

tiko-Nutzer Willi Aggeler zeigt im Keller seines Eigenheims in Landquart (GR) auf die K-Box seiner Wärmepumpe. Die K-Box misst die aktuelle Leistung der Wärmepumpe; die Messdaten werden dann über die Stromleitung an die M-Box im Erdgeschoss des Hauses übertragen und von dort über das Mobilfunk-Netz an Swissscom Energy Solutions in Olten gesendet.

Wenn Swisscom Energy Solutions die Wärmepumpe von Willi Aggeler drosseln oder hochfahren will, schickt sie über die M-Box ein Steuerungssignal an die K-Box, welche dann die Wärmepumpe entsprechend schaltet. Links neben der K-Box für die Wärmepumpe befindet sich eine zweite K-Box für den Boiler im Haushalt von Willi Aggeler.

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SICHERHEIT

Cyber Threats im Energiesektor – die Energiewende der anderen Art Ohne sie geht gar nichts mehr: Kritische Infrastrukturen stellen die grundlegende Versorgung von Wirtschaft und Gesellschaft sicher. Deren Steuerung erfolgt zunehmend unter Einbezug von vernetzten ICT-Systemen. Damit ist der Schutz vor Cyber Angriffen zu einer täglich neuen Herausforderung geworden. Insbesondere ICS- und SCADA-Systeme benötigen durch die Zunahme der Cyber Bedrohung und Vernetzung in der Wertschöpfungskette einen noch umfassenderen Schutz. Datenkompromittierung, Kontrolle durch Dritte oder Ausfälle hätten kaum abschätzbaren Folgen und könnten zu einem Dominoeffekt führen. Solche Dominoeffekte in der Energieversorgung hätten weitreichende Folgen. von Markus Limacher, Senior Security Consultant, InfoGuard AG

N

ormalerweise tritt der Name «Norwegian Pearl» im Zusammenhang mit idyllischen Fjorden und nie enden wollenden Sommernächten auf. Dies änderte sich vor ein paar Jahren schlagartig, als dieser Begriff plötzlich im gleichen Atemzug mit einem der grössten Stromausfälle in Europa in Verbindung gebracht wurde. Es wird vermutet, dass die Überführung eines gleichnamigen Kreuzfahrtschiffes auf dem deutschen Fluss Ems und die damit verbundene Abschaltung zweier über den Fluss führenden Hochspannungsleitungen eine Kettenreaktion auslöste und binnen Sekunden zur Netzüberlastung und schlussendlich zu Stromausfällen im ganzen Euro-Raum führte. Die Folgen waren

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verheerend – in ganz Europa sassen rund 10 Millionen Menschen fast anderthalb Stunden im Dunkeln – und dennoch nur die Spitze möglicher Folgen. Der Ausfall von Energieerzeugern und der nachfolgenden Stromknappheit führten ebenso drastisch vor Augen, wie abhängig wir von kritischen Infrastrukturen sind. Aber auch ein einzelner Mitarbeiter oder ehemaliger Arbeitskollege kann grossen Schaden anrichten, wie ein Beispiel aus dem australischen Queensland zeigt: Mittels einer drahtlosen Verbindung drang dieser in das Wasserkontrollsystems seines Ex-Arbeitgebers ein und öffnete buchstäblich alle Schleusen, woraufhin sich Unmengen an Abwasser in die Flüsse ergossen.

Das Mittelalter ist näher, als man denkt So weit, so schlecht. Neue Bedrohungen ergeben sich aber auch aus der ICT-Infrastruktur sowie der zugrunde liegenden Steuerungstechnik ICS- (Industrielle Kontrollsysteme) und SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition).

Die Energie produzierende Branche ist zunehmend vernetzt und damit von einer funktionierenden ICT-Infrastruktur abhängig. Durch diese Vernetzung sind Energieproduzenten tagtäglich Angriffen aus dem Cyberspace ausgesetzt und stellen heute grosse Herausforderungen an die Produzenten dar. Die kleinste Störung und Abweichung vom «courant normal» hat

SICHERHEIT schnell überregionale Auswirkungen, weil Energie ein systemrelevanter Faktor ist.

Es ist essentiell die Energiebranche und -versorgung mit ihren Industrieanlagen, Informations – und Kommunikationssystemen als wichtigen Teil der kritischen Infrastrukturen zu schützen. Dass der Schutz kritischer Infrastrukturen jeweils weiter als nur bis an die Landesgrenzen geht, verdeutlichen die publik gewordenen Attacken der jüngsten Zeit. Stuxnet – ein Schadprogramm, welches speziell für SCADA Systeme zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse entwickelt wurde, hat immense Schäden bspw. an der iranischen Urananreicherungsanlage verursacht. Der Computerwurm Shamoon führte bei Energieunternehmen im Nahen Osten zu einer plötzlichen Betriebsstörung und Dragonfly ist ein CyberSpionagering, der hauptsächlich den nordamerikanischen und europäischen Energiesektor bedroht. Das Feld von Bedrohungen ist bunter, als nur Naturkatastrophen und menschliches Versagen, sondern betrifft immer mehr auch gezielt herbeigeführte Katastrophen, welche eine Zivilisation innert Kürze in das Mittelalter zurückversetzen können.

Die Einführung eines solchen ISMS hilft Betreibern von kritischen Infrastrukturen das Sicherheitsniveau systematisch zu steigern und dabei von Good und Best Practice-Ansätzen zu profitieren. Es hat sich gezeigt, dass das systematische Vorgehen durch ein ISMS einen erheblichen Mehrwert bietet. Dazu zählen unter anderen, eine gezielte Risikobetrachtung und -bewertung, der Aufbau eines angemessenen Sicherheitskonzeptes und einer geeigneten Sicherheitsarchitektur, die Definition von Sicherheitsrichtlinien sowie der Aufbau einer Notfallplanung und Sicherheitssensibilisierung der Mitarbeitenden.

ICS- und SCADA-Sicherheit mit System Betreiber kritischer Infrastrukturen sind gut beraten sich konsequent mit aktuellen und neuen Bedrohungen und Risiken auseinandersetzen und der Informationssicherheit das nötige Gewicht beizumessen. Dabei gilt es, das Rad nicht neu zu erfinden. Interna-

Aus Einzelelementen wird ein System Die komplette Isolierung von ICS- und SCADA-Systemen, also ohne Verbindung zu externen Netzwerken, wäre aus Sicherheitsüberlegungen eine erstrebenswerte Situation. Doch im alltäglichen Betrieb ist dieses Szenario nicht realistisch, weil etwa Abrechnungssysteme, Fernmessungen oder organisatorische Funktionen Schnittstellen zu ICS- und SCADA-Netzwerken haben um Daten auszutauschen oder darauf zuzugreifen. Die Architektur von ICS- und SCADA-Systemen innerhalb des Unternehmensnetzwerks ist somit ein Schlüssel zur Sicherheit. Es gilt verschiedene Verteidigungslinien (Lines of Defense) aufzubauen. Zu diesen zählen die Verbindung der kritischen Infrastrukturen und der ICT mit einer End-zu-End-Sicherheit, kontrollierte Remote-Zugänge für Lieferanten und Partner, einem Perimeter-Schutz bestehend u.a. aus einer Firewall, einem Intrusion Detection / Prevention System, einem VPN und geschützte Netzwerk- und Zonenübergänge sowie einem umfassenden Malware-Schutz auf vernetzten und geschlossenen Systemen. Eine weitere Schlüsselkomponente für die Sicherheit ist die Authentisierung. Dabei gilt es zu beachten, dass die Authentisierungsinfrastruktur für das Unternehmensnetzwerk von ICS- und SCADA-Systemen separiert wird. Der Grund: Ist ein Konto im organisatorischen Netzwerk kompromittiert, so können sich die Angreifer einen nicht autorisierten Zugriff auf die Ressourcen im ICS- oder SCADA-System verschaffen.

tionale Standards (beispielsweise die ISO/ IEC 270xx Familie) bieten ein anerkanntes Modell für die Einrichtung, Umsetzung, Überprüfung und kontinuierlichen Verbesserung auf der Basis eines Informationssicherheits-Management-Systems (ISMS).

Permanente Bedrohungsanalyse und Angriffserkennung Die Risikosituation und Bedrohungslage ändert sich stetig. Aus diesem Grund sind regelmässige Überprüfungen des Sicherheitsdispositivs nach neuen Bedro-

hungen, Verwundbarkeiten und Schwachstellen unerlässlich. Zur Kontrolle sollten regelmässig System Audits, Penetration Tests und Vulnerability Scans durchgeführt werden, nur so kann die Sicherheit an die aktuelle Risikosituation angepasst und optimiert werden. Zur Erkennung möglicher komplexerer Angriffe eignen sich Security Information & Event Management Systeme, kurz SIEM genannt. Dabei werden Logs und Alerts von praktisch allen Komponenten und Systemen auf eine zentrale Plattform übermittelt und in Echtzeit analysiert. Das Ziel ist, verdächtiges Verhalten im auf allen Layern aufzuspüren und besser zu verstehen und entsprechende Aktionen einleiten zu können. Dazu gehören Authentisierungsfehler, Verstösse gegen die Firewall-Regeln, Zugriffs-Logs, IDS-Logs oder jede andere Art von Informationen, die dazu beitragen, ein umfassendes Bild von sicherheitsrelevanten Vorfällen, Zugangsübertretungen usw. zu erhalten.

Smart Energy Security aus der Schweiz ICS- und SCADA-Systeme sind unentbehrlich – die Absicherung dieser ist aber eine sehr komplexe Aufgabe. Der Schweizer Informationssicherheitsexperte InfoGuard bietet dazu eine ganze Palette an geeigneten Massnahmen. Diese umfassen den Aufbau eines ISMS, die Umsetzung von Governance- und Compliance-Vorgaben sowie die Definition und Umsetzung einer geeigneten Netzwerk-Architektur und Sicherheits-Komponenten. Gleichzeitig unterstützt InfoGuard ihre Kunden bei der Integration angemessener ICT-Sicherheitsmassnahmen, welche auch in Form von Managed Security Services aus dem ISO / IEC 27001 zertifizierten Security Operation Center (SOC) zur Verfügung stehen. Periodische Audits der Infrastruktur und Sicherheitsprozesse sowie die permanente Überwachung der Infrastruktur komplettieren das Angebot.

Kontakt InfoGuard AG Lindenstrasse 10 CH-6340 Baar www.infoguard.ch

Seite 11

SICHERHEIT

Wie helfen Penetration Tests die Sicherheit zu erhöhen?

D

er Penetration Test ist ein Mittel, um mögliche Fehler zu erkennen und damit die IT-Sicherheit zu erhöhen. Der richtige Partner und ein strukturiertes Vorgehen sind dabei sehr wichtig, um eine qualifizierte Aussage über den Stand der IT-Mittel zu erhalten und diese in Vergleich setzen zu können. Dieser Beitrag zeigt ein mögliches Vorgehen für ein optimales Ergebnis.

Problemstellen Der IT-Alltag ist oft von Hektik, Stress und finanziellem Druck begleitet. Sehr schnell kann es geschehen, meist unabsichtlich, dass eine Härtungsmassnahme eines Systems nicht oder eine Testregel in der Firewall vergessen geht. Ebenfalls gehören ständige Änderungen, Erweiterungen und Anforderungen am Netzwerk und IT-Systemen zum täglichen Business.

Sollte weiter ein Mitarbeiter die Firma verlassen, geschieht die Übergabe oft nicht optimal. Dass dabei die Dokumentation gerne vernachlässigt wird, zeigen diverse Studien und meine persönliche Erfahrung.

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Standards Im Gegensatz zu IT-Revisionen gibt es im Bereich der Penetration Tests weder gesetzliche Vorgaben noch Richtlinien.

Somit sind der Ablauf, die Methodik und die Art der Dokumentation offen. Seit einigen Jahren gibt es Versuche, diesen Missstand zu beheben.

Zu den bekanntesten Verfahren gehört sicherlich das Open Source Security Testing Methodology Manuel OSSTMM (http://www.osstmm.org). Das OSSTMM ist bezüglich technischen Security Audits kompatibel zu gängigen Standards und Weisungen wie ISO / IEC 27001 / 27002, IT-Grundschutzhandbuch, SOX und Basel II. Aufgrund der Praxisorientierung und der Standardkonformität erfreut es sich international wachsender Beliebtheit.

Das BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, http://www.bsi.de) hat in einen Leitfaden zur Organisation und Durchführung von Penetration Tests mit dem Titel «Durchführungskonzept für Penetrationstests» erstellt. Zusätzlich wer-

den die rechtlichen Rahmenbedingungen dargestellt, die im Umfeld von Penetrationstests zu beachten sind. Die Studie stellt keine Anleitung zum «Hacken» von Netzen und Systemen dar, daher wurde bewusst auf detaillierte technische Anleitungen und Beschreibung von Werkzeugen, die in Penetrationstests verwendet werden, verzichtet. Im November 2014 wurde dieser Leitfaden durch den Praxis-Leitfaden für IS-Penetrationtests ergänzt.

Weiter sehr empfehlenswert ist der inoffizielle Pentest-Standard auf der Website www.pentest-standard.org. Er zeigt die verschiedenen Schritte und Hintergrundinformationen.

Schritte eines Penetration Tests Der Ablauf eines Penetration Tests sieht in etwa immer gleich aus: Workshop – Testphase – Bericht – Präsentation.

In einem ersten Workshop werden die Ziele der Tests definiert. Hier muss auch klar die Motivation festgehalten werden, die ein potenzieller Hacker aufwenden

SICHERHEIT kann. Zudem wird festgehalten, wie weit die beauftragten Tester gehen dürfen.

Die Möglichkeiten eines gezielten Angriffs umfassen ein Blackbox-Hacking von aussen (überhaupt keine Informationen über die Zielsysteme), ein Hacking mit teilweisem oder komplettem Wissen über die interne Infrastruktur (White- oder Grey-Hacking) und können durch netzwerkinterne Tests inkl. Social Engineering erweitert werden.

Die Testphase wird anschliessend ausführlich beschrieben. Daher hier nur zwei Bemerkungen. Wichtig ist es, nie das Ziel der Tests aus den Augen zu verlieren.

Schnell kann es in der Flut von Informationen geschehen, dass ein falscher Weg eingeschlagen wird. Im Gegensatz steht dazu, dass die Kreativität der Angriffe nicht ausser Acht gelassen werden darf.

Ein stures Vorgehen nach Checklisten zeigt oft nicht das ganze Bild.

Der Bericht und die Präsentation zeigen das Vorgehen, die eingesetzten Tools sowie die Erkenntnisse aus den Ergebnissen. Sollten Schwachstellen ersichtlich sein, sind diese mit Massnahmen zu versehen und in einer Prioritätenliste festzuhalten. Soweit möglich sind Zusammenhänge aufzuzeigen und in einem gesamtheitlichen Bild darzustellen.

Der Penetration Test Der erste Schritt des Penetration Tests umfasst die Informationssuche. Welche Informationen sind im Internet verfügbar, sei dies auf der Homepage des Unternehmens oder via eine Suchmaschine wie zum Beispiel von Google?

Auch Seiten zur Stellensuche sind eine gute Quelle. Sucht die Firma zum Beispiel nach Oracle-Spezialisten, wird vermutlich auch Oracle als Datenbanklösung eingesetzt. Auch spannend sind so genannte Success Stories, in denen ein Lieferant ausführlich beschreibt, welche Lösung er bei der zu untersuchenden Firma platziert hat. Das Internet vergisst dabei nichts.

Wurde zum Beispiel in einem Forum eine (technische) Frage platziert, kann diese auch nach Jahren noch abgerufen werden. Ebenfalls sind Namen von Personen, eventuell sogar mit einer E-Mailadresse versehen, ideal für die weiteren Angriffe.

Weitere Informationen liefern WHOIS und DNS. Was sind für Angaben zu den IPAdressen festgehalten? Verfügt das Unternehmen über weitere IP-Adressen? Welche Informationen stehen in den DNS-Einträgen? Kann gar ein kompletter Zonentransfer ausgeführt werden?

Nachdem bereits viele Informationen zur Verfügung stehen, gilt es das Angriffsziel

einzuschränken. Ein IP- und Portscan liefert die dazu notwendigen Informationen. Es soll geklärt werden, welche IPAdressen antworten und welche offenen Ports im Internet ersichtlich sind. Daraus leiten sich die «interessanten» Ziele ab. In der Regel antworten die «Standard-Ports» (d. h. Ports, die bekannt sind, oft unter 1024, beispielsweise Port 80 für HTTP). Die Erfahrung zeigt, dass sich viele spannende Ports auch oberhalb der 50’000-Grenze befinden. Es lohnt sich, trotz grossem Zeitbedarf, alle 65’535 möglichen Ports durchzusehen.

Gleichzeitig mit dem offenen Port sollte die entsprechende Header-Information ausgelesen werden. Viele Systeme sind sehr auskunftsfreudig und teilen mit, wer sie sind und vor allem in welcher Version sie vorliegen. Eine Schwachstellen-Suche in öffentlichen Vulnerability-Datenbanken zeigt, ob sich das antwortende Programm auf dem aktuellsten Softwarestand befindet oder nicht. Falls nicht, sind vermutlich bereits Tools im Internet verfügbar, die gegen diese Schwachstelle eingesetzt werden können (so genannte Exploits).

Als weitere Möglichkeit stehen Vulnerability-Scanner auf der Liste. Diese verursachen jedoch einen grossen «Lärm».

Je nachdem ob alle Personen der zu untersuchenden Firma Bescheid wissen,

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SICHERHEIT können diese bereits zu einem frühen Zeitpunkt eingesetzt werden. Sie dienen dazu, nebst den bereits erwähnten Ports, auch Informationen zum Betriebssystem, Banner (Antworten auf Anfragen), Kontrolle von bekannten Sicherheitslücken, Verbesserungsvorschlägen und automatisch generierten Berichten zu erstellen.

Nach diesen Tests stehen sehr viele Informationen zur Verfügung, die es je nach Auftrag gilt, weiter zu verwerten. So können CGI-Skripts missbraucht, SQLAbfragen manipuliert und Schwachstellen in der gefundenen Software ausgenutzt werden. Loginangaben für Webseiten, E-Mail, FTP, VNC, RDP und vielen weiteren Programmen können durch Dictionary (d. h. durch Wörterbücher) oder Brute Force (dem «wilden» Durchprobieren) Attacken geknackt werden. Hier benötigt es aber oft viel Zeit, ausser es werden schwache Passworte verwendet.

Zusammenfassung Diese Tests sind in der Regel nicht in einem Tag durchzuführen. Zu vielfältig sind die möglichen Angriffsflächen. Neben der Definition der eigenen Sicher-

Andreas Wisler (CISSP, CISA, ISO 22301 + 27001 Lead-Auditor) ist Geschäftsführer und Senior-SecurityAuditor bei der goSecurity GmbH, welche IT-Sicherheitsüberprüfungen und -beratungen durchführt. Weiter unterrichtet er unter anderem an der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW IT-Sicherheitsthemen.

heitsbedürfnisse gehört zu einem funktionierenden Sicherheits-Regelkreis das kritische Hinterfragen, ob die definierten Ziele mit den getroffenen Massnahmen erreicht wurden. Der Penetration Test liefert dabei eine unparteiische Drittmeinung. Das strukturiere Vorgehen hilft,

mögliche Schwachstellen zu erkennen und geeignete Massnahmen zur Behebung zu treffen.

Kontakt www.gosecurity.ch

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Unser Engagement: unsere Zukunft.

FORSCHUNG

Nur keine heisse Luft Holzheizungen liegen im Trend, gerade auch für die Produktion von Heizwärme und Warmwasser in Wärmeverbünden. Gefragt sind Anlagen, die die in Pellets und Hackschnitzeln gespeicherte Holzenergie dank optimaler Verbrennung bestmöglich in Wärme verwandeln und die Umwelt mit einem Minimum an Feinstaub und Abgasen belasten. Ein Forschungsprojekt an der Hochschule Luzern erarbeitet Grundlagen, damit Heizungshersteller optimierte Regelkonzepte entwickeln können. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

Wissenschaftler untersuchen im Forschungslabor der Hochschule Luzern, wie Holzfeuerungen mit hohem Wirkungsgrad und tiefen Emisssionen betrieben werden können.

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FORSCHUNG

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as Basler Energieversorgungsunternehmen IWB plant zur Zeit den Bau eines zweiten grossen Holzkraftwerks mit 28 MW Leistung zur Versorgung des Basler Fernwärmenetzes. Viele andere Betreiber von Fern- und Nahwärmenetzen in der Schweiz setzen ebenfalls auf Holz, aber auch Industriebetriebe und Privatleute. Der Brennstoff stammt aus heimischen Wäldern und ermöglicht eine CO2-neutrale Energieproduktion. Trotz dieser Vorzüge ist der Energieträger Holz nicht unproblematisch.

Bei seiner Verbrennnung entsteht Feinstaub, der durch Elektroabscheider aus der Abluft entfernt werden muss. Zudem fallen Abgase wie z. B. Stickoxide an, die die Atemwege reizen und sauren Regen verursachen.

Prof. Thomas Nussbaumer arbeitet an der Hochschule Luzern - Technik & Architektur mit seinem Forscherteam seit Jahren daran, die Nachteile von Holzheizungen zu verringern. Im Zuge dieser Arbeiten haben die Wissenschaftler zum Beispiel Vorschläge erarbeitet, wie sich die Verfügbarkeit von Feinstaubabscheidern verbessern lässt. Im Fokus eines aktuellen Forschungsprojekts stehen mittelgrosse Heizheizungen in der Grössenordnung von 0.5 MW bis 10 MW Leistung. Solche Heizanlagen werden typischerweise für Nahwärmenetze zur Versorgung von Wohnquartieren eingesetzt sowie in der Industrie zur Erzeugung von Wärme einschliesslich Prozesswärme. Holzfeuerungen setzen die im Holz gespeicherte Energie heute mit einem Wirkungsgrad von rund 90 % in Wärme um – falls sie bei Volllast betrieben werden und optimal eingestellt sind.

«In der Praxis wird dieser Wert aber oft nicht erreicht, der tatsächliche Wirkungsgrad liegt dann bei 80 % und weniger», sagt Thomas Nussbaumer.

Effizienzeinbussen bei Teillast Der Grund für diese Einbussen: Die Heizungen laufen im Frühling und im Herbst, wenn der Wärmebedarf geringer ist, nur in Teillast und erzielen dann nicht mehr den maximal erreichbaren Wirkungsgrad. Zudem wird den Feuerungen im Verbrennungsprozess oft mehr Luft als nötig zugeführt. Die Folge ist ein Überschuss an heissen Abgasen, die über den Kamin entweichen. Durch diesen Luftüberschuss verpufft ein Teil der Energie ungenutzt, was den Wirkungsgrad mindert.

«Unsere Forschung will die Grundlagen bereitstellen, damit Holzheizungen auch dann mit hohem Wirkungsgrad von 90 % arbeiten, wenn sie bei einer Leistung von nur 30 oder 40 % betrieben werden», sagt Nussbaumer.

Mit einer Testanlage mit 150 kW Leistung untersuchen Wissenschaftler an der Hochschule Luzern, wie sich die Verbrennungsvorgänge in mittelgrossen Holzheizungen optimieren lassen.

Blick in die Brennkammer einer Holzfeuerung (hier im kalten Zustand): Die Hackschnitzel kommen hinten in die Brennkammer und werden durch den treppenförmigen Vorschubrost nach vorn transportiert und in dieser Zeit durch Vergasung thermisch zersetzt. Links: Ausgangszustand von übereinander liegenden Schichten aus (eingefärbten) Hackschnitzeln. Rechts: Endzustand nach Transport durch Rostbewegung.

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FORSCHUNG

Computermodell zur Brennstoffumwandlung in einer Vorschubrostfeuerung: Die Illustration zeigt für einen ausgewählten Zeitpunkt, wo weit die Brennstoffumwandlung auf der Länge des Rostes (x-Achse) fortgeschritten ist, nämlich wie viel Holzkohle (Char) auf dem Rost liegt. Am Anfang des Rostes wird Holz zugeführt (Char-Gehalt = 0), und am Ende des Rostes (rechts) liegt nur noch reine Asche (Char-Gehalt = 0) vor. Im mittleren Bereich des Rostes findet die Pyrolyse und Vergasung statt; hier ist der Char-Gehalt maximal. In der oberen Grafik beträgt die Feuchtigkeit der Hackschnitzel 30 %, in der unteren Grafik 50 %. Wegen des höheren Wassergehalts nimmt die Trockung mehr Zeit in Anspruch, womit die Kohlenstoff-Umwandlung auf dem Rost erst weiter hinten einsetzt. Damit nimmt die Wahrscheinlichkeit von unverbranntem Kohlenstoff (und damit einem weniger optimalen Verbrennungsprozess) in der Rostasche zu.

Die Hochschule Luzern hat am Standort Horw ein halbes Dutzend Schul- und Laborgebäude. In Trakt I haben die Forscher eine Holzheizung mit 150 kW Leistung aufgebaut. Mit der Testanlage untersuchen sie seit Anfang 2014 Verbrennungsvorgänge, wie sie in mittelgrossen Holzheizungen ablaufen. Laborleiter Dr. Jürgen Good führt den Besucher an die Rückseite der Anlage, die einen ganzen Raum ausfüllt. Good zeigt auf vier Rohre, die seitlich an der Heizung emporragen. Jedes der Rohre saugt Luft an, die mit je einem Gebläse in den Brennraum befördert wird und dort in vier verschiedenen Zonen für die Verbrennung der auf einem Rost liegenden Hackschnitzel sorgt. «Das ist die zentrale Neuerung unserer Anlage», sagt der an der ETH ausgebildete Maschineningenieur, «denn herkömmlicherweise erfolgt die Luftzufuhr unter den Rost nur in zwei Zonen, manchmal auch nur in einer einzigen. Indem unsere Anlage über vier unabhängige Rostzonen mit separat geregelter Luftzufuhr verfügt, können wir die Verbrennung feiner steuern.»

Feinsteuerung der Verbrennung Die Luftzufuhr ist zentral für die Steuerung des Verbrennungsprozesses. Ist die Luftzufuhr nämlich zu gross, führt das

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Messungen der fluiddynamischen Grundlagen zur Eindüsung von Sekundärluft in den Feuerraum an einem Modell: Die Darstellung zeigt, wie sich die von unten eingedüste Sekundärluft (rot) mit der von links zugeführten Gasströmung (blau) in der Brennkammer mischt. Im Experiment wird die Sekundärluft mit Öltröpfchen als Tracer beaufschlagt, die durch Laserlicht sichtbar gemacht werden. Die Farbe ist ein Mass für die Konzentration an Tracer, die in der Feuerung den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff symbolisiert. Im Beispiel wird eine ideale Eindringtiefe von 50 % erzielt, bei niedrigerer Geschwindigkeit der Sekundärluft ist die Eindringtiefe zu klein, bei deutlich höherer Geschwindigkeit prallt die Sekundärluft dagegen an an die gegenüberliegende Wand.

FORSCHUNG

Die Illustration zeigt den Einfluss der Luftzufuhr auf die Länge des Brennstoffbetts: Wird 90 % der Luft in den ersten beiden Zonen zugeführt (oben), läuft der Verbrennungsprozess schneller ab – nur 47 % des Rostes sind mit Brennstoff bedeckt. Werden hingegen 80 % der Luft in den letzten beiden Zonen zugeführt, verbrennen die Hackschnitzel erst später – das Brennstoffbett deckt nun 80 % des Rostes ab.

Schema einer Vorschubrostfeuerung (links) und Darstellung einer einseitigen Eindüsung von Sekundärluft in die Brennkammer im Schnitt A-A (rechts).

nicht nur zu Effizienzverlusten, sondern auch zu unliebsamen Verschlackungen des Brennstoffs und zu Ablagerungen im Brennraum. Um eine optimale Verbrennung zu erreichen, muss die Luftzufuhr spezifisch geregelt werden – abhängig davon, ob die Anlage mit Voll- oder Teillast läuft, ob der Rost ganz oder teilweise mit

Hackschnitzeln bedeckt ist, wie feucht die Hackschnitzel sind und welche Stärke die Hackschnitzel-Schicht aufweist.

Das Luzerner Forschungsprojekt wird vom Schweizerischen Nationalfonds im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms 66 «Ressource Holz» unterstützt

und vom Bundesamt für Energie mitfinanziert. Die bisherigen Resultate zeigen, dass die Brennstoffumwandlung und die Rostbedeckung durch die Luftverteilung beeinflusst werden. «Durch Verschiebung der Luft in Richtung erster Rosthälfte wird das Brennstoffbett bei sonst unveränderten Bedingungen kürzer, durch

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FORSCHUNG Verschiebung in die zweite Rosthälfte länger», schreiben die Luzerner Forscher in einem Zwischenbericht, und ergänzen: «Obwohl die Luftverteilung damit als zusätzliche Regelgrösse zur Verfügung steht, zeigen die Messungen auch, dass die Rostbewegung das Brennstoffbett und das Abbrandverhalten in den untersuchten Betriebspunkten stärker beeinflusst als die Luftverteilung.» Aus diesen und weiteren Messresultaten und Simulationen erarbeiten die Wissenschaftler Vorschläge für Regelkonzepte, die den Herstellern bei der Entwicklung effizienter und emmissionsarmer Holzheizungen helfen. Ob die Vorschläge aus der Wissenschaft von der Industrie umgesetzt werden können, ist nicht zuletzt eine Frage des Preises.

Der relativ hohe Preis ist denn auch der Grund, warum Holzfeuerungen mit vier Zonen heute trotz ihrer Vorzüge bei kleineren und mittleren Anlagen noch nicht zum Einsatz kommen.

Kooperation mit Industriepartner Die Hochschule Luzern kooperiert in dem Projekt mit der Schmid energy solutions AG (Eschlikon / TG), der grössten Schweizer Herstellerin von Holzheizungen. «Die theoretischen Erkenntnisse aus der Forschung helfen uns bei der Optimierung bestehender und bei der Konstruktion künftiger Anlagen», sagt Roland Schmid, Leiter Technik in dem Thurgauer Familienunternehmen. Zwei wichtige Punkte sind für ihn Effizienz und Emissionen: «Beim Wirkungsgrad besteht noch ein erhebliches Verbesserungspotenzial, und bei den Emissionen ist der Stickoxid-Ausstoss bisher vor allem bei grösseren Anlagen relevant, gewinnt aber auch für kleinere Anlagen unter 2 MW Leistung zunehmend an Bedeutung», sagt Schmid. Mittelgrosse Holzheizungen im einstelligen MW-Bereich stossen heute 150 bis 250 mg Stickoxid (NOX) pro Kubikmeter Abluft aus. Wie hoch der Wert genau ist, hängt davon ab, ob es sich beim Brennstoff um reines Holz handelt, oder ob Reste von Rinden und Nadeln mit verbrannt werden. Weitere Einflussfaktoren sind Wassergehalt und Stückgrösse des Brennholzes. In Siedlungsgebieten ist die Stickoxid-Belastung heute schon hoch, insbesondere durch den Verkehr. Der zusätzliche Ausstoss durch Holzheizungen müsse daher auf ein Minimum reduziert werden, umreisst Thomas Nussbaumer das Ziel seiner Forschungsaktivitäten. «Unser nächstes Ziel ist, den NOX-Ausstoss gegenüber heute um 40 % zu senken.»

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Lösungen vorausschauend entwickeln Dieses Ziel wollen die Wissenschaftler ohne Zugabe von Reduktionsmitteln erreichen, wie sie heute in Kehrichtverbrennungsanlagen oder Dieselmotoren eingesetzt werden. Vielmehr soll durch eine entsprechende Steuerung des Verbrennungsprozesses erreicht werden, dass das während der Pyrolyse gebildete NOX

im Verbrennungsprozess selbst – noch vor dem Ausbrand der Gase in der Nachbrennkammer – abgebaut wird (vgl. Textbox). Die Forscher der Hochschule Luzern erarbeiten die Grundlagen, welche es künftig ermöglichen sollen, die Holzfeuerungen so zu regeln, dass sie für einen grossen Bereich von Brennstoffqualitäten und Lasten minimale Emissionen haben.

Das Luzerner Projekt ist auch Ausdruck

Verbrennung in zwei Schritten Wer zuhause ein Cheminee betreibt, legt ein Scheit nach und freut sich, wie es unter einem wohligen Knistern verbrennt. Chemisch gesehen besteht der Verbrennungsprozess aus zwei aufeinander folgenden Schritten: Im ersten Schritt kommt es unter Zufuhr von Luft und Wärme zu einer thermischen Zersetzung des Holzes, bei der sogenanntes Pyrolysegas (bestehend aus Kohlenmonoxid / CO, Methan / CH4, Wasserstoff / H2) und Holzkohle entsteht. Das Pyrolysegas brennt dann im zweiten Schritt wiederum mit Luft in einer sichtbaren Gasflamme aus und setzt dabei in einer chemischen Reaktion (Oxidation) Energie frei. Gleichzeitig wird die Holzkohle zu Kohlenmonoxid umgewandelt, wobei die unbrennbare Asche übrig bleibt. Weil die Temperaturen durch die Wärmeabgabe tief sind und die Mischung zwischen Gas und Luft unvollständig ist, ist die Verbrennung jedoch unvollständig. In einer mit Pellets oder Hackschnitzeln betriebenen Holzfeuerung wird deshalb für den ersten Schritt gezielt sogenannte Primärluft zugeführt, während die Pyrolysegase anschliessend mit Sekundärluft vermischt werden und in einer heissen Brennkammer ausbrennen. Um hohe Temperaturen zu erzielen, wird die dabei freigesetzt Energie erst anschliessend in einem Wärmetauscher zur Erhitzung von Wasser genutzt, das dann für Heizzwecke oder als Warmwasser eingesetzt wird. Die Asche wird dabei teils aus dem Feuerraum ausgetragen und teils als Staub mit dem Abgas mitgerissen, der in grösseren Anlagen in nachgeschalteten Abscheidern abgetrennt wird. Asche besteht im wesentlichen aus Kalzium, Kalium, Natrium, ist also jener Feststoff, der übrig bleibt, wenn aus Holz sämtlicher Kohlenstoff und Wasserstoff durch Verbrennung entfernt wurde.

Die Luzerner Forscher studieren die Verbrennungsvorgänge an einer 150 kW-Anlage.

Zudem erstellen sie Computermodelle für zwei Teilprozesse einer Vorschubrostfeuerung: Modellierung der Brennstoffumwandlung Das Brennstoffbett-Modell (Fuel Bed Model) stellt dar, wie die Holzhackschnitzel in Gase, Asche und unverbrannten Kohlenstoff umgewandelt werden. Mit dem Modell untersuchen die Forscher, wie eine vollständige Brennstoffkonversion auf dem Rost bei gleichzeitig hoher Ausbrandqualität der Gase mit tiefem Luftüberschuss erzielt werden kann. Das Modell ermöglicht die Erarbeitung von Steuer- und Regelkonzepten, um bei sich ändernden Brennstoffeigenschaften wieder einen definierten Idealzustand der Brennstoffumwandlung auf dem Rost zu erlangen.

Modellierung des Pyrolyse-Gasstroms Mit der Methode der numerischen Strömungsmechanik (CFD) wird untersucht, an welcher Stelle und mit welcher Geschwindigkeit die (Sekundär-) Luft in den Brennraum eingedüst werden muss, damit sich eine bestmögliche Mischung mit dem Pyrolysegas einstellt. Eine gute Mischung ist bedeutsam für den (anschliessenden) Oxidationsprozess: Luftüberschuss, Abgase und Feinstaub können auf dem Weg tief gehalten werden, und zwar nicht nur bei Nenn-, sondern auch bei Teillast. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass die Luzerner Forscher ein grosses Knowhow aufgebaut haben, um Pyrolysegase präzise zu messen. BV

FORSCHUNG einer Neuausrichtung in der Forschung im Bereich Holzheizungen. Lange Zeit hatte die Wissenschaft ihre Aufmerksamkeit in erster Linie der Feinstaub-Problematik gewidmet, da die Verbrennung von Holz beträchtliche Mengen an Feinstaub verursacht. Seit 2007 gelten nun schärfere Grenzwerte für grössere Heizanlagen, und durch den Einbau von Filtern konnte die Umweltbelastung seither entschärft werden. In der Folge bekommt die NOXProduktion zunehmend Beachtung. Die Umweltbelastung durch den Heizungssektor liegt zwar hinter Verkehr und Zementindustrie zurück. Allerdings stossen Holzheizungen mehr Stickoxide aus als Gas- und Ölheizungen. «Ich möchte hier zusammen mit der Industrie vorausschauend Lösungen entwickeln, um damit die Bedingungen für eine verstärkte Nutzung der Holzenergie zu bereiten, wie sie auch durch die Energiestrategie des Bundes vorgezeichnet ist», sagt Thomas Nussbaumer.

Kontakt Weitere Auskünfte zu dem Projekt erteilt Sandra Hermle: sandra.hermle@bfe.admin.ch, Leiterin des BFE-Forschungsprogramms Biomasse und Holz.

Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Holz und Biomasse finden Sie unter folgendem Link: www.bfe.admin.ch / CT / biomasse

Forscher der Hochschule Luzern mit dem Versuchsaufbau für Strömungsmessungen an einem Modell (mit Laser und «Particle Image Velocimetry»).

HOLZFEUERUNG

Hauptsitz in Eschlikon, Thurgau

Schmid Feuerungen stehen weltweit im Einsatz

Schmid energy solutions – Schweizer Holzfeuerungspionier Die Schmid energy solutions kann auf eine lange Tradition und Erfolgsgeschichte zurückblicken. Das Familienunternehmen wurde 1936 gegründet und hat sich auf Lösungen im Bereich Holzenergie spezialisiert. Im Angebot stehen Holzfeuerungen für das Einfamilienhaus bis zur industriellen Grossanlage. Als grösster Schweizer Hersteller von Holzfeuerungen hat das Unternehmen während Jahrzehnten die Entwicklung der Technik mitgestaltet und zählt heute zu den weltweit führenden Firmen der Branche. Dies betrifft sämtliche Energielösungen aus Holz. Der Brennstoff Holz wird hauptsächlich zur Wärmegewinnung eingesetzt. Die Stromproduktion aus Holzenergie kombiniert mit Abwärmenutzung gewinnt aber immer mehr an Bedeutung. Die Schmid energy solutions durfte bereits diverse Referenzprojekte in diesem Bereich realisieren.

Stromerzeugung aus Holz Die Stromerzeugung aus Holz bietet verschiedene Vorteile: im Gegensatz zu Sonne und Wind verfügt man über einen Grundlastbetrieb mit schnellen Ein- und Auszeiten, die Energieerzeugung ist CO2-neutral und die Anlagen weisen durch die Abwärmenutzung einen hohen Gesamtwirkungsgrad auf. Ein weiterer Pluspunkt ist die hohe Effektivität in Bezug auf die Substitution fossiler Energieträger aufgrund des sehr positiven Erntefaktors von Holz-WKK-Anlagen (Erntefaktor = Verhältnis der genutzten Energie zur investierten Energie). Die Erzeugung von Strom ist dort sinnvoll, wo die anfallende Wärme möglichst vollständig nutzbar ist. Grosskraftwerke sind

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aufgrund der fehlenden Wärmeabnahme und tiefen elektrischen Wirkungsgraden nur vereinzelt möglich. Der dezentrale Einsatz von WKK-Holz-Kraftwerken im kleineren (20 – 500 kWel) und mittleren (500 – 1000 kWel) Leistungsbereich ist daher zentral, um die Ziele im Rahmen der Energiestrategie 2050 zu erreichen.

Für die Stromerzeugung aus Holz und holzartiger Biomasse gibt es eine Vielzahl von Technologien. Die bewährten Verfahren erzeugen über die Verbrennung mit nachgeschaltetem Dampfprozess (z. B. Wasser- oder ORC Dampfturbine, Dampfmotor) Strom. Schmid bietet neben diesen Lösungen auch einen Pellets-Holzvergaser für den kleineren Leistungsbereich an.

densat wird über einen Wasserabscheider abgeschieden. Das aufbereitete Gas wird danach in einem Ottomotor in elektrische und thermische Energie umgewandelt.

Eingesetzt werden solide 6-Zylinder-Motoren aus dem Hause MAN. Die Aggregate werden in zahlreichen Eigenentwicklungen optimiert, um das effizienteste Ergebnis mit dem Holzgas erzielen zu können.

Die Schmid energy solutions vertreibt den Burkhardt-Vergaser in Exklusivvertretung in der Schweiz und kann das System auf Wunsch schlüsselfertig inklusiv Gebäude liefern.

Der Burkhardt-Vergaser wird mit Pellets betrieben

Exklusivvertretung Burkhardt Vergaser Der Burkhardt-Vergaser ist ein serienmässig produzierter Holzvergaser mit einem Blockheizkraftwerk. Betrieben wird das System mit Holzpellets. Der Prozess ist perfekt auf die Eigenschaften der genormten Presslinge ausgelegt und erreicht damit überdurchschnittliche Wirkungsgrade.

Der Brennstoff ist keinem vorgeschalteten Trocknungs- oder Lagerverfahren unterlegen, sondern kann direkt und effizient in den Anlagen umgesetzt werden.

Beim Vergaser handelt es sich um eine aufsteigende Gleichstrom-Wirbelschichtvergasung mit Luft- und Brennstoffzuführung von unten und Gasabsaugung von oben. Die Gasaufbereitung erfolgt via Gaskühlung von ca. 800 °C auf ca. 130 °C, trockene Gasfiltration im Schlauchfilter und Gaskühlung auf 40 °C. Das restliche Kon-

Burkhardt Vergaser im Überblick Leistung el. ca. 165 kW el.

Leistung th. ca. 260 kW Brennstoff Pellets EN PLUS A1 Referenzen > 100 Anlagen DE / IT

Kontakt www.schmid-energy.ch

ENERGIEMANAGEMENT

Neuüberbauungen – Warum nicht gleich mit Smart Metering?

Von Paul Hugentobler, Leiter Metering Optimatik

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ie bevorstehende Energiewende fordert Energieversorger auf vielschichtige Weise. Intelligente Messund Steuersysteme (im Fachjargon Smart Metering und Smart Grid Systeme genannt) können bei der Lösung dieser Herausforderungen eine wichtige Rolle übernehmen.

Gerade bei grösseren Neubauprojekten hat sich die Anschaffung der intelligenten Messsysteme in vielfacher Weise bewährt. So auch bei «die werke versorgung wallisellen ag». Das EnergieversorgungsUnternehmen (EVU) entschloss sich 2011 im Rahmen eines Grossbauprojektes für Smart Metering und hat dies in der Zwischenzeit erfolgreich eingeführt.

«Energiewende», «Energiestrategie 2050», «Erneuerbare Energien» sind in Politik und Medien derzeit unter den meistgenutzten Schlagwörtern. Dabei geht es im Wesentlichen darum, die Energieproduktion und den Energieverbrauch möglichst rasch nachhaltiger – sprich umweltverträglicher – zu gestalten. Um dieses Ziel zu erreichen, sind Energieeffizienz und Energieeinsparung nach wie vor oberstes Gebot. Aber auch die umfangreiche Energieproduktion aus erneuerbaren Energiequellen ist ein grundlegender Baustein der Energiewende.

Damit Energiekonsumenten sich energieeffizienter verhalten können, benötigen sie Transparenz, gezieltes Feedback zum eigenen Verbrauch sowie Vorschläge zur Energieeinsparung und Effizienzsteigerung. Diese Information wird sinnvollerweise vom Energieversorgungs-Unternehmen geliefert. Der Energieversorger sieht sich ferner mit weiteren erheblichen Herausforderungen konfrontiert – beispielsweise durch eine sich stärker und schneller verändernde Netzlast aufgrund fluktuierender Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen oder durch Lastspitzen bei gleichzeitiger Ladung vieler Elektromobile. Darüber hinaus werden auf die zweite Stufe der Strommarktliberalisierung in den Bereichen Wertangebote an Endkunden sowie in der Prozesseffizienz bei den Energieversorgern weitere tiefgreifende Veränderungen nötig.

Für die erfolgreiche Lösung der genannten Herausforderungen sind Smart Meteringund Smart Grid Systeme eine wichtige Grundlage.

1. «die werke versorgung wallisellen ag» Der Energieversorger von Wallisellen «die werke versorgung wallisellen ag» wurde

2011 mit einem grossen Neuüberbauungs-Projekt konfrontiert, welches Platz für 1200 BewohnerInnen und etwa 3000 Arbeitsplätzen bieten sollte. Nach einer umfassenden Analyse zusammen mit einem Ingenierbüro wurde beschlossen, bei der Energiemessung von Anfang an auf neueste Technologie zu setzen und die neuen Gebäude mit Smart Metern auszurüsten. Das Projekt wurde Ende 2012 durch ein Ausschreibungsverfahren an die Optimatik AG aus Teufen (AR) vergeben.

2013 wurden die entsprechenden Arbeiten ausgeführt. Die neuen Zähler werden seit Anfang 2014 durch ein Smart Metering System automatisiert ausgelesen.

Im Projekt wurden Landis + Gyr Smart Meter für die Sparte Strom sowie Gas- und Wasserzähler von der Firma GWF eingesetzt. Durch gezielte Betrachtung von Schnittstellen und Prozessen konnte die Integration in die bestehenden Umsysteme sowie ins ausgelagerte Energiedaten­ management-System erfolgreich realisiert werden.

2. Neubau-Projekt: Smart Metering von Anfang an Grössere Neuüberbauungen mit mehreren Duzend Zählern bieten eine naheliegende Gelegenheit, intelligente Messgeräte mit einem Smart Metering System einzusetzen. Die Zusatzinvestitionen sind für Neubauprojekte gering, da der Aufpreis für die «smarten» Feldgeräte nur noch zwischen 10 – 20 % gegenüber herkömmlicher Technik beträgt. Diese Investition wird wesentlich länger ihren Nutzen bringen, als dies beim Einsatz von herkömmlicher Technologie gewährleistet ist. Diese wird in wenigen Jahren durch die unzähligen Herausforderungen und Veränderungen überholt sein.

Man kann sich als Energieversorger bei dieser Gelegenheit mit dem Thema Smart Metering – das früher oder später ohnehin flächendeckend zum Einsatz kommen wird – auseinandersetzen und damit für die nahe Zukunft wertvolles Knowhow aufbauen und mit entsprechend innovativen Angeboten an Endkunden grundlegende Erfahrungen hinsichtlich voller Strommarktöffnung sammeln. Die Effizienz verschiedener Prozesse (Meter to Cash, Inkasso, Lastmanagement, Umzüger und viele mehr) kann damit beispielhaft gesteigert werden. Auch dies sind mit Ausblick auf einen regulierungsbedingten Kostendruck äusserst wichtige Erkenntnisse. Wenn

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ENERGIEMANAGEMENT

eine Smart Metering Infrastruktur einmal aufgebaut ist, können Schritt für Schritt die alten Feldgeräte (Zähler, Lastschaltgeräte) auf neue Technologie umgerüstet werden. Damit werden die zusätzlichen Kosten für Smart Metering auf ein Minimum reduziert.

Wenn man die aktuellen Entwicklungen in der Schweizer Politik beobachtet, dann lohnt es sich als EVU, sich jetzt mit dem Thema Smart Metering zu befassen. Wenn dereinst Vorgaben für die Einführung der neuen Technologie erlassen werden, werden die verfügbaren internen und externen Ressourcen knapp und die Umsetzungszeiten kurz sein. Eine auf die individuellen Bedürfnisse abgestimmte Smart Metering Infrastruktur sowie die Optimierung verschiedenerGeschäftsprozesse benötigen aber Zeit für angemessene Spezifikation und für die professionelle Einführung.

3. Der Nutzen von Smart Metering ist verteilt Der Nutzen von Smart Metering und Smart Grid wurde weltweit bereits in unzähligen

Studien untersucht. Die höchste Relevanz für die Schweiz hat die Studie «Folgeabschätzung einer Einführung von «Smart Metering» im Zusammenhang mit «Smart Grids» in der Schweiz», welche den Nutzen von Smart Metering im Auftrag des BFE quantifiziert.

• Bessere Ausnutzung der Netzkapazität,

Kurz zusammengefasst fallen die wichtigsten Nutzen bei folgenden Anspruchsgruppen an:

4. Energielieferant • In der Energieabrechnung entfallen die komplexen Akontorechnungen und in der Buchhaltung kann dadurch auf die Abgrenzungen am Ende des Geschäftsjahres in Bezug auf den geschäzten Energiebezug verzichtet werden.

• Prozesskosten senken: Die Kosten für die Abwicklung von Geschäftsprozessen wie «Umzug», «Lieferantenwechsel», «Tarifwechsel» können deutlich gesenkt werden.

• Differenzierung am Markt durch innovative Produkte wie Tarife und Schaltmöglichkeiten • Einfache Bestellung für den Kunden und effiziente Aufschaltung von erweiterten Angeboten für den Kunden via Web Portal integriert mit Abrechnungssystem und Smart Metering System • Daten für Tarifentwicklung können aus dem Smart Metering System zur Verfügung gestellt werden • Ausgleichsenergie reduzieren durch genauere Prognosen aufgrund detaillierterer Inputdaten und Kundensegmentierung

1. Verbraucher • Stromeinsparung von durchschnittlich circa 3 – 4 % für Haushalte mit dem dazu nötigen gezielten Feedback.

• Transparenz beim Verbrauch und bei den Kosten • Verbesserte Dienstleistungs- und Servicequalität (Smart Market) wie flexiblere Tarifgestaltung, automatisierte Energieberatung, keine Akonto-Abrechnungen etc.)

2. Produzent • Energie-Dienstleistungen wie Visualisierung der Produktionsdaten • Überwachung des Wirkungsgrades der Produktionsanlage • Proaktive Information bei auffälliger Leistungsreduktion • Bündelung von vielen kleineren Produktionsanlagen zu «virtuellen Kraftwerken», womit Fahrpläne genauer eingehalten und sogar Regelenergie angeboten werden kann.

3. Verteilnetzbetreiber • Die Ablesekosten werden drastisch gesenkt, da dieser Prozess vollständig über alle Energiearten automatisiert wird (bis ins Abrechnungssystem).

• Aufbau Monitoring (bspw. Netzqualität auf unteren Spannungsebenen)

Über Optimatik AG Die seit 30 Jahren bestehende Optimatik AG ist IT-Partner für Energieversorgungsunternehmen mit Sitz in Teufen (AR) und einer Niederlassung in Cheseaux-surLausanne (VD). Mit rund 30 Mitarbeitenden und einem sehr qualifizierten Partnernetzwerk unterstützt die Optimatik eine Vielzahl grosser und mittelständischer Unternehmen aus der Energieversorgungsbranche in der Schweiz, in Liechtenstein und Vorarlberg. Im Fokus stehen die Beratung bei der Optimierung der energiewirtschaftlichen Geschäftsprozesse sowie die Bereitstellung von Energiemarktsystemen. Durch die strategischen Partnerschaften mit Bosch Software Innovations, ITFEDV Fröschl, KISTERS, InnoSolv, Landis + Gyr und BEN Energy ist die Optimatik AG ein kompetentes und zuverlässiges Unternehmen für die Bereiche Business Process Management, Zählerdatenerfassung, Energiedatenmanagement, Energieabrechnung und Smart Metering.

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Integration von umfangreicher Produktion aus erneuerbaren Energiequellen sowie erhöhte Netzsicherheit durch gezielte Last- und Speicherregelung • Überwachung von Manipulationen und Stromdiebstahl

5. Hausverwaltung • Daten aller Energiearten können Hausverwaltungen zwecks Abrechnung an Mieter automatisiert zur Verfügung gestellt werden.

6. Gesellschaft und Politik • Die Politik – und letztendlich auch die gesamte Gesellschaft – hat ein Interesse, die Energiewende voranzutreiben. Es sollen einerseits Schäden an der Umwelt reduziert und andererseits langfristig eine wachsende Unabhängigkeit in der Energieversorgung erreicht werden. Dafür ist der massive Zubau von Energieproduktionsanlagen auf Basis erneuerbarer Quellen unabdingbar. Die dafür mit konventioneller Technologie nötigen umfangreichen Netzausbauten müssen mittels Smart Grid soweit möglich reduziert werden.

4. Fazit Investitionen in herkömmliche Zähler- und Lastmanagement-Technologie sollten

Smart Metering und Smart Grid Als «Smart Metering» bezeichnet man Energie-Messsysteme, die aus sogenannten intelligenten Energiezählern sowie den damit verbundenen Kommunikations- und Software-Systemen bestehen. Im Unterschied zu herkömmlichen Stromzählern verfügen Smart Meter über eine bidirektionale Kommunikation und über zusätzliche Funktionen wie beispielsweise die Anbindung weiterer Medien (Gas, Wasser, Wärme). Sie sind in der Lage, verschiedene Informationen wie Verbrauchs- und Produktionswerte an das Energieversorgungsunternehmen und den Kunden zu übertragen.

heute hinterfragt werden. Die herkömmlichen Feldgeräte werden bereits in wenigen Jahren überholt sein und können dabei bereits heute durch zukunftsfähige Smart Metering Technologie ersetzt werden. Die meisten Energieversorger werden sich in den nächsten Jahren mit umfangreichen Veränderungen beschäftigen müssen.

Die immer noch verbreitete abwartende Haltung vieler Energieversorger dürfte in den nächsten drei bis fünf Jahren zu Personal- und Knowhow-Engpässen sowie Überforderung und schliesslich zu Wettbewerbsnachteilen im freien Markt führen.

Die Vorteile werden dann auf der Seite derjenigen Energieversorger sein, welche die Grundlagen für innovative Kundenangebote und effiziente Geschäftsprozesse bereits gelegt haben. Neubau-Projekte sind daher eine sinnvolle Gelegenheit, mit Smart Metering zu starten.

INNOVATIVE SOFT WARE­ LÖSUNGEN FÜR ENERGIE­ VERSORGUNGS­UNTERNEHMEN Optimatik ist Ihr leistungsstarker Partner, der durch Know-how und konsequente Branchenausrichtung Ihre Energiemarkt-Software optimal einführt und integriert.

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In den technischen Mindestanforderungen des Bundesamts für Energie vom November 2014 wird ein Zeitrahmen für eine flächendeckende Einführung von intelligenten Messsystemen bis 2025 genannt.

Höchste Zeit also, sich mit Smart Metering ernsthaft zu befassen!

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Projekten .

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ENERGIEMANAGEMENT

Eaton 93 PS: Energiesparende Dreiphasen-USV für kleine Rechenzentren 93 PS-Serie mit 8 bis 40 kW überzeugt mit hoher Leistungsdichte, exzellenter DoppelwandlerEffizienz und umfangreichen Virtualisierungsfunktionen

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ENERGIEMANAGEMENT lich mit VMMS (Variable Module Management System) betrieben werden.

Gerade bei niedriger Auslastung von mehreren Leistungsmodulen können so dank des intelligenten Standby-Managements nochmals höhere Wirkungsgrade erzielt werden.

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it der 93 PS-Serie präsentiert Eaton eine kompakte Drei­ phasen-USV mit integriertem Rückspeiseschutz für kleine Rechenzentren und industrielle Anwendungen. Das USV-System lässt sich dank HotsyncFunktion parallel auslegen und ist in zwei Baugrössen erhältlich: Die SmallFrame-Variante kann mit einem 8, 10, 15 oder 20 kW Leistungsmodul ausgerüstet werden. Die Varianten mit 8 bis 15 kW lassen sich ausserdem per Firmware auf 20 kW skalieren. Das Large-FrameModell bietet Platz für zwei unabhängige Leistungsmodule und deckt damit frei skalierbare Leistungen von 8 bis 40 kW ab. Für eine Auslegung mit interner N + 1-Redundanz sind Leistungsbereiche zwischen 8 + 8 kW und 20 + 20 kW möglich.

Dank fortschrittlicher Wandlertechnik erreicht die Eaton 93 PS-USV-Serie eine exzellente Energieeffizienz von über 96 % im klassischen Doppelwandlermodus.

Darüber hinaus stellt das System Betreibern verschiedene, in dieser Leistungsklasse bisher einzigartige Energiespartechnologien zur Verfügung: Mit dem Hocheffizienz-Modus ESS (Energy Saver System) lassen sich Wirkungsgradwerte von bis zu 99 Prozent realisieren. ESS optimiert den Eigenenergieverbrauch des USV-Systems im Niederlastbereich und erhöht die Lebensdauer der elektrischen Komponenten. Die Large-FrameVariante sowie parallel geschaltete Small-Frame-Varianten können zusätz-

Bei der Entwicklung der Eaton 93 PSSerie wurden insbesondere die Anforderungen von virtualisierten Umgebungen und Cloud-Strukturen berücksichtigt.

Die Eaton Energiemanagement-Software-Lösungen Intelligent Power Manager (IPM) und Intelligent Power Protector (IPP) erlauben eine einfache Integration der USV-Anlage in führende Virtualisierungs- und Storage-Plattformen.

IT-Administratoren können so ihr Stromversorgungssystem über ein zentrales Dashboard überwachen, Alertingfunktionen konfigurieren oder regelbasierte Automatisierungsevents erstellen. Zum Funktionsumfang der Eaton Energiemanagementlösungen gehören unter anderem automatisierte Migrationen virtueller Instanzen bei auftretenden Stromversorgungsengpässen oder ein vorkonfigurierter Lastabwurf innerhalb des VMware Site Recovery Managers (SRM).

Verknüpfung von Stromversorgung und virtueller Serverebene als entscheidender Faktor Laut einer von Eaton initiierten Umfrage im IT-Expertennetzwerk Spiceworks planen weniger als die Hälfte der IT-Administratoren im Rahmen eines Serverwechsels auch USVAnlagen und PDUs zu erneuern.

Weiterhin zeigte sich, dass sich viele ITAbteilungen nicht ausreichend über die Leistungsfähigkeit moderner Stromversorgungslösungen informiert fühlen.

Eine anlässlich des Support-Endes der Windows-2003-Serverfamilie von Eaton durchgeführte Umfrage zeigt, dass etwa zwei Drittel der IT-Administratoren bereits mit der Umsetzung ihrer Migrationsvorhaben begonnen haben. Im Rahmen des Serverwechsels planen jedoch weniger als die Hälfte der 170 befragten IT-Experten auch USV-Anlagen und PDUs zu erneuern. Weiterhin ging aus der Umfrage hervor, dass sich viele IT-Abteilungen nicht ausreichend über die Leistungsfähigkeit moderner Stromversorgungslösungen informiert fühlen. Dies gilt insbesondere für die umfangreichen Vorteile, die sich aus einer Integration von USV-System und virtueller Serverebene ergeben.

Passend zur Servermigration hat Eaton einen begleitenden E-Guide entwickelt.

ITFachexperten finden hier praxisnahe Tipps und Tricks rund um die Themen Serverwechsel, Virtualisierung und sichere Stromversorgung.

Der Guide steht unter www.eaton.de / WindowsEOS zum Download bereit. Über Eaton Eatons Geschäftsbereich Elektrotechnik ist weltweit führend bei Produkten und Engineering-Dienstleistungen zur Energieverteilung, sicheren und unterbrechungsfreien Stromversorgung, Maschinen- und Gebäudeautomatisierung, Anlagen- und Motorschutz, Beleuchtungs-, Sicherheits- und Kabelmanagement sowie Komponenten für raue Umgebungsbedingungen und explosionsgefährdete Bereiche. Mit seinen globalen Lösungen ist Eaton bestens aufgestellt, um Antworten auf die derzeit wichtigsten Herausforderungen im Energiemanagement zu geben.

Eaton ist ein im Bereich des Energiemanagements tätiges Unternehmen, das 2014 einen Umsatz von 22,6 Mrd. US-Dollar erwirtschaftete. Eaton stellt seinen Kunden energieeffiziente Lösungen bereit, mit denen sie elektrische, hydraulische und mechanische Energie effektiver, effizienter, sicherer und nachhaltiger managen können. Eaton beschäftigt ca. 102’000 Mitarbeiter und verkauft Produkte an Kunden in mehr als 175 Ländern. Weitere Informationen erhalten Sie unter www.eaton.eu.

Kontakt Eaton Industries II GmbH Bereich Power Quality Im Langhag 14 CH-8307 Effretikon www.eaton.com / powerquality

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ENERGIEMANAGEMENT

Fronius bringt ersten Strangwechselrichter auf den Projekt-Markt Der Lösungsanbieter Fronius hat diesen Sommer mit dem Strangwechselrichter Fronius Eco das jüngste Mitglied der SnapINverter Familie auf den Markt. In den Leistungsklassen 25,0 und 27,0 kVA sorgt Fronius Eco speziell bei grösseren PV-Projekten bis in den Megawatt-Bereich für höchste Erträge.

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Der Fronius Eco ist der optimale Projektwechselrichter. Er ist einfach zu Servicieren, absolut wirtschaftlich und in gewohnt hoher FroniusQualität», erklärt Martin Hackl, Spartenleiter Solar Energy, Fronius International GmbH. Kompakte Bauweise sorgt für höchste Leistungsdichte und maximale Erträge Die Ausführung als Strangwechselrichter mit nur 35,7 kg sowie die bewährte Snap­ INverter Montagetechnologie vereinfachen die Installation massgeblich. Der Fronius Eco überzeugt in Folge dessen mit der höchsten Leistungsdichte seiner Leistungsklasse.

Zusätzlich sorgt der neuartige MPP-Tracking Algorithmus des Dynamic Peak

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Managers für eine wesentliche Ertragsmaximierung. Durch das regelmässige, automatische Absuchen der Leistungskennlinie arbeitet der Wechselrichter sogar bei teilweiser Verschattung stets am Punkt der maximalen Leistungsabgabe, dem sogenannten globalen Maximum.

Einzigartige Vorteile für den Projekt-Markt Der Wirkungsgrad von 98,3 Prozent ist einzigartig im Projektbereich. Ein weiteres Highlight ist der direkte Anschluss von bis zu sechs Strängen direkt an den Wechselrichter. Dadurch erspart sich der Anlagenbetreiber zusätzliche DC- oder Sammelboxen. Der integrierte Sicherungshalter sorgt für die allpolige Absicherung aller sechs Stränge. Optional ist auch auf der DC-Seite ein Überspannungsschutz möglich.

Über die Fronius Schweiz AG Die Fronius Schweiz AG mit Sitz in Rümlang ist eine Tochtergesellschaft der Fronius International. Fronius International ist ein österreichisches Unternehmen mit Firmensitz in Pettenbach und weiteren Standorten in Wels, Thalheim, Steinhaus und Sattledt. Das Unternehmen mit global 3 385 Mitarbeitenden ist in den Bereichen Schweisstechnik, Photovoltaik und Batterieladetechnik tätig. Der Exportanteil mit rund 92 Prozent wird mit 21 internationalen Fronius Gesellschaften und Vertriebspartnern / Repräsentanten in mehr als 60 Ländern erreicht. Mit innovativen Produkten und Dienstleistungen sowie 928 aktiven Patenten ist Fronius Innovationsführer am Weltmarkt.

Dank der einzigartig hohen Schutzklasse IP 66 kann das Gerät problemlos im ungeschützten Innen- und Aussenbereich installiert werden. Selbst unter extremen Klimabedingungen liefert der Fronius Eco höchste Erträge. Zudem ergeben sich durch die praktische SnapINverter Technologie2 die niedrigsten Servicekosten am Markt. Die optimierte Displaynavigation erleichtert das Service zusätzlich. Zeit und Geld spart ausserdem der Inbetriebnahme-Assistent.

Zukunftssicherheit wird gross geschrieben Smart Grid Ready ist ein Stichwort für den voraussehenden Einsatz eines Wechselrichters. Das zweite ist die Steckkartentechnologie, welche das Gerät flexibel auf zukünftige Anforderungen reagieren

ENERGIEMANAGEMENT lässt. «Der beste Beweis dafür ist unsere Fronius IG Serie, diese Geräte kamen vor 20 Jahren auf den Markt und können heute problemlos WLAN-fähig gemacht werden. Das verstehen wir unter Zukunftssicherheit», erläutert Martin Hackl. Optionale Steckkarten wie die Fronius Sensor Card werden mittels Plug & Play ganz einfach integriert und der Wechselrichter ist wieder state-of-the-art.

Neben Modbus TCP und RTU SunSpec steht eine Fronius Solar API (JSON)Schnittstelle zur Verfügung. Das Fronius Push Service ermöglicht die Übermittlung der Anlagendaten an jeden beliebigen Server. Selbstverständlich steht auch die Onlineplattform Fronius Solar.web zur umfassenden Anlagenüberwachung zur Verfügung. Diese kann parallel zu den offenen Schnittstellen genutzt werden.

In den Leistungsklassen 25,0 und 27,0 kVA sorgt der Strangwechselrichter Fronius Eco, speziell bei grösseren PV-Projekten bis in den Megawatt-Bereich, für höchste Erträge.

Dank der einzigartig hohen Schutzklasse IP 66 kann er problemlos im ungeschützten Innen- und Aussenbereich installiert werden.

NOTSTROM

Nur die Harten kommen in den Garten! von Alexander Ackeret

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ummins Power Generation hat dieses Jahr neue Rentals lanciert und die Reihe von 20 kVA bis 300 kVA komplettiert. Die neuen «Harten» sind Aggregate, welche speziell für das Mietgeschäft entwickelt wurden. Das Vermietungsgeschäft zeichnet sich durch sehr harte Bedingungen und extrem hohe Anforderung an die Technik aus. Es braucht eine besonders stabile Bauweise, um das stetige Zügeln und Transporte standhalten zu können. Rammschutz, Gummipuffer, Staplerlaschen, Zug- und Kran Ösen sind da nur einigen Beispiele für die harschen Transportmöglichkeiten.

Schon oft haben wir gesehen, dass die Aggregate einfach nur an ein Fahrzeug angehängt wurden und mit brachialer Gewalt einige Meter über den Boden geschleift wurden. Die robuste Bauweise eignet sich nicht nur für den Einsatz auf Baustellen oder Kieswerken, sondern auch in Wohngebieten. Geräuscharme Aggregate erfahren eine viel höhere Akzeptanz. Witterungseinflüsse und Temperaturen von - 20°C bis + 50°C können der speziell entwickelten Lärm- und Wetterschutzverschalung nichts anhaben.

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NOTSTROM Während bei stationär installierten Aggregaten meist ein Tagestank verbaut wird, ist bei Mietaggregaten meist nur der im Bodenrahmen integrierte Tank vorhanden. Grosse Kraftstofftanks, mit Auffangwanne für 110 % der Flüssigkeiten, ermöglichen eine ausserordentlich lange Betriebszeit zwischen den Tankzyklen. Falls ein Zwischentanken trotzdem nötig sein sollte, so kann ein externer Tank mittels Schnellkupplungen angeschlossen werden. Die Umschaltung erfolgt mit dem 3 Wege Ventil während dem Betrieb. Der hochgezogene Einfüllstutzen ermöglicht ein müheloses Betanken des Rahmentanks.

es aus dem Kurbelgehäuse «dampfte».

Mit Serviceintervallen von 500 Stunden sieht unser Techniker die Harten leider nur selten. Fast zu selten.

erhältlich. Selbst die Standardgarantie ist wählbar. Entweder ein Jahr mit unlimitierten Betriebsstunden oder drei Jahre mit 3 000 Betriebsstunden.

Verschiedene Steckdosenkombinationen oder blanke Kupferschienen für den Anschluss sind ebenso wählbar, wie die Steuerung. So ist die PC1.1 von Cummins, aber auch Deep Sea oder ComAp

All diese Vorteile haben schon einige Kunden von uns bewogen, ein Mietaggregat permanent zu installieren. So kommen die Harten halt doch in den Garten!

Schaut man den «Harten» unter die Haube respektive ins Chassis, so erfreut man sich an verschiedenen technischen Edelstücken. Der Motor erfüllt die Europäische Emissions-Stufe IIIA vollumfänglich und hat somit auch eine Zulassung für den Strassenverkehr (SDR / ADR). Die Generator Erregung wird mittels eines Permanent-Magneten erbracht, was eine extrem hohe Lastakzeptanz garantiert.

Jedes Aggregat der Mietreihe kann die nominale Leistung in einem Schritt aufnehmen. Lastmanagement und komplizierte Einschaltsequenzen werden damit in die Wüste geschickt. Ein weiteres Filettstück ist die geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung. Vorbei sind die Zeiten, als

Kontakt Alexander Ackeret, Dipl. El. Ing. FH, Bereichsleiter Stromerzeuger bei AKSA Würenlos AG mit langjähriger Erfahrung im Industrie- und Anlagenbau. alexander.ackeret@aksa.ch

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KERNENERGIE

Die Schwierig­ keiten des Atomausstiegs Kurzfristig kann die Schweiz nicht ohne Stromimporte auf ihre Kernkraftwerke verzichten. Strom aus dem Ausland ist keineswegs sauberer als der in der Schweiz produzierte.

Im Rahmen der neuen Energiepolitik soll ganz auf die Kernenergie verzichtet werden. Das ist ein höchst ehrgeiziges Vorhaben mit vielen Fragezeichen.

Verschmähte Option: die Schweizer Kernkraftwerke Leibstadt, Mühleberg, Beznau und Gösgen

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itte August 2015 erlebte die Schweiz eine aussergewöhnliche Situation: Während fast zwei Tagen standen alle fünf Kernkraftwerke (KKW) gleichzeitig still. Vier Werke waren zu diesem Zeitpunkt in der geplanten Jahresrevision, Gösgen wurde für die Reparatur einer Dampfleckage im nicht-nuklearen Teil vom Netz genommen. Entgegen der vielerorts geäusserten Meinung ist das noch längst kein Beweis für die problemlose Machbarkeit des Atomausstiegs. Im Durchschnitt musste die Schweiz nämlich über diese zwei Tage hinweg ungefähr die Leistung des KKW Gösgen aus dem Ausland beziehen.

Französischer Atom- oder deutscher Kohlestrom Dieser importierte Strom kam überwiegend aus Frankreich und Deutschland.

Frankreich produziert heute rund 75 % seines Stroms mit Kernenergie. Der deutsche Strom stammt trotz jahrzehntelanger Energiewende noch heute fast zur Hälfte aus «dreckigen» Kohlekraftwerken. Sigmar Gabriel, Minister für Wirtschaft und Energie, musste unlängst eingestehen: Ohne Kohlekraftwerke wird Deutschland den Ausstieg aus der Kernenergie nicht schaffen. Infolgedessen fordert die deutsche Regierung den Weiterbetrieb der Kohlekraftwerke bis 2050. Bis auf weiteres importieren wir also französischen Atom- oder deutschen Kohlestrom, wenn alle Schweizer KKW stillstehen. Das kann kaum im Sinn derjenigen sein, die vehement den Verzicht auf Kernenergie fordern.

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Strommix unserer Nachbarn: überwiegend Gas-, Kohle- und Atomstrom Quellen: BDEW, BFE, e-control, RTE, TERNA (2012)

Wie soll die Kernenergie ersetzt werden?

Im langjährigen Durchschnitt produziert die Kernenergie rund 40 % des Schweizer Stroms, im Winter sogar die Hälfte. Denn dann geht jeweils die Stromproduktion aus Wasserkraft zurück, gleichzeitig wird in der kalten Jahreszeit mehr Strom gebraucht als im Sommer. In den warmen Monaten produzieren die Wasserkraftwerke mehr Strom als im Winter und der Strombedarf ist tiefer. Deshalb finden die Revisionen in

den KKW jeweils gestaffelt im Sommer statt und deshalb ist es dann auch einfacher zu verkraften, wenn sie ausnahmsweise alle gleichzeitig für ein paar Tage stillstehen. Doch woher soll der Strom in der Schweiz stammen, wenn wir gar keine KKW mehr haben?

Realistische Ausbaupläne?

Auch am Ende der parlamentarischen Beratung über die Energiestrategie 2050 wird diese Frage erst auf dem Papier beantwor-

KERNENERGIE

Im Winter produzieren die Kernkraftwerke die Hälfte des Schweizer Stroms.

Quelle: Bundesamt für Energie, Elekrititätsstatistik

tet sein, denn Gesetzesartikel produzieren keinen Strom. Die Energiestrategie sieht einen massiven Ausbau der erneuerbaren Energien vor. Um unsere KKW zu ersetzen braucht es gemäss den Zahlen des Bundesrates bei heutiger Technologie Solarpanels auf einer Gesamtfläche etwas grösser als der Zürichsee, vom Genferzum Bodensee alle 250 Meter eine Windturbine, 175 geothermische Tiefbohranlagen, wie sie in Basel nach spürbaren Erdbeben nicht gebaut werden konnten,

jährlich über 1 Million Tonnen Holz für Biomasse-Kraftwerke, 25 neue Flusskraft­ werke und ausserdem 2 bis 3 neue Speicherkraftwerke wie auf der Grimsel. Ob das alles trotz immenser Kosten und Konflikten mit dem Naturschutz realisiert werden kann, ist mehr als fraglich.

Optionen offenhalten!

Und selbst im optimistischsten Szenario des Bundesrates reichen die Erneuerbaren nicht aus. In seiner Strategie sind daher

auch Gaskombikraftwerke nicht ausgeschlossen. Das lässt sich aber angesichts der CO2-Emissionen von Gaskraftwerken kaum mit ernsthaften Klimaschutz-Bestrebungen vereinbaren. Zudem ist das Gelingen dieses Plans auch in Anbetracht der Bedingungen am europäischen Strommarkt alles andere als sicher. Es bleibt also nur die Option der Stromimporte – Strom, auf dessen Herkunft wir wie eingangs beschrieben kaum Einfluss haben.

Weitere Fragezeichen bei der zukünftigen Schweizer Energiepolitik sind die Entwicklung des Bedarfs, die Liberalisierung des Strommarktes und ein Stromabkommen mit der EU, das noch weit vom Abschluss entfernt ist. Zudem reicht das erste Massnahmenpaket gerade mal für die Hälfte der Ziele des Bundesrates. Angesichts all dieser Unsicherheiten ist es mehr als angebracht, die bewährte Energiepolitik mit Kernenergie wenigstens als Option offenzulassen und dem Stimmvolk als echte Alternative vorzulegen.

KERNENERGIE

Werfen Sie einen Blick zwischen Vergangenheit und Zukunft Felslabor Mont Terri, St-Ursanne (Jura) und Felslabor Grimsel (Bern) Gesteinsschichten kilometertief abbilden: Vibrationsfahrzeuge senden seismische Wellen durch den Untergrund.

Forschen zwischen Vergangenheit und Zukunft Die Nagra blickt bei ihrer Arbeit 175 Millionen Jahre in die Vergangenheit und 1 Million Jahre in die Zukunft

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aum ein Radiosender oder eine Zeitung hat nicht darüber berichtet: Die Nagra (Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle) hat sechs Regionen miteinander verglichen und zwei davon als gut geeignete Standorte für ein geologisches Tiefenlager für radioaktive Abfälle vorgeschlagen, Jura Ost im Kanton Aargau und Zürich Nordost im Kanton Zürich. Das Auswahlverfahren für die Lagerstandorte läuft unter der Leitung des Bundes. Bevor das Verfahren in die letzte Etappe geht, prüfen die Sicherheitsbehörden des Bundes die Vorschläge der Nagra. Nicht nur die Gesteins- schichten müssen in diesen Regionen nun weiter untersucht werden, für den Nachweis ein Tiefenlager sicher betreiben zu können, führt die Nagra auch grosse Forschungsexperimente durch.

Die Fachwelt ist sich heute einig Geologen, Chemiker, Physiker und Ingenieure sind gefordert. Sie bearbeiten ein Projekt, das auf mehrere Tausend Jahre ausgelegt ist – ein unvorstellbarer Zeithorizont.

Aber in den vergangenen Jahren haben Wissen- schaftler enorme Fortschritte gemacht. Die Fachwelt ist sich heute einig: Der tiefe Untergrund ist die sicherste Lösung, um Mensch und Umwelt langfristig – für 1 Million Jahre – vor den Auswirkungen radioaktiver Abfälle zu schützen. Die Radioaktivität klingt sehr langsam ab. An der Erdoberfläche würde der Abfall früher oder später zu einer grossen Gefahr: Sabotage, Krieg oder Erdbeben sind mögliche Szenarien.

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Untergrund durchleuchten Um den sichersten Standort zu finden, forscht die Nagra intensiv – Über- und Untertage. Von der Oberfläche aus wird mit einer Messmethode, der Seismik, der Untergrund durchleuchtet. Vergleichbar mit Echolot auf Schiffen, bildet die Seismik Gesteinsschichten bis in Tiefen von mehreren Kilometern ab. So erkennen die Wissenschaftler, wie tief sich das 175 Millionen Jahre alte Wirtgestein befindet und wie mächtig die Schicht ist, wo einst die Abfälle eingelagert werden sollen. Auch grosse Störungen, die am Standort nicht vorhanden sein dürfen, werden abgebildet.

Testlauf für das Tiefenlager Während die Gesteinsschichten der Vergangenheit von Übertage aus untersucht werden, blicken die Forscher Untertage in die Zukunft: Im Felslabor Mont Terri, im Kanton Jura, führen die Wissenschaftler einen Testlauf für ein Tiefenlager durch.

Sie erhalten Einblick in die grossen Experimente der Nagra und der internationalen Partner der Felslabors. Das Felslabor Mont Terri wird vom Bundesamt swisstopo und das Fels­labor Grimsel von der Nagra betrieben.

Der Besuch ist kostenlos.

Gruppen ab 10 Personen sind willkommen.

Anmeldung Renate Spitznagel Telefon + 41 (0) 56 437 12 82 Mehr Information unter www.mont-terri.ch oder www.nagra.ch

In einem Lagerstollen haben sie drei Versuchsbehälter im Massstab 1:1 eingebracht und mit einem quellenden Tongemisch verfüllt. Sie wollen herausfinden, wie sich die Wärme auf das Tongemisch und das umliegende Gestein auswirkt, denn hochaktive Abfälle geben auch nach Jahrzehnten noch Wärme ab. Hunderte Messinstrumente zeichnen kleinste Veränderungen im umgebenden Gestein über Jahrzehnte auf. Das Experiment ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem sicheren geologischen Tiefenlager.

Ein Mitarbeiter kontrolliert das Einbringen des Versuchsbehälters in den Stollen im Felslabor Mont Terri: Die Maschine füllt das Tongemisch dicht um den Behälter auf.

Von der Nische zum Mainstream: Die Photovoltaik hält Einzug in die Architektur Hohe Kosten, fehlende Integrationsmöglichkeiten, mangelndes Interesse der Architekten – noch sind Solarmodule zum Einbau in die Gebäudehülle nur ein Nischenprodukt. Doch das könnte sich bald ändern. Die Elemente werden dank effizienterer Solarzellen und neuer Dimensionen, Formen und Transparenzgraden günstiger und vielseitiger. Damit könnten sie zum Standard in Neubauten werden.

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ute Nachrichten für die Anbieter integrierbarer Solarmodule: Es gelänge den Unternehmen immer besser, Architekten von ihren Produkten zu überzeugen, sagte Judit Kimpian vom renommierten Royal Institute of British Architects auf der diesjährigen Konferenz der European Photovoltaic Technology Platform (EUPVTP) zum Thema gebäudeintegrierte Photovoltaik in London. Diese Entwicklung sei vor allem deshalb positiv, weil mit Solartechnik ausgestattete Gebäude weniger schädliches Kohlendioxid ausstossen – sie könnten damit wesentlich zum Klimaschutz beitragen, so Kimpian.

Noch ist die gebäudeintegrierte Photovoltaik, kurz BIPV (Bulding-Integrated Photovoltaics) aber nur eine Nischenanwendung, die gemessen an den weltweiten PVGesamtinstallationen kaum ins Gewicht fällt. «Sie ist ein Nebensektor der PV-Industrie», erklärt Gaëtan Masson, Vizepräsident der EUPVTP. Von den knapp 40 Gigawatt Solarstromleistung, die 2014 weltweit neu installiert wurde, entfiel nur knapp ein Gigawatt auf die BIPV – ihr Marktanteil liegt

damit bei gerade einmal 2,5 Prozent. Ein Markthemmnis sind die relativ hohen Kosten: In den Ländern und Regionen gelten teilweise sehr unterschiedliche baurechtliche und technische Anforderungen. Die Module würden deshalb in relativ kleinen Produktionen vor Ort für die lokale Architektur massgefertigt, was die Produktion grösserer Stückzahlen und Kostensen­ kungen erschwere, sagt Masson.

Um wie die konventionelle PV von Grössenkostenvorteilen zu profitieren, müsse sich die BIPV-Industrie stärker auf wettbewerbsfähige Marktsegmente konzentrieren. «Dann könnten die Unternehmen die Produktion vorfabrizierter BIPV-Elemente starten.» Zudem seien bessere politische Rahmenbedingungen nötig, um der Industrie auf die Sprünge zu helfen, heisst es bei der EUPVTP. Derzeit rudern die Staaten bei der Solarförderung jedoch eher zurück. In Frankreich etwa, einem der wenigen Länder mit speziellen Fördertarifen für die BIPV, soll die Zusatzförderung für Indachsysteme Ende 2015 auslaufen.

Dabei könnten die Länder Klimaschutzziele mit Hilfe der BIPV sicherer umsetzen. Die Mitgliedstaaten der Europäischen Union (EU) haben sich verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen bis 2020 um mindestens 20 Prozent gegenüber 1990 zu reduzieren, die Energieeffizienz um 20 Prozent zu erhöhen und einen Anteil von 20 Prozent erneuerbarer Energien am Gesamtenergieverbrauch zu erreichen. Gebäude spielen hierbei eine Schlüsselrolle: Neubauten sollen ab 2020 fast keine Energie mehr für Heizung, Warmwasser, Lüftung und Kühlung benötigen und den restlichen Energiebedarf selbst decken. Die BIPV böte die Lösung: Wo sich Module nicht auf dem Dach anbringen lassen, könnten sie in die Gebäudehülle integriert werden.

Doch auch wenn die Rahmenbedingungen für die BIPV schwierig sind – stetige Innovationen lassen auf einen baldigen Durchbruch der Technik hoffen. Die Module werden effizienter und sind in immer mehr Ausführungen verfügbar. Den neuen Gestaltungsspielraum wissen Architekten zu schätzen. «Wir spüren ein Anziehen des

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PHOTOVOLTAIK Markts», sagt Bernd Sprecher, Geschäftsführer der Manz CIGS Technology. Das Unternehmen entwickelt Produktionslinien für Dünnschichtmodule auf Basis der Elemente Kupfer, Indium, Gallium und Selen und fertigt im süddeutschen Schwäbisch Hall BIPV-Module in diversen, frei wählbaren Dimensionen und Formen. Manz dampft die photoaktive CIGS-Schicht im Vakuum hauchdünn auf Floatglas auf – dieser Prozess erlaube variable Modulgrössen und Sonderformen, so Sprecher.

Nicht nur die Vielfalt, sondern auch der verbesserte Wirkungsgrad spricht für die Dünnschicht. Bisher waren die Paneele kaum gefragt, weil sie Licht nur mit rund zehn Prozent Effizienz in Strom umwandelten. Das hat sich dank optimierter Produktionsverfahren geändert. CIGS-Module von Manz erreichen mittlerweile fast 15 Prozent Wirkungsgrad, langfristig seien sogar 20 Prozent möglich, erklärt Sprecher. «Im Labor werden solche Werte bereits erzielt.»

Damit würde die Dünnschicht in Effizienzbereiche vordringen, die bisher klassischen Siliziummodulen vorbehalten waren.

Noch ist der Klassiker beim Wirkungsgrad aber unerreicht – Spitzenmodule aus monokristallinem Silizium erreichen bereits über 20 Prozent. Die hohe Effizienz ist auch ein entscheidender Grund dafür, dass der BIPV-Spezialist ertex solartechnik, Tochter des Glasherstellers ertl glas aus dem österreichischen Amstetten, vorwiegend Siliziumzellen in seinen Elementen einsetzt. Um dennoch den Ansprüchen der Architekten gerecht zu werden, hat ertex solartechnik gemeinsam mit Spezialisten aus der Architektur-, Glas- und PV-Branche hinsichtlich ihres Erscheinungsbildes neuartige Module entwickelt. «Damit steht Architekten und Fassadenplanern nun ein Photovoltaikmodul zur Verfügung, das wie herkömmliche Fassadenelemente höchsten Ansprüchen an Ästhetik und Gestaltungsfreiheit genügt, jedoch symbiotisch vereint mit solarer Energieproduktion», erklärt Dieter Moor, Geschäftsführer Marketing und Sales von ertex solartechnik.

Die unterschiedlichen Möglichkeiten ergeben sich Moor zufolge daraus, dass jede Ebene des Moduls von der vorderen Glasfläche bis zum rückseitigen Glas strukturiert und eingefärbt werden kann.

So liessen sich VerbundsicherheitsglasDesign-Frontgläser mit unterschiedlichen Mustern und Transparenzgraden realisieren, bedruckte Rückseitengläser, far-

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bige Frontgläser und Einkapselungfolien, strukturierte Frontgläser, farbige und semitransparente Solarzellen sowie gefärbte Lötverbinder. «Auf diese Weise ist die Solarzellenstruktur kaum mehr wahrnehmbar», erklärt Moor.

Bei einer Kindertagesstätte mit Plusenergiehaus-Standard im hessischen Marburg zeigten Architekten, was mit modernen BIPV-Paneelen inzwischen möglich ist.

Um das komplexe Gebäude passend in Module zu hüllen, griffen sie auf dreieckige Elemente mit leistungsstarken monokristallinen Siliziumzellen von ertex solartechnik zurück. Die Module der Österreicher zeichnen sich auch durch ihr einfarbiges Erscheinungsbild aus. Dazu wurden die sonst silberfarbenen Stromsammelschienen und stark reflektierenden Lötverbinder, die die einzelnen Zellen miteinander verbinden, schwarz bedruckt. Das Ergebnis ist eine gleichmässig schwarze Oberfläche, die nicht darauf schliessen lässt, dass es sich bei den Elementen um hocheffiziente Stromgeneratoren handelt.

Dank neuer Halbleiter dürften sich Architekten künftig noch mehr Gestaltungsspielräume mit Solartechnik bieten. So arbeiten die Dresdner Firma Heliatek und der belgische Flachglashersteller AGC Glass Europe an BIPV-Elementen, die organische Photovoltaikfolien verschiedener Ausmasse, Farbabstufungen und Transparenzen in Bauglas integrieren. Dank der Folien würden die Elemente besser handhabbar und könnten auch in unregelmässig geformte Fassaden eingebettet werden, erklärt Heliatek-Sprecherin Kathleen Walter. Ausserdem versprechen Solarfolien aus organischem Material niedrige Produktionskosten, da die winzigen photoaktiven Moleküle (Oligomere) ausreichend verfügbar sind und sich im effizienten Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf Folie abscheiden lassen. Das ist weitaus weniger aufwendig als die Produktion von kristallinen Siliziumzellen, deren Rohlinge, die Wafer, erst aus einem massiven Block gesägt werden müssen, ehe sie zu Zellen weiterverarbeitet werden können.

In der Baubranche kommen die solaren Leichtgewichte offenbar gut an. «Wir werden mit Anfragen für Pilotprojekte regelrecht überrannt. Die Technik verspricht definitiv einen Boom», sagt Walter. Noch hat Heliatek aber nicht alle kritischen Punkte gelöst. Folien aus der Pilotproduktion erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von sie-

ben bis acht Prozent. Im Bereich Glas hat Heliatek einige Pilotinstallationen realisiert und sammelt seither erfolgreich Daten.

Bei einer Fassadeninstallation in Dresden wurde nach einem Jahr ein Mehrertrag von 23 Prozent im Vergleich zu herkömmlichem Silizium gezeigt. In der gemeinsamen Entwicklung mit AGC steht als nächstes die Produktzertifizierung an. Derzeit werden die BIPV-Elemente final getestet.

Derzeit sucht Heliatek nach Investoren für eine Grossproduktion, in der statt wie bisher

PHOTOVOLTAIK 50’000 Quadratmeter eine Million Quadratmeter Solarfolie pro Jahr produziert werden soll. Dort will Heliatek auch breitere Bahnen von einem Meter oder 1,20 Meter herstellen. Die Pilotlinie bringt derzeit nur 30 Zentimeter breite Bahnen hervor. «Dadurch würde sich der Installationsaufwand deutlich verringern», erklärt Walter. Auch der Wirkungsgrad soll steigen. Im Labor erreichen Heliateks Oligormerzellen bereits zwölf Prozent Effizienz. Diesen Wert will das Unternehmen in die Grossserienproduktion übertragen.

Solarforscher halten ein weiteres Ass für die BIPV in der Hand: Zellen aus Perowskit. Das Mineral lässt sich ähnlich einfach und sparsam verarbeiten wie Oligomere, hat aber ein höheres Wirkungsgradpotenzial. US-amerikanische Wissenschaftler wiesen im Labor fast 20 Prozent nach. Sie erzeugten eine nur einen Millimeter starke Perowskitschicht, indem sie Glas mit organischen Molekülen und Bleikristallen bedampften. Dennoch erzeugte die Zelle ebenso viel elektrische Energie wie eine 150-fach dickere Siliziumzelle. Gelänge es,

Perowskit-Zellen für die BIPV nutzbar zu machen, gäbe es keine technischen und Kostenhemmnisse mehr.

Die EU fördert deshalb die Weiterentwicklung Technik über ihr Programm «Horizont 2020» mit insgesamt rund drei Millionen Euro. Konkretes Ziel von Got Solar, so der Name des Forschungsprojekts, an dem neben Zellenentwickler Dyesol sechs europäische Forschungseinrichtungen beteiligt sind, ist die Entwicklung einer für die industrielle Produktion geeigneten Versiegelungstechnik der Zellen. Denn was für Heliateks Oligomere gilt, gilt noch mehr für Perowskite: Sie sind extrem empfindlich und müssen besonders gut vor äusseren Einflüssen geschützt werden. «Es geht darum, ihre Stabilität zu erhöhen», erklärt Dyesol-Sprecherin Eva Reuter. Das Unternehmen will 2018 die Serienfertigung der Perowskitzellen starten. Dafür plant es in der Türkei eine neue Fabrik mit 600 Megawatt Jahreskapazität.

Auf der glasstec 2016 in Düsseldorf, der weltweit grössten und internationalsten

Fachmesse der Glasbranche, haben die Unternehmen vom 20. bis 23.09.2016 Gelegenheit, sich über Innovationen auszutauschen und neue Kooperationen anzubahnen. So kommen Experten der Solar- und Glasindustrie zusammen, um sich über Fortschritte in der Fertigung von Solargläsern und -modulen sowie beim Material und den Kosten auszutauschen.

Die Sonderschau «glass technology live» zielt auf die Schnittstelle von Solartechnik und Glas. Hier werden die neuesten Entwicklungen im Bereich Fassade und Energie vorgestellt, darunter Innovationen in der PV und der Solarthermie. Interessante Einblicke verspricht auch der Internationale Architekturkongress. Referenten aus renommierten Architekturbüros präsentieren hier ihre Visionen mit Glas. Auch die BIPV dürfte darin eine wichtige Rolle spielen.

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PELLETS

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Die Qualität der Holz-Pellets ist entscheidend für einen reibungslosen Betrieb und eine optimale Verbrennung. Deshalb sind alle führenden Pellets-Heizkessel auf die ENplus-A1 Qualität abgestimmt und werden von den Heizkesselherstellern empfohlen. AGROLA Holz-Pellets sind ENplus-A1-zertifiziert.

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Dank moderner Spezialfahrzeuge und gut ausgebildetem Zustellpersonal können wir Ihnen einen erstklassigen Lieferservice anbieten. Vom Kleinfahrzeug bis hin zum Anhängerzug verfügen wir über sämtliche Fahrzeugtypen und können diese bedürfnisgerecht einsetzen. Dank der schweizweit verteilten Pellets-Lager sind kurze Fahrstrecken, weniger Leerfahrten und dadurch ein ökologischer Transport möglich.

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Neu im Angebot von AGROLA Holz-Pellets Lagerraumreinigung Holz-Pellets sind ein Naturprodukt, wel-

ches ohne chemische Zusatzstoffe hergestellt wird. Durch die Reibung beim Einblasen und bei der Lagerung bildet sich mit der Zeit Abrieb und Staub im Lagerraum. Um einen dauerhaft störungsfreien und sicheren Heizbetrieb zu gewährleisten, ist eine regelmässige Reinigung des Lagers erforderlich. Bei einer Reinigung wird die Restmenge an Holz-Pellets und der Feinanteil am Boden gründlich abgesaugt. Die Wände, der Boden und die Förderschnecke werden entstaubt. Wir empfehlen Ihnen, den Lagerraum alle drei Jahre reinigen zu lassen. So beugen Sie einem Ausfall Ihrer Heizung vor!

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gung gilt nur in Kombination mit einer Pellets-Lieferung und bis zu einer Entsorgungsmenge von maximal 2 Tonnen Holz-Pellets.

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• Bei erdverlegten Tanks gelten besondere Sicherheitsvorschriften, welche eine Reinigung deutlich aufwändiger gestalten. Zudem muss die Zugänglichkeit des erdverlegten Tanks durch den Tanklieferanten vor der Reinigung gewährleistet werden.

• Sacksilos müssen im Normalfall nicht gereinigt werden, wenn sie in regelmässigen Abständen von 3 bis 4 Lieferungen komplett entleert werden. Sollte dennoch eine Reinigung nötig sein, muss die Zugänglichkeit (Öffnung zum Absaugen) durch den Silolieferanten gewährleistet sein.

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Professionelle und fachgerechte Entsorgung der Asche ab einer Menge von 250 Litern Beim Verbrennen von Holz-Pellets bleiben 0.2 – 0.7 % des ursprünglichen Gewichts an Asche zurück. Um zu verhindern, dass die Luft- oder Brennstoffzuführung Ihrer Heizungsanlage durch Asche beeinträchtigt wird, muss der Aschebehälter regelmässig geleert und die Asche entsorgt werden.

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Das Angebot ist gültig bis 31.12.2015. Alle Preise sind inkl. MwSt.

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WÄRMEPUMPEN

Klug konstruieren, klug kombinieren Wärmepumpen gehören heute in Haushalt und Industrie zu den Standardlösungen. Trotz breiter Nutzung steckt in der Heizungstechnologie noch erhebliches Verbesserungs­ potenzial. Optimierungen sind bei der Konstruktion der Anlagen selber möglich, ebenso bei ihrer Steuerung im Verbund mit anderen Energieanlagen. Grosse Erwartungen ruhen auch auf der klugen Einbindung von Wärmepumpen ins Stromnetz. Ein Blick auf die aktuelle Schweizer Wärmepumpen-Forschung.

Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

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ie Bereitstellung von Heiz- und Warmwasser mittels Wärmepumpen gehört in der Schweiz heute zum Standard. Wärmepumpen nutzen die in der Umgebungsluft bzw. im Erdreich enthaltende Wärmeenergie und leisten damit einen wichtigen Beitrag zu einem effizienten Energieeinsatz. Die Zahl der jährlich verkauften Wärmepumpen hat sich in der Schweiz seit den frühen 1990er Jahren nahezu verzehnfacht auf aktuell 18’500 Stück (2014). Knapp zwei Drittel entfallen auf Luft / Wasser-Wärmepumpen, gut ein Drittel auf Sole / WasserWärmepumpen. Rund 70 bis 80 Prozent der neu erbauten Einfamilienhäuser werden heute mit solchen Anlagen ausgestattet. «Ein Nachholbedarf besteht bei den Bestandsbauten; bei vielen von ihnen könnten Wärmepumpen aus energetischer Sicht sinnvoll eingebaut werden», sagt Rita Kobler, Wärmepumpen-Expertin beim Bundesamt für Energie (BFE). «Ob im Einzelfall eine Wärmepumpen-Anlage sinnvoll ist, hängt massgeblich von den geforderten Vorlauftemperaturen der (Radiator-) Heizung ab», erläutert Kobler.

«Hausbesitzer, die ihre Heizung erneuern wollen, kennen die eingestellten Parameter meist nicht. Weitere Abklärungen oder eine Energieberatung helfen, jeweils die beste Lösung zu finden.»

Wirkungsgrad weiter erhöhen So gut Wärmepumpen heute schon arbeiten, so gross ist doch auch ihr Verbesserungspotential. «Wärmepumpen erreichen heute die theoretisch möglichen Wirkungsgrade erst zu etwa 50 %», sagt dipl. Ing. ETH Stephan Renz, Leiter des BFE-Forschungsprogramms

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Im Forschungslabor von Prof. Dr. Beat Wellig an der Hochschule Luzern: Leistungsgeregelter Sole / WasserWärmepumpen-Prototyp mit Inverter-Scroll-Kompressor (Emerson Copeland ZPV36).

Wärmepumpen und Kälte, «langfristig sind Gütegrade von 65 % bis zu 70 % anzustreben». Um das brach liegende Potenzial auszuschöpfen, sind intensive Anstrengungen in Forschung und Entwicklung nötig, in der Schweiz und auf einer internationalen Ebene. Die Europäische Union hat vor diesem Hintergrund das Forschungsprojekt «Next Heat Pump Generation» initiiert. Die beteiligten Wissenschaftler klopfen alle Komponenten der Wärmepumpen auf Optimierungsmöglichkeiten ab. Aus der Schweiz ist die ETH Lausanne (Prof. John R. Thome) an dem EU-Vorhaben beteiligt. Im Zentrum ihrer Arbeiten steht die Verbesserung der Wärmetauscher.

Die Optimierung der Konstruktion von Wärmepumpen ist nach wie vor ein zentrales Ziel der Wärmepumpen-Forschung. Das hat auch das Programm der Wärmepumpen-Tagung vom 17. Juni 2015 in Burgdorf vor Augen geführt.

Dort präsentierte Lukas Gasser von der Hochschule Luzern seine Erkenntnisse zur Leistungsregelung von Sole / Wasser-Wärmepumpen. In Luzern arbeiten Forscher seit zehn Jahren darauf hin, die erzeugte Heizleistung von Sole / Wasserund Luft / Wasser-Wärmepumpen auf den effektiven Bedarf des jeweiligen Gebäudes abzustimmen und damit deutliche Effizienzgewinne zu erzielen. Die dafür erforderliche Regelung der Leistung erfolgt

WÄRMEPUMPEN Jahresarbeitszahlen von leistungsgeregelten Sole / Wasser-Wärmepumpen liegen um 5 bis 12 % über jenen mit Ein / Aus-Regelung, zeigt das Forschungsprojekt von Lukas Gasser an der Hochschule Luzern. Untersucht wurden Anwendungen bei Minergie-Gebäuden (links), die tiefere Vor- und Rücklauftemperaturen benötigen, und bei sanierten Altbauten (rechts).

Für die Berechnung der Jahresarbeitszahlen wurde eine Design-Aussentemperatur von -10 °C zugrunde gelegt.

Schlechte Einstellung Heizkurve: erforderliche Heizleistungen zu hoch

Gute Einstellung Heizkurve: erforderliche Heizleistungen korrekt

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WÄRMEPUMPEN im Wesentlichen über den Kompressor und ergänzend über die eventuell erforderlichen Zusatzaggregate, wie z. B. Ventilatoren oder Sole-Umwälzpumpen. Die Leistungen von Kompressor sowie eventueller Zusatzaggregate sind stufenlos regulierbar; sie werden so eingestellt, dass eine bedarfsgerechte Heizleistung bei maximaler Effizienz resultiert.

Effizienzgewinn auch bei Sole / Wasser-Wärmepumpen Bei Luft / Wasser-Wärmepumpen konnten die Luzerner Forscher in den letzten Jahren dank Leistungsregelung Effizienzgewinne von 20 bis 70 % erzielen (verglichen mit Ein / Aus-geregelten Wärmepumpen im Feld). Bei den Sole / Wasser-Wärmepumpen, die Lukas Gasser nun an der Hochschule Luzern entwickelt und untersucht hat, fiel der Effizienzgewinn erwartungsgemäss geringer aus. «Die Sole / Wasser-Wärmepumpe mit Leistungsregelung erreicht gegenüber dem Ein / Ausgeregelten Prototypen abhängig von der Heizkurve und der Länge der verwendeten Erdwärmesonde um bis zu 12 % höhere Jahresarbeitszahlen», fasst Gasser das Hauptergebnis seiner Studie zusammen.

Der Prüfstand «Wärmemodul» im Forschungslabor von Prof. Dr. Beat Wellig an der Hochschule Luzern.

Für Prof Dr. Beat Wellig, Leiter des Kompetenzzentrums Thermische Energie­ systeme & Verfahrenstechnik an der Hochschule Luzern, kommt dieses Ergebnis nicht überraschend. Bei Luft / WasserWärmepumpen seien mit Leistungsregelung relativ gesehen grössere Effizienz­ steigerungen möglich als bei Sole / Wasser-Wärmepumpen, da die Lufttemperatur eine grössere Bandbreite aufweist als die Bodentemperatur. «Die Ergebnisse machen deutlich, dass es für die leistungsgeregelten Sole / WasserWärmepumpen schwieriger werden dürfte, sich am Markt durchzusetzen als die Luft / Wasser-Wärmepumpen», sagt Beat Wellig. Denn je geringer der Effizienzgewinn ausfällt, desto länger dauert es, bis die Mehrkosten leistungsgeregelter Anlagen amortisiert sind.

Versuchsschema des in Muttenz tätigen Wärmepumpen-Forschers Prof. Thomas Afjei: Die Sole / WasserWärmepumpe bezieht Wärme aus dem Solarabsorber oder dem Eisspeicher, der über den Solarabsorber regeneriert wird.

Gesucht: die richtige Kombination Ein optimierter Wirkungsgrad ist die Grundvoraussetzung, damit Wärmepumpen einen wesentlichen Beitrag zur Energieversorgung leisten können. Von grosser Bedeutung ist aber auch, wie gut die einzelne Wärmepumpe mit anderen Energiesystemen verknüpft ist. Denn was am Ende zählt, ist die Energiebilanz des

Gesamtsystems. Hier bestehe noch reichlich Spielraum für Verbesserungen, ist BFE-Forschungsprogrammleiter Stephan Renz überzeugt: «Bei der Kombination von Wärmepumpen mit additiven Energiesystemen besteht ein erheblicher Forschungsbedarf.» Mit additiven Systemen meint Renz Solarthermie- und Photovoltaik-Anlagen, aber auch gemischte

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Systeme Solarthermie / Photovoltaik einschliesslich von Hybridmodulen (PVT), die Solarenergie zugleich in Strom und Wärme verwandeln. Hinzu kommen kombinierte Systeme unter Einbezug von Eisspeichern oder Erdwärmesonden, die die in Solarthermie-Anlagen erzeugte Wärme über Stunden, Tage oder sogar Monate hinweg puffern.

WÄRMEPUMPEN Prof. Thomas Afjei und seine Forschungsgruppe haben für die Warmwasser-Erzeugung eines Einfamilienhauses eine Wärmepumpe mit einem Eisspeicher kombiniert und eine Simulation erstellt: Die Grafik zeigt die monatliche Wärmebilanz des Eisspeichers für ein Gebäude mit einem Heizwärmebedarf von 45 kWh / m2 / a. Wärmegewinne im Eisspeicher sind auf der y-Achse positiv aufgetragen (gelb: Wärme vom Solarabsorber, grau: Latentwärme beim Einfrieren von Wasser, kariert: Erdreich-Wärmegewinne), Wärmeverluste negativ (blau: Wärmebezug der Wärmepumpe, grau: Tauen des Eises, kariert: Verluste ans Erdreich).

An dem Punkt setzt die Forschung von Prof. Dr. Thomas Afjei an, Forscher und Dozent an der Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik in Muttenz (BL). An der Wärmepumpentagung in Burgdorf stellte Afjei die aktuellen Resultate aus einer Studie vor, in der er vier Energiesysteme für (Einfamilien-) Häuser simuliert und partiell auch in einem Parallel-Projekt an einem Haus in Oberwil (BL) ausgemessen hat.

Von besonderem Interesse sind dabei jene zwei der vier untersuchten Energiesysteme, die einen Eisspeicher verwenden. Als Eisspeicher dient ein Behälter, ähnlich einer Wasserzisterne, mit einem Volumen von 10 m3, der Wasser um 0 °C enthält. Wird dem Eisspeicher Wärme entzogen, vereist das Wasser – die entzogene Wärme kann später über eine Wärmepumpe für Heizzwecke und Warmwasser bereitgestellt werden. Um den Eisspeicher wieder aufzutauen, muss Wärme zugeführt werden – wozu sich insbesondere solarthermische Kollektoren eignen. Auf diesem Weg kann Wärme im Umfang von 832 kWh im Eisspeicher zwischengelagert werden. Das entspricht etwa 150 Badewannen-Füllungen mit 40 grädigem Warmwasser.

Niedertemperatur-Absorber speisen Eisspeicher Der Muttenzer Forscher und sein Team haben die Eisspeicher in zwei Systemvarianten untersucht: In der ersten Variante liefern unverglaste Solarabsorber (UC) Niedertemperaturwärme (20 – 40 °C), die zum Auftauen des Eisspeichers genutzt wird; zusätzlich liefern Photovoltaikmodule Strom zum Betrieb der Wärmepumpe. In der zweiten Variante stammen Wärme und Strom aus einem Hybridmodul (PVT). «Solareisspeicher in Kombination mit einem

unverglasten Absorber sind energetisch gesehen eine gute Lösung», sagt Thomas Afjei, «die Wärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen von bis zu 4, etwa gleich viel, wie dies bei herkömmlichen Wärmepumpenanlagen mit Erdwärmesonden der Fall ist. Dies zeigte sich auch in einer Feldmessung bei dem Haus in Oberwil (BL).»

Ob diese Aussage auch für Eisspeicher mit PVT gilt, muss Afjei zur Zeit offen lassen.

Diese Systemvariante sei zwar simuliert, aber noch nicht durch Messungen im Feld überprüft worden.

Sollen Wärmepumpen optimal in Energiesysteme integriert werden, braucht es neben den richtigen Systemkomponenten auch geeignete Regelstrategien. Diese Regelstrategien beziehen sich auch auf die Stromversorgung der Wärmepumpen

Prof. Thomas Afjei (Muttenz) setzt für die Warmwasser-Erzeugung eines Einfamilienhauses neben der Wärmepumpe einen Eisspeicher ein. Die Illustration zeigt die Messpunkte im Eisspeicher und stellt beispielhaft ein Temperaturfeld im vereisten Zustand dar. Die Temperatur im umgebenden Erdreich (rot) liegt an diesem Frühlingstag zwischen 2.1 und 12.3 °C. Im Speicher ist eine Mischung aus Wasser und Eis.

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WÄRMEPUMPEN

Die Zahl der in der Schweiz pro Jahr verkauften Wärmepumpen ist bis 2008 stark angestiegen und verharrt seither auf hohem Niveau.

aus dezentralen Produktionseinheiten (z. B. Photovoltaikanlagen) bzw. dem Stromnetz. Wärmepumpen zählen in Gebäuden zu den wichtigsten Stromverbrauchern.

Regelungssysteme erlangen z. B. durch konsequenten Einbezug von Wetterdaten nicht nur eine bessere Qualität, sondern auch grössere Komplexität. «Bei modernen Automotoren sind mehrere Zehntausend Steuerungskurven hinterlegt, die dazu dienen, den Motor in jeder Situation optimal zu betreiben», zieht Stephan Renz einen Vergleich zur Autoindustrie, «das führt uns vor Augen, welchen Weg wir bei der Wärmepumpen-Technik gehen müssen.»

Flexibler Einsatz in Smart grids Exemparisch für Forschungsarbeiten in diese Richtung steht die Untersuchung, die Prof. Dr. Jörg Worlitschek zur Zeit an der Hochschule Luzern durchführt. Ziel ist die Entwicklung einer Einheit aus Wärmepumpe und zugehörigem thermischem Energiespeicher, die sich optimal in ein intelligent gesteuertes Stromnetz (Smart Grid) einbinden lässt. Als Ausgangspunkt entwickelten Worlitschek und sein Forscherteam ein neues Modell, welches das Verhalten des gesamten Systems durch die Kombination von validierten Modellen der Wärmepumpe, Speicher und Haus über lange Zeit simulieren kann. Um den Flexibilitätsgewinn des Systems für den Einsatz im Zusammenspiel mit regenerati-

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ven Energiequellen zu quantifizieren, wurden die Preise an den Elektrizitätsbörsen Epexspot herangezogen.

«Wir konnten in ersten grossen Parameterstudien (mit über 800 Simulationen) zeigen, dass eine Optimierung von Regelung und Speicher beträchtlichen Flexibilitätsgewinn bei minimalen Effizienzeinbussen des Wärmepumpenbetriebes ermöglicht», sagt Worlitschek. Ein Beispiel zeigt exemplarisch die Optimierung für einen renovierten Altbau mit Radiatorheizsystem mit einem Heizwärmebedarf von 100 kWh / m2 / a: Durch den Einsatz eines 2000 l Schichtspeichers und prädiktiver Regelung können gezielte Ausschaltzeiten der Wärmepumpe von 16 Stunden pro Tag erreicht werden. Die Taktung der Wärmepumpe

reduziert sich dabei um 75 %. Das Projekt von Jörg Worlitschek ist in ein internationales Forschungsvorhaben der Internationalen Energie Agentur (IEA) eingebunden, an dem neun Länder aus Asien, Europa und Nordamerika beteiligt sind.

Kontakt Weitere Auskünfte zu den Forschungsaktivitäten rund um Wärmepumpen erteilt Stephan Renz (info@renzconsulting.ch), Leiter des BFE-Forschungsprogramms Wärmepumpen / Kälte.

Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Wärmepumpen finden Sie unter www.bfe.admin.ch / CT / WPKaelte.

Wärmepumpen-Verkäufe nach Energiequelle 2014.

WÄRMEPUMPEN

Links: Übersicht über die betrachteten Komponenten im Gesamtmodell, das Prof. Dr. Jörg Worlitschek an der Hochschule Luzern untersucht. Dieses Modell zeichnet sich durch drei Eigenschaften aus: Der Einfluss des Gebäudes wird explizit mitmodelliert, das Modell betrachtet dynamische Elektrizitätsmarktpreise und ermöglicht damit eine vorausschauende Regelung (u. a. Model Predictive Control).

Rechts: Darstellung des modellierten Systems zur Veranschaulichung der analysierbaren Systemvarianten.

AUS- UND WEITERBILDUNG

Gerüstet für die Energie-Herausforderung

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ie Versorgung mit Energie ist eine der grössten gesellschaftspolitischen und wirtschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Die Komplexität der Märkte nimmt drastisch zu.

Parallel dazu entwickeln sich die Erzeugungstechnologien. Vieles ist im Umbruch.

Deshalb werden gerade auch die Führungskräfte stark gefordert. Um für diese anstehenden unternehmerischen Herausforderungen im Sinne eines ganzheitlichen und vernetzten Denkens gerüstet zu sein, sind Weiterbildungen gerade für zukünftige Führungskräfte unabdingbar.

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Der Energiemaster vermittelt hier eine solide und ausgewogene Gesamtwissensbasis über die Energiewirtschaft inklusive Energietechnik und -Handel, abgerundet durch das Energierecht. Aufbauend auf dem Basiswissen werden gemäss Karin Eggert, Studienleiterin, die aktuellen Themen und Herausforderungen der Energiewirtschaft mit den Experten fachlich erfasst, diskutiert und bearbeitet.

und zielführenden Lösungen in der Praxis entwickeln zu können. «Somit wird zusätzliche Weiterbildung immer wichtiger in Richtung «lebenslanges Lernen».

Mit dem Master in Energiewirtschaft an der HTW Chur bietet die Hochschule seit fünf Jahren erfolgreich ein Weiterbildungsangebot an, welches genau jene Fähigkeiten, die Führungskräfte heute und zukünftig benötigen, vermittelt.

Für Eggert steht fest, dass die Fachleute der Zukunft immer vielschichtiger ausgebildet sein müssen, um die notwendigen

Ein gutes Beispiel dafür ist das Zusammenwachsen der Energiewirtschaft mit der ICT-Landschaft. Die Aufgaben, Heraus­

«Nach vielen Jahren in der elektrischen Energieversorgung wollte ich meine Berufserfahrung mit zusätzlichem Know-how abrunden. Dank der HTW Chur wurde es viel mehr: Der MAS Energiewirtschaft vermittelt Kenntnisse über regenerative Energien, Energiehandel, Tarifberechnungen, Systemdienstleistungen und noch vieles mehr. Diese Ausbildung ist empfehlenswert für alle, die mit Strom oder Gas als Energieträger regelmässig zu tun haben und ein ganzheitliches Verständnis dieser für unsere Gesellschaft wichtigen Branche haben wollen.»

Serge Wisselmann, Absolvent, AS Planning & Procurement Specialist, TSO Markets Planning & Procurement, Swissgrid Ltd

forderungen und Lösungen der Zukunft, insbesondere in Hinblick auf die Energiestrategie 2050 und deren Vorgaben, sind nur mit zielführenden ICT-Lösungen machbar. Solchen Lösungsansätzen wird im Energiemaster ein entsprechender Rahmen gegeben. «Manager», betont Eggert, «müssen künftig vielseitiger sein. Sie müssen neben den betriebswirtschaftlichen und technischen Kenntnissen auch zunehmend Sozial- und Managementkompetenzen haben. Sie brauchen den Überblick über die gesamte Branche in Verbindung mit angrenzenden Wissens-

Infoabende Infoabende finden jeweils von 18.30 – 20.00 Uhr im KLZ in Zürich an folgenden Daten statt: 12. November und 3. Dezember 2015. gebieten und darum benötigen sie sowohl Expertinnen- wie auch Generalistenwissen. Die Komplexität wird weiter zunehmen, noch vernetzteres Denken ist gefordert.

Die HTW Chur füllt die Rucksäcke der Managerinnen mit diesem Weiterbildungsmaster gut. Sie bietet 6 Module an, in denen natürlich neben dem Basiswissen auch Fragen diskutiert werden zum Ausstieg aus der Kernenergie, zu erneuerbaren Energien, Brennstoffzellen, Energiespeicherung, Energieeffizienz und vieles mehr.

Weitere Informationen sind ersichtlich auf: www.htwchur.ch / energie

Kontakt Prof. Dr. Karin Eggert Studienleiterin MAS in Energiewirtschaft Telefon + 41 (0) 81 286 24 32 karin.eggert@htwchur.ch

MAS in Energiewirtschaft Weiterbildungs-Master für Führungskräfte in zwei Stufen: 1. Stufe: General Management (6 Module) 2. Stufe: Energiewirtschaft (3 Module), Energietechnik (2 Module), Energierecht (1 Modul)

rich Studienort : Zü

Partner:

Weitere Infos und Anmeldung: – www.energiemaster.ch – energiemaster@htwchur.ch – Telefon +41 (0)81 286 24 32

FHO Fachhochschule Ostschweiz

AUS- UND WEITERBILDUNG

iimt – Massgeschneiderte Weiterbildung seit 20 Jahren!

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ieses Jahr feiert das international institute of management in technology (iimt) der Universität Fribourg sein 20-jähriges Jubiläum. Die Gründung des Instituts, ein einzigartiges Joint-Venture zwischen der damaligen Telecom PTT (heute Swisscom) und der Universität Fribourg, stellte im Jahr 1995 eine aussergewöhnliche Pionierleistung dar. Der Auftrag des iimt war klar – die Durchführung von spezialisierten Weiterbildungsprogrammen für den Telekom Sektor. Seither hat sich jedoch vieles innerhalb der Branche wie auch im Bereich der Weiterbildung verändert und das Institut hat sich zu einem erfolgreichen Kompetenzzentrum im Bereich Informations- und Kommunikationstechnologie und Energie-Management entwickelt.

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Weiterbildung auf höchstem Niveau an­ zubieten war seit der Gründung, und ist auch heute das oberste Ziel des iimt. Durch eine enge Verbindung zu Industriepartnern und Experten sowie der Forschungswelt hat das Institut seit jeher seine Weiterbildungsprogramme den Bedürfnissen des Marktes angepasst. So wurde der Executive MBA (EMBA), das Executive Diploma (DAS) und die Fachkurse durch ein Executive CAS in ICT- und Utility-Management erweitert. Durch die Vielzahl der Lehrgänge können Teilnehmende massgeschneidert mit dem passenden Wissen versorgt werden und die Ausbildung besuchen, welche für ihr entsprechendes Aufgabenprofil am besten geeignet ist. Merkmal aller Lehrgänge ist die Konzentration auf die aktuelle Situation und bedeutsamen Er-

kenntnisse des ICT- und Energie-Sektors um wirtschaftliche Zusammenhänge zu kennen. Studierende werden mit Managementinstrumenten ausgerüstet, um gezielt Entscheidungen zu treffen und sich Wettbewerbsvorteile zu verschaffen.

Der Kursinhalt wurde fortlaufend aktualisiert und den aktuellen Gegebenheiten angepasst. Was mit einer Spezialisierung in Telekom begann, hat sich zu einer Spezialisierung in den beiden Sektoren ICT- und Energiemanagement entwickelt. Grosser Wert wurde und wird dabei auf praxis- und lösungsorientierte Unterrichtsmethoden gelegt. Ein überaus wichtiger Aspekt stellte die Flexibilität der einzelnen Lehrgänge dar. Oft ist es eine Herausforderung, ein Studium mit dem Berufs- und Privatleben

AUS- UND WEITERBILDUNG

Nächste Kurse am iimt National & International Economics Modul 1 03. – 04. November 2015 Modul 2 10. – 11. November 2015 Law in ICT- & Utility-Management Modul 1 05. – 06. November 2015 Modul 2 12. – 13. November 2015 Project Management Modul 1 17. – 18. November 2015 Modul 2 19. – 20. November 2015 Anmeldung und Informationen unter www.iimt.ch erhältlich

zu kombinieren. Durch die Modularität und Flexibilität aller iimt Weiterbildungsprogramme wird den Teilnehmenden die Möglichkeit geboten, ein Studium nach Mass zu absolvieren. So können Teilnehmende ihr Studium den individuellen Umständen entsprechend anpassen, und den Starttermin sowie den Rhythmus des Studiums (Teiloder Vollzeit) selbst wählen. Ergänzend ist Blended Learning fester Bestandteil am iimt was den Studierenden eine räumliche Unabhängigkeit ermöglicht. Somit wird garantiert, dass der Spagat zwischen Weiterbildung und den beruflichen wie privaten Herausforderungen gemeistert werden kann.

rungen zu vermitteln und einen qualitativ hochwertigen Wissenstransfer zu gewährleisten, arbeitet das iimt seit seiner Gründung eng mit Partnern und Experten aus der Industrie und international renommierten Hochschulen, Firmen und Verbänden zusammen. Top Referenten und Experten aus aller Welt gehören zum Netzwerk des Instituts und teilen ihr Wissen mit den Studierenden. Denn gerade in Anbetracht des nationalen wie internationalen Wettbewerbs, ist nicht nur das technische Fachwissen und Führungskenntnisse matchentscheidend, sondern auch ein internationales Beziehungsnetz von grösster Bedeutung.

Um den Teilnehmenden gleichermassen fundiertes Wissen und praktische Erfah-

Nutzen auch Sie die Gelegenheit und werden Sie Teil des iimt Netzwerkes. Wir be-

gleiten Sie auf Ihrem Weg für Ihren nächsten Karriereschritt und freuen uns, Ihnen unsere langjährige Erfahrung mit auf den Weg zu geben.

Wir beraten Sie gerne und würden uns freuen, Sie am iimt zu begrüssen.

Kontakt iimt Universität Freiburg Bd de Pérolles 90 CH-1700 Fribourg iimt@unifr.ch www.iimt.ch

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AUS- UND WEITERBILDUNG

MAS EnergiesystemeNTB: Weiterbildung in den Bereichen Energie­ effizienz und erneuerbare Energien

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n den Bereichen Energieeffizienz und erneuerbare Energien sind gut ausgebildete Fachleute nach wie vor gefragt um die Herausforderungen der Zukunft zu meistern. Das Ausbildungsprogramm Master of Advanced Studies (MAS) Energiesysteme wurde von der NTB Interstaatlichen Hochschule für Technik Buchs bereits im Jahr 2007 ins Leben gerufen und seither laufend optimiert. Die Studierenden bezeichnen die fachliche Tiefe und die Praxisrelevanz als besondere Stärken der Ausbildung. Aktuell werden die Kurse mit Unterstützung des Bundesamtes für Energie (BFE) von Grund auf überarbeitet. Als Ergänzung zum klassischen Kontaktunterricht können die Teilnehmer E-Learning und verstärkt projektorientierten Unterricht nutzen. Neben dem NTB-Heimstandort Buchs ist neu nun auch eine Teilnahme über einen Learning Space im NTB Studienzentrum St. Gallen im Aufbau.

Dieses Weiterbildungsangebot richtet sich an Teilnehmer mit Berufserfahrung. Innerhalb der Kurse wird nicht nur theoretisches

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«Hand-on» wird in den CAS-Kursen und dem Masterstudiengang gross geschrieben.

Grundwissen vermittelt, der Praxisbezug ist sehr wichtig. Er wird durch die Referenten mit dem entsprechenden Erfahrung und dem beruflichen Hintergrund wie auch durch Exkursionen zu Unternehmen gewährleistet. Das Master-Stu-

dienprogramm ist in mehrere CAS-Kurse ( Certificate of Advanced Studies ) unterteilt, die auch einzeln besucht werden können. Jedes Semester wird ein anderes Thema behandelt. Die Kurse finden jeweils an einem Tag pro Woche statt.

Aufbau des MAS Studiums Energiesysteme NTB

AUS- UND WEITERBILDUNG Photovoltaik-Kraftwerken und Anlagen sowie deren Integration in Gebäude, Fördermodelle und Wirtschaftlichkeitsrechnung.

Im Herbst 2016 folgt der Kurs CAS Solare Wärme, der sich mit der Gewinnung und Nutzung der thermischen Solarenergie auseinandersetzt.

Solarprüfstand an der NTB in Buchs.

Fachexkursionen bieten die optimale Verbindung von Theorie und Praxis.

Aktueller Kurs: CAS Wärmepumpen und Kältetechnik. Er vermittelt Ingenieuren und Planern nebst den Grundlagen der Thermodynamik und Strömungstechnik das theoretische und praktische Rüstzeug, um auch komplexe Wärmepumpen-, bzw.

Kältetechnikanlagen auszulegen und in ein Gesamtsystem zu integrieren. Der Kurs ist auch für Entwicklungsingenieure, die sich

mit der Neukonzeption und Realisierung von Wärmepumpen und Kälteanlagen befassen interessant. Im Frühjahr 2016 folgt der Kurs CAS Photovoltaik. Dieser deckt die Grundlagen der Photovoltaik, Herstellung von Solarzellen, unterschiedlichen Zelltechnogien und Module, Wechselrichter und Speichertechnologien ab.

Inhalte sind Planung und Auslegung von

Mit fünf absolvierten Kursen und einer erfolgreichen Masterarbeit erhält der Teilnehmer den Abschluss «Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme».

Voraussetzung für den Kursbesuch ist ein abgeschlossenes Hochschulstudium FH, ETH, Uni, oder ein Diplom einer TS (HF) bzw. ein Berufsabschluss in Verbindung mit einer langjährigen qualifizierten Tätigkeit im Bereich und gute Kenntnisse in den erforderlichen physikalischen Grundlagen.

Die Kursgebühr beträgt CHF 3 900, resp.

CHF 3 000, wenn der CAS im Rahmen des MAS Energiesysteme belegt wird.

Kontakt www.ntb.ch/energiemaster

WERZ – PERSPEKTIVEN DURCH WEITERBILDUNG

WEITERBILDUNG ZU ENERGIE UND RESSOURCENEFFIZIENZ

Das WERZ vermittelt Wissen zu effizienter Energie- und Ressourcennutzung in Industrie-, Gewerbe- und Dienstleistungsbetrieben: . CAS Effiziente Energienutzung . CAS Erneuerbare Energien und zukünftige Energieversorgung . CAS Recycling und umweltgerechte Entsorgung . Weiterbildungsmodule Energie und Ressourceneffizienz im Betrieb . Seminare Themenbereich Energie . Individuelle Weiterbildungsprogramme für Unternehmen www.werz.hsr.ch

Das WERZ vermittelt Wissen zu effizienter Energie- und Ressourcennutzung in Industrie-, Gewerbe- und Dienstleistungsbetrieben: • MAS- und CAS-Lehrgänge • Weiterbildungsmodule • Seminare • Individuelle Weiterbildungsprogramme

für Unternehmen

S Den Wirtschaftsstandort Schweiz halten und stärken – durch Weiterbildung

chweizer Unternehmen haben nach dem 15. Januar 2015 gehandelt und zahlreiche Massnahmen eingeleitet, um die negativen Auswirkungen der Frankenstärke abzudämpfen.

Aber die Folgen der Überbewertung des Frankens sind beträchtlich. Insbesondere exportorientierte Unternehmen kämpfen mit weniger Auftragseingängen, sinkenden Umsätzen und abnehmenden Margen. In diesem Umfeld erwägen immer mehr Betriebe die Verlagerung der Produktion sowie anderer Bereiche ins Ausland. Eine für die Schweizer Wirtschaft nachhaltigere Massnahme gegen die Frankenstärke ist jedoch die Anwendung von Produkt- und Prozessoptimierung.

Das Fokussieren auf Effizienz in der Wertschöpfungskette ist eine wirksame Massnahme zur Erhöhung der Wettbe-

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AUS- UND WEITERBILDUNG

Seit rund drei Jahren bietet die HSR Hochschule für Technik Rapperswil, neben ihrem neuen Bachelor-Studiengang Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, auch Weiterbildung in diesem Themenbereich an. Der MAS in Energie und Ressourceneffizienz ist Teil eines einzigartigen Projekts: dem Institut WERZ. Das WERZ ist ein Kooperationsmodell zwischen dem Kanton Zug und der HSR. Seit der Gründung 2011 am Standort Zug fokussiert das WERZ seine Aktivitäten auf Energie und Ressourceneffizienz in Industrie-, Gewerbeund Dienstleistungsbetrieben. Sie finden uns rund zwei Gehminuten vom Bahnhof Zug entfernt.

werbsfähigkeit im internationalen Umfeld. Die Mehrzahl der Unternehmen hat sich in den letzten Jahrzehnten auf die Optimierung des Kostenfaktors Arbeit konzentriert. Damit wurden die Personalkosten in produzierenden Betrieben auf rund einen Fünftel des Umsatzes gesenkt. Heute sind es die Energie- und Ressourcenkosten, die je nach Branche zwischen 50 und mehr als 70 Prozent des Umsatzes ausmachen. Dieser Umstand allein verdeutlicht das Potenzial, welches durch einen effizienteren Einsatz von Energie und Ressourcen ausgeschöpft werden kann. Um die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie weiter steigern zu können, braucht es also eine Verschiebung des Fokus hin zur Erhöhung der Ressourcenproduktivität.

Die Ansätze zur Standortsicherung sind vorhanden. Die Fragen stellen sich aber bei deren Umsetzung. Wie werden Verbesserungsmassnahmen bei der Produktion und in der Prozessgestaltung umgesetzt? Auf was sollte bei der Beschaffung geachtet werden? Wie kann die Nutzungsphase optimiert und das Produkt mit zusätzlichen intelligenten und industrienahen Dienstleistungen ergänzt werden? Und wie lassen sich neue Ideen mit passenden Geschäftsmodellen am Markt positionieren? Um solche Fragen zu beantworten, benötigen Unternehmen Spezialisten und Spezialistinnen, welche an den wichtigen Schnittstellen aktiv werden und im Spannungsfeld zwischen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen agieren können.

Spezialisierung durch Weiterbildung Energie und Ressourceneffizienz ist eines der zentralen Themen unserer Zeit, davon ist Sandra Moebus überzeugt. Sie ist Studiengangleiterin MAS Energie und Ressourceneffizienz am Institut WERZ. Wir haben bei Sandra Moebus über diese zukunftsweisende Weiterbildung nachgefragt.

Was bedeutet Energie- und Ressourceneffizienz in der Praxis?

Schweizer Unternehmen sehen sich mit Vorgaben internationaler Märkte, wachsenden Anforderungen der Kunden und steigendem Preisdruck konfrontiert. Eine mögliche Antwort auf diese Entwicklung ist Effizienz. Effizienzsteigerungen bedeuten Optimierung und Zielerreichung mit dem geringsten Einsatz von Ressourcen – bei gesteigerter oder gleichbleibender Qualität. Speziell die Effizienz der Energieund Materialnutzung rückt immer stärker in den Fokus der Unternehmen. Denn mit Effizienz lassen sich hohe Einsparungen erwirtschaften, wodurch Unternehmen und Kunden einen Vorsprung am Markt gewinnen.

Wie steht es um den Fachkräftebedarf im Bereich Energieund Ressourceneffizienz?

Die Effizienzpotenziale in Schweizer Unternehmen sind gross und noch lange nicht erschöpft. Viele Unternehmen werden sich dieser brachliegenden Potenziale gerade erst bewusst. Deshalb steigt die Nachfrage an Fachkräften, die mithelfen, einen effizienten und somit kostengünstigen Einsatz von Energie und Ressourcen bei Prozessen und Produkten zu realisieren.

Was ist speziell am MASLehrgang am Institut WERZ? Zum einen die inhaltliche Verknüpfung von Energie und Material und zum andern der modulare Aufbau, welcher dem Studierenden eine hohe Flexibilität bietet. Die Schwerpunkte können nach dem eigenen Interesse und der eigenen Vorkenntnis gesetzt und somit individuell ausgerichtet werden. Zudem vermitteln wir Kenntnisse in Fächern wie Kommunikation, Marketing und Projektmanagement, die für das Gelingen von Projekten wichtig sind.

Was nützt es Studierenden, diese Weiterbildung zu besuchen?

Die Studierenden sind zumeist in ihrem Beruf etabliert und besuchen die Weiterbildung, um sich fachlich weiterzuentwickeln.

Das neu erworbene Wissen bedeutet oft einen Karriereschritt in eine Position mit neuen Aufgaben und Verantwortungen.

Das aktuelle Wissen hilft, die aktuellen und zukünftigen Tätigkeiten besser bewältigen zu können. Ein weiterer Nutzen für die Studierenden besteht im Netzwerk, das sich während des Studiums aufbaut.

Wie können die neu erworbenen Kenntnisse eingesetzt werden?

Schon während der Weiterbildung findet der Transfer von der Theorie in die Praxis statt. Die Dozierenden garantieren mit praxisnahen Beispielen den ersten Schritt.

Die Studierenden schreiben parallel zum Unterricht Projektarbeiten und wenden die erlernten Inhalte ganz konkret auf ihre eigene Arbeitssituation an. Bei diesen Arbeiten stehen jeweils kompetente Experten als Betreuer zur Seite. Bei der Masterarbeit werden die beiden Fachbereiche Energie- und Ressourceneffizienz miteinander verknüpft und ihr Zusammenspiel im Unternehmen erkannt. Unternehmen profitieren langfristig von Mitarbeitenden, die den MAS Energie und Ressourceneffizienz absolvieren: Das Wissen bleibt im Unternehmen, fliesst in alle zukünftigen Projekte ein und ermöglicht somit Innovationen.

Kontakt HSR Hochschule für Technik Rapperswil WERZ Institut für Wissen, Energie und Rohstoffe Zug Grafenauweg 4 CH-6300 Zug Telefon + 41 (0) 55 222 41 71

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Bild Setz Architektur

AUS- UND WEITERBILDUNG

Plusenergiegebäude-Konzepte stellen auch Architektinnen und Architekten vor neue Herausforderungen.

Plusenergie-Gebäude und -Areale – Baukonzepte der Zukunft

E

s tönt phantastisch, ist aber kein Märchen: Häuser oder Areale können über das Jahr gerechnet mehr Energie generieren, als für ihren Betrieb notwendig ist. Die Tageskurse des energie-cluster.ch holen die tolle Idee auf den Boden der Realität und stellen die Nähe zur Praxis her. Für Fachleute aus den Bereichen Architektur und Gebäudetechnik aber auch für Verantwortliche auf der Seite der Investoren, von Systemanbietern oder der Behörden ist es fast ein Must, sich das aktuelle Plusenergie-Knowhow anzueignen.

In ihrer Grunddisposition sind Häuser und Areale zwar keine Kraftwerke, doch wenn sich das Notwendige mit dem Nützlichen, potenziell Gewinnbringenden und ökologisch Sinnvollen verbinden lässt, muss das die Aufmerksamkeit wecken.

«Das Plusenergie-Gebäude setzt neue Massstäbe für nachhaltiges Bauen», ist Ruedi Meier, Präsident des energie-cluster.ch überzeugt. Deshalb setzt er alles daran, die Idee und ihre Umsetzung einem breiten Publikum bekannt zu machen. Unter anderem bewirtschaftet der energie-cluster.ch eine Datenbank Plus­

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energie-Gebäude, die auf seiner Website unter Wissenstransfer / Deklarationen abgerufen werden kann. Jedes registrierte Gebäude ist mit den wichtigsten Grundinformationen einschliesslich der Energie-Verbrauchs- und Produktionszahlen dokumentiert. Bei den Kursen des energie-cluster.ch zum Theme Plusenergie-Gebäude und Plusenergie-Arealen geht es dann zur Sache.

am eigenen Gebäude zu produzieren, wird dank Effizienz und sinkenden Kosten immer interessanter», freut sich Professor Urs-Peter Menti, Leiter des Zentrums für Integrale Gebäudetechnik, Hochschule Luzern – Technik & Architektur, in Horw.

Im Einklang mit der Entwicklung Das Plusenergie-Konzept ist gut in die allgemeinen Massnahmen für eine nachhaltigere gebaute Schweiz eingebettet.

Die Kurse des energie-cluster.ch belegen, dass die Zielrichtung den Vorgaben entspricht, welche in aktuellen Regelwerken wie den MuKEn oder dem GEAK aufgeführt sind. Auch der SIA hat das Plusenergie-Gebäude (PEG) inzwischen in eine Normvorlage aufgenommen. Vertreter des Schweizerischen Ingenieur- und Architektenvereins werden den Kursteilnehmenden die aktuelle Norm erläutern.

Integrales Planen und Bauen mit Energieeffizienz nach MuKEn, GEAK und SIA 2031. Modernisierung und Neubau von Dienstleistungs-, Gewerbe- und Wohnbauten.

Ausserdem arbeitet die Zeit momentan für das PEG. «Den Energiebedarf mit erneuerbarer Energie zu decken und diese

Plusenergie-Gebäude Plusenergie-Areale

Nächste Kurse 29. Oktober 2015 in Bern 3. November 2015 in Zürich 17. November 2015 in Basel 18. November 2015 in Luzern 2. Dezember 2015 in St. Gallen Anmeldung http://www.energie-cluster.ch/ecweb5/de/ecweb_site/veranstaltungen/aus-weiterbildung/kurs-peg

AUS- UND WEITERBILDUNG Professor Urs Muntwyler von der BFH Burgdorf teilt diese Meinung: «Mit den tiefen Photovoltaik-Preisen lohnt sich das Plusenergie-Gebäude auch finanziell», zeigt er sich überzeugt.

Lernen und sich austauschen Die Tageskurse Plusenergie-Gebäude / Plusenergie-Areale bieten auch eine

Auf der Website von energie-cluster.ch steht eine Datenbank mit Plusenergie-Gebäuden zur Verfügung. Jedes Projekt wird mit den wichtigsten Kenndaten- und zahlen präsentiert.

Die Tischmessen werden während den Kurspausen rege besucht.

Definition des Begriffs Plusenergie, der sich vom Gebäude auf ganze Areale ausdehnen lässt und dann bei der Bilanzierung die Performance verschiedener, miteinander vernetzten Bauwerken berücksichtigt. Detaillierte realisierte Beispiele, geplant und gemessen sowie der aktuelle Standard der Forschung und Entwicklung werden durch ausgewiesene Fachleute erläutert. Auch die Möglichkeiten, bei Plusenergie-Gebäude- und Plusenergie-Areal-Projekten von Förderprogrammen des Bundes und der Kantone zu profitieren, werden aufgezeigt.

Alle Kurse des energie-cluster.ch sind so organisiert, dass sich auch anregende Möglichkeiten zum Austausch und zum Networking ergeben. Betreute Tischmessen begleiten das Kursprogramm und zeigen aktuelle Innovationen, die Plusenergie-Konzepte unterstützen. Es gibt keine bessere Möglichkeit, sich über das Thema Plusenergie-Gebäude und Plusenergie-Areale kundig zu machen, als den Besuch eines Kurses des energiecluster.ch!

VORSCHAU

Energiespar-Potenzial noch lange nicht ausgeschöpft Im harten Unternehmenswettbewerb sind Energiekosten mehr und mehr ein Thema. Diese machen gerade in energieintensive Firmen trotz der derzeit günstigen Rahmenbedingungen fünf bis zehn Prozent der Bruttowertschöpfung aus. Doch noch nicht überall wird das Energiespar-Potenzial voll ausgeschöpft.

D

ie Schweizer Wirtschaft verfügt über ein hohes Potenzial zur Steigerung der Energieeffizienz. Im Fokus stehen Maschinen und Geräte sowie Gebäude. Wie das Potenzial ausgeschöpft werden kann, ist letztlich eine Frage der Wirtschaftlichkeit und der politischen Rahmenbedingungen. Einen aktuellen Überblick über die politischen und technischen Entwicklungen national aber auch international vermittelt das Europa Forum Luzern vom 16. November 2015.

Denn bei Langfristmassnahmen braucht es verlässliche Investitionsbedingungen. Wer in die Nutzung von erneuerbaren Energien und Energieeffizienz-Massnahmen investiere, müsse die Sicherheit haben, dass es sich lohnt, ist einer der Referenten an der Tagung «Jahrhundertherausforderung Energie», SP-Nationalrat Erich Nussbaumer, Präsident der AEE Suisse, überzeugt.

Best Practice und Pionier in Energieeffizienz Dass Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz keine Gegensätze sind, beweist die Ernst Schweizer AG, Metallbau, Hedingen.

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VR-Präsident Hans-Ruedi Schweizer erläutert das Konzept: «Wir verfolgen seit 1978 eine konsequent auf Effizienz ausgerichtete Energiestrategie. Unser Unternehmen schaffte die Entkoppelung des Energieverbrauchs vom Unternehmenswachstum mit verschiedenen Energieeffizienz-Massnahmen. Den Hebel haben wir unter anderem bei der Infrastruktur, den Anlagen und dem Verhalten der Benutzerinnen und Benutzer angesetzt. 2014

brauchten wir weniger Energie als 1978, obwohl wir Umsatz und Arbeitsplätze verdoppelt haben.»

Neue Technologien als Wegbereiter «Mit neuen Technologien kann immer mehr erneuerbares Gas über die heute schon vorhandenen Erdgasnetze transportiert werden. Diese «Power to Gas» (P2G)-Technologien können auch zur Speicherung und zum Transport von überschüssigem

Europa Forum Luzern – Jahrhundertherausforderung Energie Nationale und internationale Strategien und Konzepte in der Energiefrage stehen im Zentrum des 29. internationalen Europa Forum Luzern im November 2015. Experten wie Christoph Frei, World Energy Council, Oliver Geden, Stiftung Wissenschaft und Politik (SWP) Berlin, Lars Göran Josefsson, ehem. CEO Vattenfall AB, Hans Ruedi Schweizer, Präsident Ernst Schweizer AG, Matthias Sulzer, Dozent für Energieund Gebäudetechnik an der Hochschule Luzern, Kurt Lüscher, CEO Energie 360°, Andreas Züttel, Professor für physikalische Chemie bei EPFL, Eric Nussbaumer, SP-Nationalrat und Präsident AEE Suisse sowie Bundesrätin und Energieministerin Doris Leuthard und Reinhold Mitterlehner, Mitglied Bundesregierung Österreich, diskutieren über Innovationen als Wegbereiter zur sicheren Energieversorgung sowie die schweizerische Energiestrategie im europäischen Umfeld.

VORSCHAU Langfristige Kennzahlen 1978 – 2014

Langfrisitge Kennzahlen 1978–2014 74,4 523,8

114

280

62

7

6,5

1415

1927

5,7

697 544

1978

2014

Umsatz (Mio. CHF teuerungs bereinigt)

1978

2014

MitarbeiterInnen (Vollzeitstellen)

Strom verwendet werden. Damit dienen diese auch der absehbaren Konvergenz der Energienetze.» erläutert Kurt Lüscher, CEO von Energie 360°den Technologiewandel in der Branche. Er ist überzeugt, dass die Digitalisierung der Energiebranche zum Megatrend werde. Diese erfasse sowohl die heute bereits bekannten Prozesse und Produkte, als auch völlig neue Themenkreise. Unter dem Begriff «Smart Energy Services» werdenSmart Home, Smart Mobility oder Smart CityThemen der Energiezukunft sein.

1978

2014

Energiever brauch Strom und Wärme (GWh, Endenergie)

1978

2014

Umweltbelas tungs­ punkte Strom und Wärme (Mio. UBP)

1978

2014

Treibhausgas­Emissio­ nen Strom und Wärme (t CO2­Äquivalente)

1978

2014

Anteil erneuerbarer Energien (% Strom und Wärme)

29. internationales Europa Forum Luzern 16. November 2015 Jahrhundertherausforderung Energie Symposium 10.10 – 17.30 Uhr, inkl. Imbiss und Netzwerk-Apéro CHF 440.00, (Studenten CHF 130.00) Öffentliche Veranstaltung 18.30 – 20.30 Uhr (Eintritt frei, Anmeldung erforderlich) Anmeldung www.europa-forum-luzern.ch

VORSCHAU

Bau + Energie – volle Kraft voraus 14. Schweizer Bau + Energie Messe, 26. – 29. November 2015, BERNEXP Die 14. Schweizer Bau + Energie in Bern ist die einzige Messe, welche sich ausschliesslich mit dem energieeffizienten Bauen und Sanieren befasst. Die 400 Aussteller und das umfassende Kongressprogramm machen diesen Anlass zum unverzichtbaren Treffpunkt im Jahreskalender. In diesem Jahr findet die Bau + Energie Messe zum ersten Mal unter der Leitung der ZT Fachmessen AG statt.

Mit der Schweizer Bauen & Modernisieren in der Messe Zürich hat sich die ZT Fachmessen AG seit über 45 Jahren auf professionelle Baumessen spezialisiert. Die Bau + Energie 2015 in Bern wird im bewährten Konzept weitergeführt, einiges wird jedoch neu. Träger sind wie bisher das Bundesamt für Energie (BFE), Energie­ Schweiz, der Kanton Bern und die Berner Fachhochschule. Neuer starker Partner ist MINERGIE Schweiz, welche mit einem Stand und eigenen Veranstaltungen im Kongress präsent sein wird. Die Beraterstrasse der Kantone säumt wiederum den Eingangsbereich und wird mit zehn neutralen Beratungsstellen besetzt sein.

Im Kompetenzzentrum Verbände, Schulen, Organisationen werden Fragen zu Studien- und Weiterbildungsangeboten beantwortet. Die drei neuen Sonderthemen LED, Kälte-Klima und Industriebau treten als einzelne Messebereiche in Erscheinung. Während den vier Messtagen wird ein umfassendes Kongressprogramm mit rund 40 Veranstaltungen angeboten.

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Höhepunkte im Kongressprogramm Im Kongressprogramm werden durch Experten aus Politik, Forschung und Wirt­schaft wiederum aktuellste Spannungsfelder beleuchtet. So wird das 21. Herbstseminar vom 26. November 2015 unter dem Titel «Neue Siedlungen – mit neuen Anreizsystemen zu mehr Komfort, Energieeffizienz und erneuerbaren Energien» stehen. Messeleiter Marco Biland freut sich: «Wir möchten mit dem diesjährigen Herbstseminar im Vorfeld der Weltklimakonferenz in Paris das Thema der Energieressourcen sowie der optimalen Energienutzung aufgreifen.»

Erstmals organisiert die ZT Fachmessen AG auch in Bern das Forum Architektur.

Die gezielte Fachveranstaltung unter dem Titel «Bauen für das 21. Jahrhundert» wird vom Bundesamt für Energie und EnergieSchweiz getragen. Weitere Veranstaltungen sind vom Messepartner MINERGIE Schweiz zu den Themen Nachhaltiges Bauen, Gesund Bauen und Wohnen geplant. Die diesjährigen Anlässe der Berner

Fachhochschule konzentrieren sich auf die Bereiche Bauerneuerung, Bauen im Bestand, Fenster und Aussentüren. Diese Anlässe finden vermehrt auch im neuen Open Forum innerhalb der Halle statt. Weiter widmet sich ein breites Angebot mit spezifischen Veranstaltungen für Fachleute den Themen Solar, Photo­voltaik, Energiespeicher und Lastmanagement, Gebäudesanierung, Wärmepumpen, Trinkwasser, LED und Heizen mit Holz.

Kontakt www.bau-energie.ch

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Die nächste Ausgabe erscheint Mitte April 2016 Seite 60

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