Das Magazin Ihres Energieversorgers
No 3/2017
Unbeschwertes Leben in Brütten
Seite 8
Versorgungssicherheit: komplexe Aufgabe Seite 16 Beeindruckende Stürme Seite 20
Die
Königsklasse der Heizungen. › nachhaltig › sparsam › leise › standfest › bequem
Matthias Glarner, Schwingerkönig 2016
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Inhaltsverzeichnis No 3/2017
8 4 Spotlights Smartphone ohne Akku, 200 Jahre Velo, Hochhausfassade als Kraftwerk, Energie verbrauch 2016, Zweitleben für Akkus der Post, Tram ohne Schienen, städtische Seilbah nen, Foodwaste, Produktions- und Liefermix, Google-Solarrechner, Volvo wird elektrisch 8 Brütten Die Familie Baltensperger lebt im ersten energieautarken Mehrfamilienhaus der Schweiz. Sie lebt gut mit ihrem Energie budget. Die Erbauer wollen mit dem Haus zeigen, was die Technik schon heute leisten kann. Energienetze wird es dennoch auch in Zukunft brauchen 12 Infografik Energieumwandlung bei einem Wasserkraftwerk und bei einem Muldenkipper: So funktioniert’s
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14 Interview Experte David Volken über den K limawandel und dessen Folgen für die Wasserkraft in der Schweiz 16 Versorgungssicherheit Diverse Strompannen der letzten Zeit lassen aufhorchen. Ein flächen deckender Blackout in der Schweiz ist aber unwahrscheinlich. So steht es wirklich um die Versorgungssicherheit der Schweiz 18 Strooohm! Batterie-Eier tanken 19 Kopfhörer Drahtloses Musikvergnügen: Darauf müssen Sie achten
Titelbild: Daniel Winkler Fotos: Daniel Winkler, Ruben Wyttenbach, zVg Computer Bild
20 Stormchaser Unwetter in der Schweiz und in den USA, beobachtet und fotografiert von sogenannten «Sturmjägern» 22 Preisrätsel Wellness im einmaligen Boutique-Hotel zu gewinnen 23 Galerie Energie Auf der Jagd nach Neutrinos
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Spotlights
SMART OHNE AKKU
Die Frage
?
Warum kann man elektrisiert werden, ohne den Stromleiter zu berühren?
An der Universität Washington sind Forscher daran, das leidige Akkuproblem von Smartphones mit einem ganz neuen Ansatz zu lösen: Sie entwickeln ein radikal neu konzipiertes Mobiltelefon, das ganz ohne Akku auskommt. Es bezieht seine Energie aus Funksignalen oder Licht. Bereits gelingen mit einem Prototyp Skype-Sprachanrufe.
Damit elektrischer Strom fliessen kann, braucht es eine elektrisch leitende Verbindung. Luft ist zwar ein guter Isolator, doch bei sehr hohen Spannungen wird die Luft ionisiert und damit elektrisch leitend: Es gibt – wie bei einem Blitz in einem Gewitter – einen Funkenüberschlag. Ein Beispiel sind die Fahrleitungen der SBB mit einer Spannung von 15 000 Volt – 65-mal mehr als die Spannung im Haushalt. Wer also auf einen Bahnwagen klettert und nur schon in die Nähe der Fahrleitung gerät, läuft Gefahr, einen lebensgefährlichen Stromschlag und massive Verbrennungen zu erleiden und zudem aus vier Metern Höhe auf den Boden geschleudert zu werden. Wollen Sie auch etwas wissen zu einem Energiethema? Senden Sie Ihre Frage an: f rage@strom-zeitschrift.ch
Hochhausfassade liefert Strom
Am 12. Juni 1817 fuhr Karl Freiherr Drais von Sauerbronn erstmals mit seiner von ihm entwickelten zweirädrigen Laufmaschine von Mannheim zum Schwetzinger Relaishaus und zurück. Die Geschwindigkeit betrug 13 bis 15 Kilometer pro Stunde – viermal so schnell wie eine Postkutsche. Das Zweirad brachte damals günstige Mobilität für die Massen, die bislang zu Fuss unterwegs waren. Heute boomen die Elektrofahrräder und entlasten die Umwelt: Gemäss einer Studie des Bundesamts für Energie von 2014 ersetzen 45 Prozent der E-Bike-Kilometer nämlich Autokilometer.
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Der im Juli 2017 eröffnete «Grosspeter Tower» in Basel umfasst 22 Stockwerke und ist 78 Meter hoch. Die gesamte Fassade ist mit Solarmodulen bestückt, die elektrischen Strom produzieren. Doch offensichtlich ist dies nicht – dank Dünnfilm-Solarzellen sieht man der Fassade ihre stromproduzierende Funktion nicht an. Die rund 10 000 Solarmodule haben eine maximale Leistung von 440 Kilowatt. Hinzu kommen 100 Kilowatt von der Solaranlage auf dem Dach. Insgesamt wird eine jährliche Stromproduktion von 260 000 Kilowattstunden erwartet. Damit lässt sich ein Grossteil des Strombedarfs des Bürogebäudes decken.
Fotos: zVg Mark Stone, University of Washington / zVg Burckhardt+Partner AG / iStock
200 Jahre Drahtesel
Erdölbrennstoffe Erdöltreibstoffe Elektrizität Gas Rest
4 %
7 %
18 %
45 %
1980 26 % 698 290 Terajoule
11 %
16 %
14 %
2016 25 %
34 % 854 300 Terajoule
Datenquelle: Bundesamt für Energie
Energieverbrauch 2016 gestiegen Der Endenergieverbrauch der Schweiz ist 2016 gegenüber dem Vorjahr um 1,9 Prozent gestiegen. Ein wichtiger Grund dafür ist die im Vergleich zum Vorjahr kühlere Witterung. Doch auch weil die Wirtschaft und die Bevölkerung gewachsen sind, hat der Verbrauch zugenommen. Vergleicht man den Energieverbrauch von 2016 mit jenem von 1980, fällt die massive Zunahme der Erdöltreibstoffe auf. Bei den Erdölbrennstoffen hingegen ist ein deutlicher Rückgang zu ver zeichnen, nicht nur anteilmässig, sondern auch absolut. Dies widerspiegelt die bessere Wärme isolation des heutigen Gebäudebestands, aber auch den vermehrten Einsatz von Erdgas und elektrischen Wärmepumpen anstelle von Heizöl.
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Spotlights
Google rechnet solar
Ein zweites Leben für alte Akkus
Google lanciert den e igenen Solar rechner in Europa, zusammen mit dem Energieversorger E.On. Mit Google Sunroof können Hausbesitzer ihre Stromeinsparung mit einer Photovoltaik anlage berechnen. Dazu zieht Google für die Berechnungen seine Satellitenbilder heran und bezieht Wetterdaten, Position der Sonne, den Schatten umliegender Häuser und Bäume sowie Neigung und Fläche des Daches mit ein. Energieversorger können den Dienst kostenlos integrieren. google.com/sunroof
Volvos Startschuss Schweizer Postboten sind seit Anfang 2017 nur noch elektrisch unterwegs, meist mit Elektro-Dreirädern. 6300 sind es insgesamt. Doch deren Akkus verlieren mit der Zeit ihre Speicherfähigkeit: Nach rund sieben Jahren beträgt die Kapazität nur noch rund 80 Prozent – zu wenig für den Posteinsatz. Stationär können die Akkus aber weiterhin eingesetzt werden, zum Beispiel als Stromspeicher für Photovoltaikanlagen, damit auch dann Strom zur Verfügung steht, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Seit Anfang 2017 läuft in der Umwelt-Arena in Spreitenbach ein Pilotversuch. Ein Batteriemanagement der Empa, das jeden Akku einzeln überwacht, erlaubt es, die Akkus einzusetzen, ohne sie vorsortieren zu müssen – das spart Kosten.
Albert Einstein anlässlich der Eröffnung der 7. Deutschen Funkausstellung und Phonoschau in Berlin am 22. August 1930
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Auf Asphalt statt auf Schienen Im chinesischen Zhuzhou wurde im Juni 2017 der erste Prototyp einer kostengünstigen Strassenbahn vorgestellt: Sie benötigt weder Schienen noch Fahrleitung. Autonomous Rapid Transit (ART) nennt sich das Tramsystem, das seine Energie aus Batterien bezieht, die bis jetzt eine Reichweite von rund 40 Kilometern ermöglichen. Die Tramkomposition ist mit Sensoren ausgestattet, welche die Fahrbahn erkennen; derzeit benötigt sie aber noch eine auf dem Asphalt aufgemalte Linie. ART soll 2018 marktreif sein.
Fotos: zVg Die Post / zVg Seilbahn Berlin / zVg CRRC
«Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst.»
Schwere Zeiten für Benzin- und Dieselmotoren: Erste Länder haben ein Verbot angekündigt. Und der schwedische Hersteller Volvo plant als erster der traditionellen Autobauer bereits ab 2019 die Umstellung der Produktion auf Elektro- und Hybridmodelle. Ab 2020 zieht VW mit einer neuen Modellpalette nach und will «Weltmarktführer» werden.
Städtische Seilbahnen im Aufschwung? Im April 2017 wurde in Berlin eine urbane Seilbahn eröffnet. Zuerst wird sie Gäste der Internationalen Gartenausstellung transportieren, doch auch danach soll sie als nachhaltiges Nahverkehrsmittel im Einsatz bleiben. In Zürich ist ebenfalls eine Seilbahn im Gespräch: Wie bei der Landesausstellung 1939 und bei der Gartenausstellung 1959 soll sie ab 2020 das untere Seebecken überqueren – bezahlt von der Zürcher Kantonalbank, die damit ihr 150-Jahr-Jubiläum feiern möchte. Daneben gibt es in Zürich noch weitere Ideen für Seilbahnen. Allerdings ist umstritten, ob städtische Seilbahnen eine Entlastung für den öffentlichen Personenverkehr bringen oder «nur» touristische Zwecke befriedigen.
15 %
Geniessbare Lebensmittel machen in der Schweiz 15 Prozent des Gewichts eines durch schnittlichen Kehrichtsacks aus. Hinzu kommen nicht essbare biogene Abfälle wie zum Beispiel Rüstabfälle. Viel Essbares wird heute verschwendet: Ein Drittel der Nah rungsmittel geht zwischen Feld und Teller verloren – sogenannter Foodwaste. Rüstabfälle und nicht essbare Teile wie Knochen zählen nicht dazu. Die Lebensmittelverschwendung in der Schweiz verursacht die gleiche Menge an CO₂-Emissionen wie ein Viertel der Autos hier zulande. Wer Foodwaste vermeidet, verbessert damit also seine persönliche CO₂-Bilanz.
Produktionsmix ist nicht gleich Liefermix In der Schweiz wird Strom zu rund 60 Prozent aus Was serkraft, zu 34 Prozent aus Kernkraft, zu gut 2 Prozent aus fossilen und zu 4 Prozent aus neuen erneuerbaren Ener gien produziert. Das ist also der Schweizer Produktionsmix. An die Schweizer Steckdosen wird aber nicht nur Strom aus Schweizer Produktion geliefert: Wegen des Stromhandels mit dem Ausland stimmt der Produktionsmix nicht mit der durchschnittlichen Zusammensetzung des gelieferten Stroms (Liefermix) überein. Der Strom aus Schweizer Steckdosen stammt zu 58 Prozent aus erneuerbaren Energien (53% Grosswasserkraft, 5% Photovoltaik, Wind, Kleinwasserkraft und Biomasse). 21 Prozent stammen aus Kernenergie und knapp 2 Pro zent aus Abfällen und fossilen Energieträgern. Für 19 Prozent des gelieferten Stroms sind Herkunft und Zu sammensetzung nicht über prüfbar (Daten von 2015).
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Haus des guten Gewissens 8
Fotos: Michael Sieber
Ausgerechnet im beschaulichen, ländlichen Brütten steht ein Zukunftshaus. Es kommt ohne öffentliches Energienetz aus. Wie es sich darin lebt. Und was sich die Erbauer gedacht haben.
Hochsommer. 32 Grad lasten auf den Dächern, fünfzehn Busminuten von Winterthur entfernt. Die Fassade des anthrazitfarbenen Hauses am Dorfausgang von Brütten schimmert matt in der Sonne; die Jalousien sind unten. Das Haus reagiert auf das Wetter, schützt seine Bewohner. Rahel Baltensperger, 34, rüstet Rüebli. Noel hilft. Elia krabbelt. Und Ehemann Lukas telefoniert. «Wir sind sehr glücklich hier», sagt die Teamleiterin Spitex. Die Familie lebt seit über einem Jahr im ersten energieautarken Mehrfamilienhaus der Welt. Es verfügt über keine externen Energieanschlüsse, sondern produziert Wärme und Strom selbst. Überschüsse werden laufend gespeichert und nach Bedarf abgerufen. Das funktioniert. Die Technik ist nie ausgefallen, hat sogar im sehr kalten Januar 2017 die 21 Grad gewährleistet, die für ein Wohl gefühl nötig sind. Rahel Baltensperger und ihr Mann waren nie besonders ökologisch fixiert, gehörten nie der Wolle-Bast-Fraktion an, wollten Energiebewusstsein ganz pragmatisch im Alltag umsetzen. Nicht leicht, wenn die ständige Verfügbarkeit von warmem Wasser und Strom aus dem Netz den Elan lähmt: Man dreht einfach mal auf. «Seit unserem Einzug leben wir viel bewusster», sagt Lukas Baltensperger, der die Stube betritt und Noel in die Arme nimmt, der geradewegs auf ihn zugestürzt ist. «Papi! Papi!» Der Optikermeis-
1 Elia Baltensperger wächst in eine
energieeffiziente und nachhaltige Zukunft hinein.
2 Lukas Baltensperger und seine Frau Rahel erhalten keine Energie rechnung. * kWpeak bezeichnet die maximale elektrische Leistung von Solarmodulen unter Standardbedingungen («Nennwert»).
ter stammt aus Brütten, wollte mit seiner Familie zu seinen Wurzeln zurückkehren und war neugierig auf das energieautarke Konzept. Darum bewarb er sich um die Wohnung. Mit einem grossen Vertrauen, «die Ingenieure wissen doch, was sie tun». Und wie.
Ein ausgeklügeltes Energiesystem Hinter dem energieautarken Haus stecken Walter Schmid, Verwaltungsratspräsident der Umwelt-Arena, und sein Sohn, Architekt René Schmid. Sie haben schon die Umwelt-Arena in Spreitenbach zusammen gebaut (Interview auf Seite 11). In das Projekt sind alle Erkenntnisse und Technologien eingeflossen, die derzeit zur Verfügung stehen. Im Untergrund und im Technikraum in der Tiefgarage steht denn auch alles an Equipment, was der Energieeffizienzmarkt hergibt: eine Erdsonde, ein thermischer Langzeitspeicher, eine Wärmepumpe, verschiedene Batteriespeicher unterschiedlicher Kapazitäten, ein Wasserstofftank, ein Elektrolyseur, eine Brennstoffzelle sowie eine Reihe Wechselrichter. Herzstück ist aber sicher die Photovol taik-(PV-)Anlage, die Dach und sämtliche Fassaden umfasst; die Modulfläche beträgt knapp 1000 m2. Die Gesamtleistung der Anlage beträgt 126,5 kWpeak*, den Ertrag beziffern die Hausbesitzer auf 90 000 bis 105 000 kWh. Eine PV-Anlage, die mit mehreren Kurz- und Langzeitspeichern kombiniert ist: «Das System besteht aus Standardkomponenten, die sorgfältig ausgewählt und aufeinander abgestimmt sind», sagt Architekt René Schmid. Das Haus beweist, dass die Energie autarkie, also die Unabhängigkeit von einem zuliefernden Energienetz, technisch möglich ist. Eine Sommersonnenstunde reicht, um den Strombedarf des Hauses
2
Eine Stunde Sonne im Sommer reicht für einen Tag Energie für das gesamte Gebäude. Mit der überschüssigen Energie aus den restlichen Sonnenstunden des Tages werden die Kurz- und die Lang zeitspeicher gefüllt. Zudem stehen den Bewohnern ein Elektro- und ein Biogas auto zur Verfügung.
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fügung, betrieben mit Biogas aus Rüstabfällen und Strom aus dem Haus.
Photovoltaik: > Dach: 79,5 kWpeak mit 512 m2 Modulfläche
Kontrolle behalten
> Fassade: 46,95 kWpeak mit 470 m2 Modulfläche und aller Familien einen Tag lang sicherzustellen. Im ersten Betriebsjahr zeigte sich eine Lücke von 10 Prozent, die mit Wasserstoffspeicherung gefüllt wurde.
Verhalten angepasst
1
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Rahel Baltensperger legt das Rüstmesser zur Seite, wäscht sich die Hände. Sohn Noel klettert vom Stuhl und will jetzt ein Puzzle zusammensetzen. Sie schaltet das Mediapad an, das in die Wand des Korridors eingelassen ist. Der aktuelle Verbrauchsbalken liegt im grünen Bereich. Sie lächelt. «Die Visualisierung hat mir bei der Umstellung sehr geholfen.» Die Umstellung: Den Bewohnern steht ein Energiebudget von 2200 kWh pro Wohnung und Jahr zur Verfügung, inklusive Wäsche und Trockner. Die bewusste Reduktion des Verbrauchs ist ein wichtiger Baustein der Energieautarkie. Ganz ohne sanften Druck geht das jedoch nicht: Wer Ende Monat sein Budget überzogen hat, bezahlt für die zu viel bezogene Energie. Kein Problem für die Baltens pergers. «Übers Jahr gerechnet sind wir im Grünen», sagt Lukas Baltensperger. Nur einmal, im besagten kalten Winter, hätten sie deutlich zu viel verbraucht. Rahel Baltensperger hat sich deshalb ein anderes Verhalten beim Waschen angewöhnt und verzichtet meist auf den 60-Grad-Waschgang. «Und Duschen dauert weniger lang – ich sehe ja, wie viele Liter ich brauche.» Installiert ist die energieeffiziente Joulia-Dusche. Sie reduziert dank Wärmerückgewinnung den Energiebedarf um ein Drittel. Mit dem Einzug ins Haus konnte die Familie ihren CO2-Fussabdruck auch anders verkleinern: Aus zwei Autos wurde eines, denn den Bewohnern stehen in der Tiefgarage ein Biogas- und ein Elektroauto zur Ver-
«Die Technik ist fantastisch», sagt Lukas Baltensperger. Dazu gehört nebst höchst effizienten Küchen- und Waschmaschinen auch das Gebäudeleitsystem für Licht und Storen. Die Belüftung reguliert sich je nach CO2-Anteil in der Luft. Befindet sich niemand im Raum, läuft sie auf dem Minimum. Und für den Tischgrill mit Freunden kann der Gastgeber sie wie jedes andere System übersteuern. Den Baltenspergers ist es wichtig, die Kontrolle über die Technik behalten zu können und dass jemand kommt, wenn etwas nicht funktionieren sollte. Bisher war das nur einmal der Fall: Ein Filter musste ausgetauscht werden. Im Zukunftshaus in Brütten muss niemand ein schlechtes Gewissen haben, nicht einmal beim Liftfahren. Der Lift erzeugt mit integrierter Rekuperation je nach Belegung mehr oder weniger Strom, der in einer Batterie zwischengespeichert wird. Elia interessiert das nicht besonders. Ihn ziehen ganz gewöhnliche Treppen magisch an. Fröhlich nimmt er auf allen Vieren ein paar Stufen. Sein Vater holt ihn ein, nimmt ihn in den Arm, während sich Noel an seinem Bein festklammert. Es ist angenehm kühl in der Wohnung. Das Haus entzieht dem Sommer die Wärme und lagert sie in einem Wassertank ein. Die Familie Baltensperger ist glücklich im Haus, das nur über einen Anschluss verfügt: an die Zukunft. Text: Bruno Habegger
1 Effiziente Mobilität inbegriffen. 2 Im Sommer kühl, im Winter beheizt mit der im Sommer gespeicherten Wärme.
3 Sie achten auf ihr Energiebudget, verzichten aber auf nichts.
4 Fröhlicher Elia: Das Mehrfamilienhaus von Brütten zeigt, dass eine energieeffiziente Zukunft möglich ist.
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Walter und René Schmid, die Erbauer des energieautarken Mehrfamilienhauses von Brütten, über ihre Motive – und warum es Energienetze trotzdem noch braucht.
«Eine Symbiose aus Technik und Komfort» Werden die Bewohner Ihres Hauses in Brütten ihre Energieanschlüsse nie vermissen? Walter Schmid: Das Haus verfügt über alle heute lieferbaren Systeme, die genau das verhindern. Sein Geheimnis liegt darin, dass alle Komponenten ideal aufeinander abgestimmt sind. Das Haus ist ein Puzzle der Energieeffizienz. Alles fängt
aber mit der Reduktion des Verbrauchs der Mieter um etwa die Hälfte an. Das gelingt ganz ohne Komforteinbusse. René Schmid: Grundlage ist die leistungsfähige Photovoltaikanlage mit Modulen, die sämtliche Fassadenflächen und das Dach abdecken. Sie liefert die Grundenergie und genügend wertvollen Strom im Winter. Die Module
haben mit Sandstrahlen ihre matte Charakteristik erhalten – wichtig für die Akzeptanz bei Behörden und Bevölkerung. Warum haben Sie das energieautarke Haus gebaut? Walter Schmid: Um zu be weisen, dass die Energie strategie 2050 schon heute funktioniert. Dafür muss man Energiesysteme kreieren: Das Zusammenspiel der Komponenten ist viel wichtiger als eine einzelne Technologie. René Schmid: Uns fasziniert die Symbiose von Architektur und Technik. Es ist unser Ziel, gute Gestaltung, Nachhaltigkeit und Komfort auf einen Nenner zu bringen. Je mehr Investoren und Bauherren neben den Inves
titionskosten auch die zukünftigen Energiekosten eines Gebäudes beachten, desto mehr energieeffiziente Gebäude können realisiert werden. Braucht es in Zukunft noch Energieversorger? René Schmid: Schon wegen unserer älteren Bausubstanz müssen wir in der Schweiz immer wieder auf ein Netz zurückgreifen. Walter Schmid: Die Kosten einer dezentralen Versorgung mit Wasserstoff werden zu hoch sein. Man wird auch künftig einen Stromanschluss für die fehlenden 10 Prozent benötigen. Führungen und Modell des Brütten-Hauses: umweltarena.ch
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Infografik
Eine hoch gelegene Masse enthält mehr Energie als eine tiefer liegende. Das gilt für Wasser in einem Stausee ebenso wie für ein Baufahrzeug in einem Steinbruch. Wir erklären, wie sich so Energie gewinnen lässt.
Ein Muldenkipper als Kraftwerk Text: Alexander Jacobi
Stausee Lageenergie/ potenzielle Energie Energie aufgrund der Höhenlage Das Wasser in einem Stausee enthält aufgrund seiner Lage im Schwerefeld der Erde Energie, die sogenannte Lageenergie oder potenzielle Energie.
Energieumwandlung Staumauer
Fliesst das Wasser aus dem Stausee abwärts, verwandelt sich die Lageenergie in Bewegungsenergie (kinetische Energie). Diese nimmt zu, je weiter abwärts das Wasser fliesst. Wird das schnellfliessende Wasser auf eine Turbine gelenkt, überträgt sich die Bewegungsenergie vom Wasser auf die Turbine und ver setzt sie in Drehung. Die Turbine ihrerseits überträgt ihre Bewegungsenergie auf einen Generator, der diese in eine weitere Energieform – in elektrischen Strom – umwandelt. Druckleitung
Stromnetz Transformator
Generator Turbine
Strom aus Wasserkraft in der Schweiz Alle Speicherseen der Schweiz zusammen haben einen Energieinhalt von 8800 Mio. Kilowattstunden, also 8,8 Terawattstunden (TWh). Zum Vergleich: Der jährliche Strom verbrauch der Schweiz lag 2016 bei 58 TWh, die Stromerzeugung bei 62 TWh. Davon lieferten die Speicherkraftwerke 20 TWh (32 %). Die Speicherseen ermöglichen die Verlagerung sommerlicher Produktionsüberschüsse in den Winter. Am Beispiel des hydrologischen Jahrs 2015/2016 heisst das Folgendes: Während das Verhältnis von Sommerniederschlägen zu Winterniederschlägen 76 : 24 betrug, lag das Verhältnis der Stromproduktion von Sommer zu Winter bei 58 : 42.
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Stromerzeugung in der Schweiz (2016)
20 TWh (32 %) lieferten im Jahr 2016 die Speicherkraftwerke
62 TWh
Muldenkipper Lageenergie/ potenzielle Energie
+ 65 t Gestein
Ab
wä
rts
Energie aufgrund der Höhenlage Ein Muldenkipper mit 45 Tonnen Leergewicht hat die Aufgabe, Gestein aus einem Steinbruch zu einer 200 Meter tiefer gelegenen Förderanlage zu bringen. Pro Fahrt kann er 65 Tonnen Gestein laden. Analog zum Wasser im Stausee enthält er potenzielle Energie.
110 t
45 t Energieverbrauch
Bei seiner Abwärtsfahrt muss der Muldenkipper mit seinem Gesamtgewicht von 110 Tonnen immer stark bremsen. Er tut dies, indem er mit der Bewegungsenergie, die er aus seiner Lageenergie gewinnt, einen eingebauten Generator antreibt. Den entstehenden Strom speichert er in einer Batterie.
Wenn der Muldenkipper leer wieder hinauffährt, nutzt er den in den Batterien gespeicherten Strom für seinen Elektroantrieb.
Au
fw
är
ts
Energieumwandlung
Plus-Energie-Fahrzeug Da der Muldenkipper beim Hinauffahren viel leichter ist als bei der Talfahrt, verbraucht er für die Bergfahrt weniger Strom, als er bei der Talfahrt produziert. Der Stromüberschuss wird ebenfalls in der Batterie gespeichert und nach Arbeits schluss ins Stromnetz eingespeist.
Stromüberschuss ins Stromnetz
Weltgrösstes elektrisches Fahrzeug Im Auftrag der Zementfabrik Ciments Vigier SA aus Péry im Berner Jura ist das weltgrösste elektrisch angetriebene Fahrzeug entstanden: ein Muldenkipper, der ab Herbst 2017 im Steinbruch La Tscharner im Einsatz ist. Am Bau beteiligt sind der Baumaschinenhersteller Kuhn Schweiz AG, der Batterielieferant Lithium Storage GmbH, Illnau, die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa, die Berner Fachhochschule und die Interstaatliche Hochschule für Technik, Buchs. Zudem gewährte das Bundesamt für Energie einen Förderbeitrag. Basis des Elektrofahrzeugs ist ein sonst dieselbetriebener Muldenkipper von Komatsu. Das Fahrzeug braucht weder Strom noch Dieselöl und v ermeidet
dadurch gegenüber einem Fahrzeug mit Dieselbetrieb je nach Auslastung pro Jahr einen CO2-Ausstoss von 130 bis 260 Tonnen. Voll beladen, gewinnt der Muldenkipper bei einer Talfahrt 40 Kilowattstunden (kWh) Strom. Diese werden in der Lithiumbatterie, die eine Kapazität von 700 kWh hat, gespeichert. Bei der Leerfahrt den Berg hinauf werden 30 kWh Strom verbraucht. Nach einer Arbeitsschicht mit rund zwanzig Fahrten sind folglich zusätzliche 200 kWh in der Batterie gespeichert. Dieser Stromüberschuss kann nachts ins Stromnetz eingespeist werden. Der Muldenkipper ist damit ein Plus-Energie-Fahrzeug, das heisst, er liefert aufgrund seiner speziellen Betriebsweise mehr Energie, als er verbraucht.
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Illustration: Pia Bublies
edumper.ch
Hydrologe David Volken sieht im Klimawandel eine Chance für die Schweiz und ihre Energieversorgung – wenn die Schweiz genügend in die Anpassung an ein wärmeres Klima und eine damit verbundene andere Wasserverteilung investiert.
«Die Gletscher sind nicht mehr zu retten» Zur Person
David Volken ist promovierter Naturwissenschafter ETH. Er arbeitet als Hydrologe beim Bundesamt für Umwelt in Bern.
Was denn? Das veränderte Klima und der neue Wasserhaushalt der Schweiz dürften die Bedeutung der Wasserkraft im Produktionsmix der Schweiz verändern, der sich stärker diversifizieren muss. Es wird auch mehr Kraftwerke brauchen.
Foto: Ruben Wyttenbach
Ist er nun Tatsache, der Klimawandel? Er ist. Das Klima hat sich noch nie so schnell verändert. Aus den Daten ist klar erkennbar, dass es in der Schweiz bis zum Ende des Jahrhunderts um zwei bis vier Grad wärmer sein wird. Die Schneefallgrenze wird sich um 500 Meter nach oben verschieben. Es regnet mehr, als es schneit. Es liegt immer weniger Schnee, der Gletscher schützt, Wasser bindet und es langsam abgibt. Das Wasser fliesst schneller ab. Die Vegetation treibt immer früher aus, die rund 1000 Gletscher der Schweiz gehen unaufhörlich zurück. Was geht uns das an? Sonnenbrille auf und T-Shirt anziehen. Kein Problem. Der ganze Wasserhaushalt der Schweiz verändert sich. Trockene und intensive Hochwasserperioden wechseln sich ab. Der Schwund der Gletscher wird in einer
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ersten Phase zu mehr Wasser in den Flüssen führen, in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts jedoch zu einer Abnahme. Das führt zu zahlreichen Kettenreaktionen. Schiffe können nicht mehr beladen werden wie heute. Das macht die Wasserstrasse nach Rotterdam weniger rentabel. Neue Gefahren entstehen. Grundwasserpegel sinken. Und die Eisgebirge verwandeln sich in Steingebirge. Sind die Wasserkraftwerke der Schweiz gefährdet? Sie werden eine Zeit lang sogar profi tieren und mehr Wasser turbinieren können. Danach wird es allerdings einen starken Rückgang geben. Die Energieversorger müssen sich schon heute darauf vorbereiten. Die Energiestrategie 2050 in Ehren. Wir sollten jetzt diskutieren, was danach kommt.
Sind die Gletscher noch zu retten? Nein. Ende des Jahrhunderts werden wir nur noch kümmerliche Reste sehen. Die Alpen werden sich massiv verändern. Es werden mehr als 500 neue Gletscherseen entstehen, die sich unter Umständen für ein neues Tourismusmarketing oder die Energiespeicherung nutzen lassen. Aber die meisten Gletscher, die sind verloren. Mit den erwähnten Folgen, dem neuen Wasserhaushalt der Schweiz. Sehen Sie neue Chancen? Wichtig ist, mit verschiedenen Massnahmen die Klimaziele zu erreichen, die Erwärmung auf zwei Grad zu reduzieren. So mildern wir die Folgen und die Kosten der Anpassung. Wir alle werden uns anpassen müssen. Auch die Energieversorger. Ich bin optimistisch. Die Wasserkraft wird nach dem Wasserrückgang eine Renaissance erleben, sofern die Energiewirtschaft heute ihre Hausaufgaben erledigt. Interview: Bruno Habegger
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Ein Leben ohne Strom ist unvorstellbar. Lokale Störungen haben die Versorger im Griff. Und gegen den grossen Stromausfall ist die Schweiz gut gewappnet.
Kein Grund zum Schwarzmalen
KOMMUNIKATION
BLACKOUT
LANDWIRTSCHAFT
HAUSHALT
WIRTSCHAFT ÖFFENTLICHER RAUM
GESUNDHEITS WESEN VERKEHR
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Illustration: Jörg Fassmann
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Schwächelt unser Stromnetz? Darauf lassen zumindest die gehäuften Medienberichte über Stromausfälle im Verteilnetz schliessen. Tatsächlich gingen in der Schweiz in jüngster Zeit mehrmals die Lichter aus. Von sich reden machte etwa der Totalausfall des Zürcher Tramnetzes im Mai 2017. Schuld an der Panne war ein Blitzeinschlag in eine Hochspannungsleitung. Knapp drei Stunden später waren alle Stationen wieder am Netz. «Versorgungsunterbrechungen können auftreten», sagt Michael Bhend von der Eidgenössischen Elektrizitätskommission (ElCom). Er verneint aber, dass Störungen am Stromnetz zugenommen hätten. Im Gegenteil: «Die Versorgungsqualität in der Schweiz hat sich über die letzten fünf Jahre weiter verbessert.» Den Grund für die gehäufte Berichterstattung sieht er vor allem darin, dass in grossen Städten die Stromunterbrechungen aufgrund der räumlichen Nähe zu den Medienhäusern stärker wahrgenommen würden. Während in ländlichen Regionen, in denen es mehr Freileitungen gibt, Naturereignisse wie Blitzeinschläge oder umstürzende Bäume zu den Hauptursachen für Stromausfälle gehören, sind in städtischer Umgebung eher Bauarbeiten der Auslöser. «Solche Unterbrüche dauern im Durchschnitt 19 Minuten», sagt Michael Bhend. Womit wir im internationalen Vergleich einen Spitzenplatz belegen.
sicherzustellen, damit genügend Strom über die Grenzleitungen fliessen kann. Droht also ein «Blackout»? 2005 fiel das gesamte Schweizer Schienennetz aufgrund einer Strompanne aus, und Hunderttausende Pendler und Pendlerinnen sassen in den sommerlich überhitzten Zügen fest. Das Problem war nach ein paar Stunden behoben – der Schaden für die SBB aber ging in die Millionen. Das Thema «Blackout» wurde zum immer wiederkehrenden Medienhype: kein Licht mehr, kein Handy, kein Internet, keine Heizung, kein Bancomat, keine Tankstelle, kein öffentlicher Verkehr während mehrerer Tage. Aufzüge würden einfach steckenbleiben, die Toilettenspülung aufhören zu funktionieren, die medizinische und pharmazeutische Versorgung würde innert einer Woche zusammenbrechen. So das Schreckensszenario.
Kleines Restrisiko
Einen grossflächigen Stromausfall erachtet Swissgrid als unwahrscheinlich, Ausfälle für einzelne Regionen seien aber durchaus möglich. So steigen die Herausforderungen für einen sicheren Netzbetrieb an. Mit zunehmendem Stromaustausch über die Grenzen und fluktuierender Einspeisung erneuerbarer Energie nehmen auch Netzbelastungen und Engpässe zu. «Die Schweiz verfügt über ein engmaschiges Netz, die grossen Regionen sind mehrfach abgesichert», so Paul Niggli. Die sogenannte «n minus 1»-Regel stellt sicher, dass Zunehmende der Ausfall eines Netzelements nicht Importabhängigkeit «Die Schweiz hat eines der zuverläs- zur Überlastung eines anderen Netzelesigsten Stromnetze der Welt», bestätigt ments und damit nicht zu einem unkonauch Paul Niggli, Leiter Krisenmanage- trollierbaren Kaskadeneffekt führt. ment bei Swissgrid. Er gibt aber zu be- Ein Restrisiko bleibt aber. Weiträumige denken: «Damit das so bleibt, braucht es Naturereignisse wie Überschwemmuneine Modernisierung des Übertragungs- gen oder Erdbeben etwa. «Im Ernstfall netzes, denn bereits heute bestehen ist es unsere wichtigste Aufgabe, dafür strukturelle Engpässe.» 2019 geht zu- zu sorgen, dass der Strom so schnell wie dem das Kernkraftwerk Mühleberg vom möglich wieder fliesst», so Paul Niggli. Netz. Mit dem etappenweisen Atomaus- Das entsprechende Verfahren für den stieg im Rahmen der Energiestrategie Wiederaufbau des Netzes nennt sich 2050 sinkt mittelfristig der Eigenver- Schwarzstart. Die vier schwarzstartfäsorgungsgrad, und die Importabhängig- higen Kraftwerke der Schweiz können keit steigt. Schon jetzt ist die Schweiz Strom zum Hochfahren selber erzeugen. im Winter auf Stromimporte aus dem So werden erst kleine, erleuchtete Inseln Ausland angewiesen. Eine enge Koopera geschaffen, die dann nach und nach zu tion mit Übertragungsnetzbetreibern in einem funktionierenden Netz zusamden Nachbarländern ist notwendig, um mengeschaltet werden können. Text: Christine Spirig die entsprechenden Importkapazitäten
Damit Sie nicht der Schlag trifft Elektrischer Strom im Haushalt kann bei unsachgemässem Umgang gefährlich sein. Dazu einige Tipps und Hinweise: > Überlassen Sie Arbeiten an elektri schen Installationen Fachleuten. > Verwenden Sie keine am Stromnetz an geschlossenen Geräte in der Bade wanne (z. B. Föhn, Heizlüfter). Batterie betriebene Geräte hingegen sind ungefährlich. > Verwenden Sie – vor allem in Nass räumen und im Aussenbereich (Garten, Balkon, Terrasse) – sogenannte Fehler stromschutzschalter (abgekürzt FI oder RCD) zwischen Steckdose und Elektrogerät, sofern die Steckdose bzw. die Elektroinstallation nicht be reits mit einem Fehlerstromschutz versehen ist. > Auch ein FI-Schalter gewährleistet keinen hundertprozentigen Schutz ge gen elektrische Schläge. > Lassen Sie defekte Elektrogeräte, Steckdosen, Lichtschalter und Kabel unverzüglich von Fachleuten reparieren. > Ziehen Sie den Netzstecker, bevor Sie ein Leuchtmittel wechseln. Bei fest installierten Leuchten müssen Sie die Sicherung herausschrauben bzw. den Leitungsschutzschalter auf null stellen.
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Strooohm!
Batteriehaltung
Illustration: Stephan Schmitz
Die Idee: smarte Batteriezellen, die in Flüssigkeit schwimmen und sich je nach Lage und Strombedarf automatisch zu einem grösseren Gebilde zusammenschliessen. Leere Zellen werden einfach aus dem Tank gesogen. Die finnisch-amerikanische Tanktwo will mit der sogenannten «String Cell Battery» das Aufladen von Elektrofahrzeugen beschleunigen. Der Tank wird nur gerade so weit gefüllt wie nötig. Das spart auf kürzeren Distanzen Gewicht. tanktwo.com
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Kopfhörer ohne Kabel sind der letzte Schrei. Wir zeigen Ihnen eine aktuelle Auswahl – und worauf es wirklich ankommt.
Freie Musik Text: Bruno Habegger
Herzschlag Jabra Elite Sport (In-Ear) 269.– Misst die Herzfrequenz im Ohr und wirkt als Fitnesscoach. Der Akku hat einen Lauf von rund 3 Stunden. jabra.com
Sinfoniker Bose QuietComfort 35 (Over-Ear) 339.– Bis zu 20 Stunden soll der Akku halten. Der Kopfhörer filtert Umgebungsgeräusche heraus. bose.ch
Kracher Marshall Major II (On-Ear) 139.– Der Hersteller von Gitarrenverstärkern hat einen Kopfhörer für Rockfans gebaut. Der Akku hält 30 Stunden. marshallheadphones.com
Foto: zVg Computer Bild
Soundtrack
Bluetooth-Kopfhörer sind praktisch. Keine Kabel mehr, in denen man sich verheddert. Sie sitzen unscheinbar im Ohr, oder man steckt seinen Kopf in einen muschelförmigen Konzertsaal. Konzert? Da schütteln die Puristen den Kopf. Per Funk – das ist die Technologie «Bluetooth» – kann Musik nur komprimiert übertragen werden. Musik, die bereits auf dem Abspielgerät verdichtet worden ist. Trotzdem sind renommierte Hersteller wie Bose, Sennheiser, Marshall oder AKG mit eigenen Geräten dabei. Die Kernfrage vor dem Kauf: Wie gut soll der Sound sein? Je grösser, desto besser der Kopfhörer – aufliegend oder über das Ohr gestülpt. Wer es klein und leicht mag – also InEar, im Ohr –, riskiert aus technischen Gründen eine geringere Qualität. Ausserdem verrutschen die Ohrstöpsel gerne, was die Soundqualität verringert. Deshalb gilt für alle Kopfhörer unbedingt, sie vor dem Kauf anzuprobieren.
Sennheiser Momentum In-Ear Wireless 219.– Ein sportlicher Kopfhörer mit leder bezogenem Nackenbügel. Darin steckt die Fernbedienung. Der Akku hält 10 Stunden durch. sennheiser.ch
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Wetterextreme nehmen zu. Tornados und «Superzellen» sind ein aufwendiges und nicht ganz ungefährliches Hobby von sogenannten «Stormchasern».
Stürme der Leidenschaft
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Katie, Oklahoma, USA. 9. Mai 2016. Die kleine Gemeinde wird von einem schweren Tornado hart getroffen. Dieses und das Bild unten aus Colorado stammen von Stormchaser Mike Olbinski.
Nach dem Sturm. Mammatus wolken hängen unter einer Gewitterwolke und sind die Vor boten eines zunehmend sta bileren Wetters.
Lamar, Colorado, USA. Eine Monster-Superzelle kreuzt den Highway 385. Magisch, ihr blau-grünes Inneres.
Kerzers, Berner Seeland, Schweiz. 29. Juni 2016 um 01.36 Uhr. Nicht ganz so dramatisch wie in den USA. Dennoch eindrücklich, das Bild von Stormchaser Dominic Kurz aus Kandersteg. Erst entstand ein starkes Gewitter in der Region Bern, das dann als Superzelle über das Seeland bis an den Bodensee zog.
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Fotos: Alamy / Dominic Kurz / Mike Olbinski
Schlechtes Wetter löst bei Stormchasern den Jagdtrieb aus. Sie sind aber mehr Beobachter von Stürmen als «Jäger». Und sehr vorsichtig: Wie nahe kann ich herangehen, ohne mich zu gefährden? Und von wo aus schiesse ich die besten Bilder? Die Antwort fliegt oft mit dem Wind davon. Oder geht im Lärm der Blitze unter. In der Schweiz bilden Stormchaser eine kleine Szene, die meisten schlagen mit ihren Bildern und Daten auf sturmforum.ch nieder. Sie dokumentieren Wetterextreme, die laut Experten auch hierzulande immer häufiger auftreten werden. Die ersten «Jäger» waren in den USA schon in den 50er-Jahren des letzten Jahrhunderts in der sogenannten «Tornado Alley» hinter den Wirbelstürmen her. Bei uns wurden die Stormchaser durch den Holly woodstreifen «Twister» (1996) richtig bekannt. Text: Bruno Habegger
Preisrätsel
Mitmachen und gewinnen! Denkergebnis Ort im Kanton Uri
Hartgummischeibe für ein Schlagspiel
ArchitekFahrzeug- tenbund luftWinterreifen sportgerät
griech. Weichkäse sein (frz.)
Felswand, Felsabhang Inhaltslosigkeit EDV-Gerät (Abk.)
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zerbrochen, defekt, entzwei
Kleidung, Anzug
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Futterpflanze Architekt † (Antoni)
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eingeschriebener Brief
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15 abgesonderte Glaubensgruppe
Diagramm der Hirnströme (Abk.) Heilbad am Genfersee (...-lesBains)
französ. unbestimmter Artikel
Tierkadaver Nichteisen (Abk.)
Golfverband (Abk.) Depeschenagentur
5
arabischer Fürstentitel
Drei Übernachtungen im Maya Boutique Hotel (von Sonntag bis Freitag). Entspannen in Nax Mont-Noble unweit von Sion. Zum Preis gehört eine Stunde in der skandinavischen Fass-Sauna (Bild). Gästen, die per ÖV anreisen, steht ein Elektroauto zur Verfügung. Das Mobility-Konzept des komplett aus Strohballen gebauten Hotels hat 2016 einen «Worldwide Hospitality Award» erhalten. de.maya-boutique-hotel.ch sprechbegabter südasiat. Vogel
eins (englisch) Hausveränderung zu keiner Zeit akadem. Landwirt
Motorfahrzeug
Rhätische Bahn (Abk.)
Tor, Treffer
sehr wichtig, hervorragend
Das Lösungswort des letzten Preisrätsels lautete: «ENERGIESPEICHER» Wir gratulieren den Gewinnerinnen:
Rockmusiker † (Steve) Direktor (Abk.)
chem. Z. f. Natrium fröhlich, heiter (frz.)
Rote Rübe
9 Präposition
Ihr Feedback freut uns.
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Blechblasinstrument
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1. Preis Elsbeth Gujon, Trin Mulin: Beliani Loungeset MILANO 2. Preis Rosa Marti, Mülchi: Koffer Samsonite Lite Cube DLX von koffer.ch
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Stadt am Zürichsee
Schreiben Sie uns Ihre Meinung: Infel AG, Redaktion «Strom», Postfach, 8021 Zürich redaktion@strom-zeitschrift.ch
und (engl.)
Wasserleitung
4 Das Lösungswort
Erziehungsdirektorenkonferenz (Abk.)
MAYA BOUTIQUE HOTEL
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japanische Währung
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1. Preis im Wert von CHF 700.–
Streckung
Teilnahmeschluss 9. Oktober 2017
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2. Preis im Wert von CHF 269.–
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Impressum 94. Jg. | Erscheint vierteljährlich | Heft 3, 22. September 2017 | ISSN-1421-6698 | Verlag, Konzept und Redaktion: Infel AG; Redaktion: Bruno Habegger (Leitung), Alexander Jacobi, Paul Drzimalla; Art Director: Jörg Fassmann; Layout: Flurina Frei | Druckpartner: Outbox AG | Anzeigen: Daniela Bahnmüller, db@verlagsberatung.ch |
JABRA ELITE SPORT
Sound zum Joggen und Fitnesscoach inklusive: Der drahtlose, wasserabweisende WirelessKopfhörer misst laufend den Puls und erhebt via App (iOS, Android) die Fitnessdaten. Sein Akku hält drei Stunden durch. Unterwegs lässt er sich mithilfe der mobilen Ladestation zweimal aufladen. Das ergibt neun Stunden Laufzeit. jabra.com.de
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klimaneutral natureOffice.com | DE-000-000000
gedruckt
Fotos: zVg Jabra / zVg Maya Boutique Hotel
Delaware (Abk.) Rappen (Abk.)
Buchungsunterlage
Drei Möglichkeiten, wie Sie mitmachen können: 1. Rufen Sie an unter Telefon 0901 908 118 (1 Franken pro Anruf) und sagen Sie nach dem Signalton das Lösungswort, Name und Adresse. 2. Senden Sie uns eine Postkarte mit der Lösung an Infel AG, «Strom»-Preisrätsel, Postfach, 8099 Zürich. 3. Geben Sie das Lösungswort online ein: strom-preisraetsel.ch
Galerie Energie
Neutrino-Jäger
Foto: zVg Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo
«Super-Kamiokande» jagt seit 1996 Neutrinos. «Geisterteilchen» nennt man sie, die Bestandteile von Atomen. Sie sind überall und rasen durch alles hindurch. Selbst der Mensch strahlt sie ab. Mit der Anlage «Super-Kamiokande» haben Forscher nachgewiesen, dass Neutrinos eine Masse haben. Die Anlage besteht aus einem riesigen Wassertank unter der Erde und 13 000 Fotoröhren an den Innenwänden. Sie beobachten schwache Lichtsignale im Wasser, wenn sich ein Neutrino darin verfängt. Vor 30 Jahren, am 23. Februar 1987, haben die Forscher mit der Vorgängeranlage «Kamiokande» Neutrinos einer Supernova-Explosion entdeckt.
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