Jörg Worlitschek: «Netto-Null ist das erklärte Ziel unserer Forschung»

Die Schweiz hat sich verpflichtet: Sie will bis im Jahr 2050 einen CO2-Ausstoss von «Netto-Null». Sie hinkt dem Ziel jedoch hinterher. Prof. Dr. Jörg Worlitschek, Leiter des Forschungszentrums Thermische Energiespeicher der Hochschule Luzern, will dazu beitragen, das Ziel doch noch zu erreichen. Technisch sei das machbar, die Herausforderungen sieht er an ganz anderen Orten.

Netto Null

Jörg Worlitschek, alle sprechen von Netto-Null. Was genau heisst das?
Netto-Null meint, dass keine zusätzlichen Treibhausgase durch alle unsere Lebensbereiche generiert werden. Dies beinhaltet die grösstmögliche Reduktion der CO2-Emissionen und – dort wo wir dies nicht vollständig erreichen können – den Entzug von CO2 aus Abgasen und der Atmosphäre. Für die Energieversorgung bedeutet es den vollständigen Verzicht auf fossile Energien.

Welche Rolle spielt «Netto-Null» in Ihrer Forschung?
Es ist das erklärte Ziel unserer Forschung. Der Klimawandel ist real und er bringt unglaubliche Veränderungen mit sich. Schon heute können wir nicht mehr rückgängig machen, was die wärmeren Temperaturen in unserer Umwelt bereits dramatisch verändern. Damit wir die Erderwärmung begrenzen können, müssen wir die menschengemachten Treibhausgase auf Netto-Null bringen.

Ist Netto-Null denn mit dem heutigen Wissensstand rein technisch gesehen bis im Jahr 2050 machbar?
Definitiv. Viele der notwendigen Massnahmen sind technisch gesehen sogar «low hanging fruits». Zum Beispiel müssen wir unsere alten Gebäude viel schneller sanieren und in der Industrie Prozesse so umstellen, dass Energie eingespart werden kann. Beides leistet wichtige Beiträge zur Reduzierung des Energiebedarfs, stellt technisch aber keine grosse Herausforderung dar. Natürlich gibt es darüber hinaus bei vielen technisch Massnahmen noch grosses Optimierungspotenzial. Unser ganzes Departement arbeitet an Lösungen in den verschiedensten Bereichen. Ein Beispiel aus unserem Institut: Saisonale Speicher sind in Kombination mit Photovoltaik heute schon imstande Wohnhäuser oder Areale das ganze Jahr über warmzuhalten. Im Moment brauchen sie aber viel Platz und sie sind teuer. Wir arbeiten seit Jahren daran, sie mit anderen Speicher- und Isolationsmaterialien immer kleiner und erschwinglicher zu machen.

Eine Auswahl von Projekten zum Thema

Sanierungsrate von Gebäuden steigern
Am Departement Technik & Architektur engagieren sich Forschende verschiedener Institute zum Thema energetische Sanierung von Gebäuden. Dabei geht es bei weitem nicht nur um technische Aspekte, sondern zum Beispiel auch um die Frage, wie institutionelle Investoren wie Pensionskassen davon überzeugt werden können, ihren Gebäudepark schneller zu sanieren.
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PinCH-Analyse
Die PinCH-Analyse zeigt Möglichkeiten auf, wie bei der industriellen Produktion Prozesse so umgestellt werden können, dass nicht nur Energie, sondern auch Kosten merkbar eingespart werden können.

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Thermische Speicher
Saisonale Wärmespeicher sind in der Schweiz meistens noch zu teuer. Zusammen mit dem Wärmedämmungs-Spezialisten swisspor entwickeln Expertinnen und Experten der Hochschule Luzern eine kostengünstige und einfach umsetzbare Lösung für einzelne Wohnhäuser oder ganze Industrieareale. Die Idee ist es, einen bestehenden Raum – zum Beispiel einen leerstehenden Keller – zum Wärmespeicher umzunutzen.

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Welche technischen Massnahmen braucht es, um das Netto-Null-Ziel zu erreichen?
Wir müssen in allen Bereichen fünf Gänge höher schalten: die Rate der energetischen Sanierungen verdoppeln, alle Dächer, die nicht zu denkmalgeschützten Häusern gehören, mit Photovoltaik-Anlagen bestücken, auch sonst konsequent auf energieeffiziente Heizkonzepte wie Wärmepumpen setzen und alle Speichermöglichkeiten nützen. Aber damit ist es nicht getan. Wir brauchen zusätzlich auf allen Ebenen neue Infrastrukturen.

Welche Art von Infrastruktur?
Im Moment ist die gesamte Energieversorgung in der Schweiz zentral organisiert. Um jedoch zum Beispiel Solarenergie sinnvoll zu nutzen, müssen wir für Produktion und Speicherung viel kleinräumiger denken, auf der Ebene von Gebäuden, Siedlungen oder Quartieren. Das ist ein grosser Wechsel, der viel Mut braucht und Verunsicherung auslöst. Dabei wird die Versorgungssicherheit de facto grösser, wenn nicht alles zentral gesteuert ist.

Inwiefern?
Erdöl und Erdgas vermitteln ein falsches Gefühl von Sicherheit. Sie schienen unerschöpflich zu fliessen und sind gut speicherbar: Fülle ich im Herbst meinen Öltank, so habe ich im Winter warm. Aber gerade jetzt merken wir, wie abhängig uns das Öl von den Ländern macht, die es liefern. Wird Energie jedoch in kleineren Strukturen organisiert, so richtet ein einzelner Ausfall weniger Schaden an; die ganze Versorgung wird resilienter. Natürlich brauchen wir auch in Zukunft die Möglichkeit, Energie zu speichern. Nicht nur aus technischen Gründen, sondern auch, weil die Speicher uns Sicherheit geben. Zum Glück ist die Schweiz mit ihren Stauseen hier in einer guten Ausgangsposition.

«Die Schweiz ist mit ihren Stauseen in einer guten Ausgangsposition.»

Gerade Stausee-Projekte, aber auch Windräder und Photovoltaik-Parks, rufen ja immer Widerstand von Seiten des Umweltschutzes hervor.
Das stimmt. Ein Beispiel aus meinem Fachgebiet: Wir forschen dazu, wie wir unsere Seen und Flüsse für die Gewinnung von Wärme nützen können. Dabei entziehen wir dem Wasser Wärme, was für Bedenken sorgt. Tatsache ist aber: Die Erwärmung der Seen durch den Klimawandel ist auf lange Sicht höher als das, was wir den Gewässern an Wärme entziehen – da sprechen wir von weniger als einem halben Grad, also deutlich weniger als Wetterschwankungen über die Jahre gesehen ausmachen. Es ist ein Unterschied, mit dem die Flora und Fauna umgehen können.
Allgemein möchte ich festhalten: Nicht nur Stauseen, Windräder oder Photovoltaik-Panels in den Alpen sind Eingriffe in die Natur. Der menschgemachte Klimawandel greift genauso unwiderruflich in die Ökosysteme ein. Wenn wir uns also fragen, ob wir die Mauer eines Staudammes höher machen können, so ist es mir wichtig, dieses grosse Bild im Auge zu behalten. Der Bau von Photovoltaikanlagen in den Alpen und die Erhöhung der Staudämme bringen uns viel Unabhängigkeit in der Versorgung. Das sollten wir nutzen.

Es braucht also einen Blick für das Ganze, mehr Tempo, neue Infrastrukturen, die uns nicht nur Sicherheit, sondern uns auch das Gefühl von Sicherheit geben. Ist das alles bezahlbar?
Ja. – Aber dafür müssen wir in längeren Zeiträumen denken. Das Unternehmen «Energiewende» ist vergleichbar mit den Investitionen in den NEAT-Basistunnel oder dem Bau der Staudämme für die Elektrifizierung vor 100 Jahren. Auch das waren visionäre Investitionen in die Zukunft; auf die Dauer von drei oder fünf Jahren war hier nie ein Return on Investment zu erwarten. Was ich meine, zeigt sich schön am Beispiel Gebäude: Der günstigste Ersatz für eine Gasheizung ist eine neue Gasheizung. Wenn ich stattdessen eine Wärmepumpe mit einem thermischen Speicher einsetze, kostet mich das unmittelbar mehr. Aber auf lange Frist spare ich Kosten für das Gas und ich bin unabhängig von Preisschwankungen. Die Frage ist also, ob man nur in Investitionskosten denkt oder auch in Betriebskosten. Für die Investition allerdings braucht es gerade bei Privatpersonen Unterstützung – und wir brauchen neue, innovative Investitionsmodelle, die nicht in Dreijahreszeiträumen denken. Das ist nicht das Fachgebiet von Ingenieurinnen und Ingenieuren, hier sehe ich die Wirtschaftsbranche in der Pflicht. Aber natürlich arbeiten wir zusammen: In einem Projekt zu quartierbezogenen erneuerbaren Energien zum Beispiel sind wir daran, neue Infrastrukturen und auch neue Finanzierungsmodelle zu entwickeln. Dafür arbeiten die drei Departemente Technik & Architektur, Wirtschaft und Soziale Arbeit zusammen.

Erwähntes Projekt

Quartierbezogene erneuerbare Energien

Um die Reduktion des CO2-Ausstosses im Gebäudesektor Schweiz voranzutreiben, soll die kooperative Energieproduktion auf Quartierebene angestossen und gefördert werden.

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Sie haben immer wieder mit Politikerinnen und Politikern zu tun, die natürlich mit ganz anderen Voraussetzungen an das Thema herangehen und mit ganz anderen Erwartungen konfrontiert sind. Wie gelingt hier die Verständigung?
Wir Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen mehr Verantwortung dafür übernehmen, dass wir verstanden werden. Es gibt ja Gefässe für den Austausch zwischen Politik, Wissenschaft und Wirtschaft. Wie viele meiner Kolleginnen und Kollegen am Departement bin auch ich hier engagiert. Da merke ich immer wieder, dass es zunächst einmal darum geht, eine gemeinsame Sprache von Politik und Wissenschaft zu finden. Manchmal sind wir froh, wenn jemand quasi übersetzt. Zum Beispiel erarbeiten wir im Forum «Energiespeicher Schweiz» ein Positionspapier zu Handen der Politik. Da unterstützen uns Journalistinnen und Journalisten. Am Departement Technik & Architektur schaffen wir auch selbst Gefässe für den Austausch, wie den Abend der Wirtschaft, an dem es um den Austausch zwischen den Forschenden und einer interessierten Öffentlichkeit geht.

Abend der Wirtschaft

Netto-Null – Lösungen für eine nachhaltigere Welt: Gemeinsam mit der Wirtschaft, Politik und Gesellschaft stellen wir uns am «Abend der Wirtschaft» der Debatte zum Thema und ergründen dabei, wohin die Reise geht, was es zur Zielerreichung noch braucht und wie wir Hürden chancenorientiert annehmen und kollaborativ überwinden können. Und wir zeigen konkrete Lösungsansätze aus unserer anwendungsorientierten Forschung und machen diese vor Ort erlebbar.

Zeit: Donnerstag 20. Oktober 2022, 15:30 – 19:00 Uhr
Ort: Campus Horw

Neben dem Abend der Wirtschaft beschäftigt sich auch die Forschungskonferenz 2022 des Deparetements mit dem Thema Netto-Null.

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Auch für die breite Öffentlichkeit ist nicht immer verständlich, woran Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten.
Ja. Und gerade Corona hat ja gezeigt, wie wichtig es ist, wissenschaftliche Informationen über die Fachwelt hinaus zu vermitteln. Ein schönes Beispiel ist die Zusammenarbeit des Departements Technik & Architektur mit dem Verkehrshaus beim Aufbau der Dauerausstellung «Energie im Verkehrshaus». Da können wir die nächste Generation auf eine Weise informieren, die sie versteht.

Erwähnte Projekte

Energie im Verkehrshaus
Der Schwerpunkt «Energie» erhält im Neubau Mehrzweckgebäude eine attraktive, langfristige Plattform. Das Gebäude ist mit energietechnischen Ausbauten der neuesten Generation (Minergie P, Energiezentrale mit Seewassernutzung, Photovoltaikanlagen) ausgestattet. Das Verkehrshaus arbeitet bei der Umsetzung mit Partnern aus Politik, Verwaltung, Wissenschaft – darunter dem Departement Technik & Architektur der Hochschule Luzern – und Wirtschaft zusammen.
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aee suisse
Die aee suisse ist der Dachverband der Wirtschaft für erneuerbare Energien und Energieeffizienz. Die Hochschule Luzern engagiert sich hier zum Beispiel bei der Erarbeitung eines Positionspapiers zum Thema Thermische Speicher.
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Zur Person

Jörg Worlitschek studierte an der Universität Erlangen Chemie-Ingenieurwesen und an der Technischen Universität Berlin Energie- und Verfahrenstechnik. Nach der Promotion am Institut für Verfahrenstechnik der ETH Zürich war er zuerst 10 Jahre in der Industrie tätig, seit zehn Jahren forscht er an der Hochschule Luzern. Er ist Leiter des Kompetenzzentrums Thermische Energiespeicher (CC TES) und leitete den StudiengangMaster of Science in Engineering MSE.

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