Energieinnovationen brauchen Investitionen – 7 Jahre Energieforschung für die Schweiz

Wie können die Ziele der Energiestrategie 2050 umgesetzt werden? In acht Energieforschungs-Kompetenzzentren (SCCER – Swiss Competence Centers for Energy Research) haben Forscherinnen und Forscher nach Lösungen gesucht. Nach sieben Jahren wurde das SCCER-Programm Ende 2020 abgeschlossen.

Eines dieser SCCER, das Swiss Competence Center for Energy Research on Future Energy Efficient Buildings & Districts (SCCER-FEEBD), fokussierte seine Energieforschung auf den Bereich Gebäude und Quartiere. Matthias Sulzer hat dieses Schweizer Kompetenzzentrum an der Empa geleitet. Er lehrt an der ETH Zürich und der Hochschule Luzern. Energeiaplus hat mit ihm Bilanz gezogen.

Energeiaplus: Matthias Sulzer, nennen Sie uns ein konkretes Produkt, eine konkrete Dienstleistung oder ein Konzept, welches aus dem Forschungsprogramm hervorgegangen ist.

Matthias Sulzer: Es ist sehr schwierig, einen Aspekt aus den vielen gewonnenen Erkenntnissen herauszupicken, ohne jemanden zu enttäuschen. Drei Highlights sollen stellvertretend für die vielen Resultate stehen: Die farbigen PV Elemente an der Copenhagen International School’s ist eine imposante Anwendung der Technologie, die von unserem Partner EPFL-LESO mitentwickelt wurde. Die umfassenden Algorithmen, Modelle und Datensätze für den Gebäudepark Schweiz, entwickelt vom Partner Universität Genf, schafften die Grundlage für viele Studien, die Wege zum Netto-Null Ziel aufzeigen. Und der Empa Spin-off Sympheny, welcher Energieplanenden die neusten digitalen Werkzeuge als ‚Software-as-a-Service‘ zu Verfügung stellt.

Matthias Sulzer – Leiter Kompetenzzentrum SCCER-FEEBD Bild: powernewz.ch

Wie viele weitere solche konkreten Anwendungs-Beispiele gibt es noch?

Aus unserem SCCER-FEEBD wurden 111 Ergebnisse rapportiert. Daraus entstanden einerseits hunderte an wissenschaftlichen Publikationen. Sie halten das erlangte Wissen fest und Forschende können ihre zukünftigen Arbeiten darauf aufbauen. Im Weiteren wurden 14 Patente angemeldet, vier Lizenzen vergeben, vier Spin-Offs gegründet und 29 Prototypen beziehungsweise Demonstratoren gebaut. Dies alles kommt der Wirtschaft zu gute.

Sieben Jahre dauerte das SCCER-FEEBD. Insgesamt wurden rund 62 Millionen Franken Forschungsgelder von Bund, von beteiligten Instituten und von der Industrie in die Erarbeitung von Resultaten investiert. Wie haben sich diese Investitionen ausbezahlt?

Forschung ist eine Investition in die Zukunft, für eine wettbewerbsfähige, nachhaltige und gesellschaftsgerechte Schweiz. Ob sich diese Investitionen gelohnt haben, werden die nächsten Jahre zeigen. Unsere Forschung hatte das übergeordnete Ziel, einen Beitrag zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 zu leisten. Wenn wir bis 2030 unseren heutigen CO2-Ausstoss um 50% reduzieren und bis 2050 das Netto-Null Ziel erreichen, haben wir sicher an den richtigen Themen geforscht.

Wie zufrieden sind Sie mit dem Erreichten?

Zufrieden. Nicht enthusiastisch, dafür sind noch zu viele Fragen im Bereich Energiesystem offen. Wir konnten aufzeigen, dass eine Stadt, wie z.B. Chur das Netto-Null Ziel erreichen kann und dabei die Energiepreise für die Kundinnen und Kunden nicht erhöht werden müssen. Die Stadt muss allerdings hohe Investitionen für den Umbau des Energiesystems tätigen, welche jedoch wirtschaftlich sind. Bei den einzelnen Gebäuden ist es dasselbe. Es ist schwierig zu vermitteln, dass Innovation Investitionen braucht und diese wirtschaftlich sind. Diese Herausforderung haben wir bis heute (noch) nicht geschafft.

Welches war die grösste Schwierigkeit während der siebenjährigen Forschungszeit?

Ein über 100-köpfiges Team an sechs verschiedenen Standorten zusammen zu halten und auf gemeinsame Ziele und Zusammenarbeit auszurichten, war eine grosse Herausforderung. Mit gemeinsamen Treffen, Workshops, Teilprojekten und Publikationen versuchten wir gegenseitiges Vertrauen und Verständnis auf allen Ebenen zu schaffen. Leider war das im Jahr 2020 wegen Covid nur noch online möglich, was die ganze Sache noch schwieriger gestaltete.

Im Bereich Energie wird viel geforscht. Wie hat sich Ihr Kompetenzzentrum von anderen abgegrenzt?

Im Rahmen der koordinierten Energieforschung hat der Bund die Forschungsgelder thematisch zugeordnet, um eine maximale Wirkung zu erhalten. Unser Center fokussierte auf den Energiebedarf von Gebäuden und die Nutzung von erneuerbarer Energie im urbanen Raum. Um das Energiesystem als Ganzes zu bearbeiten, wurde die Zusammenarbeit mit den verwandten Kompetenzzentren wie Speicher, Stromnetze oder Mobilität gesucht und gefördert. Inter- und transdisziplinäre Energieforschung ist heute unabdingbar, um das Netto-Null Ziel zu erreichen.

«Es braucht Wettbewerb, um Höchstleistungen zu erzielen – auch in der Forschung»

Wirkt es in Ihren Augen auch befruchtend, anregend – analog zur Suche nach Impfstoffen gegen das Covid-Virus, wenn verschiedene Forschungsteams ähnlichen Fragen nachgehen?

Klar, Wettbewerb ist in der Forschung notwendig, um Höchstleistungen zu erzielen. Wir müssen jedoch verstehen, dass der Wettbewerb nicht in der Schweiz stattfindet, sondern international. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Forschung in der Schweiz soweit koordiniert wird, dass wir uns dem internationalen Wettbewerb stellen und reüssieren können.

Auf der Suche nach Lösungen tauchen meist neue Fragen auf. Nun ist das SCCER-Programm aber abgeschlossen. Wie geht es nun weiter?

Genau, kaum wurde eine Antwort gefunden, tun sich neue Fragen auf. Die Forschung lebt von der kontinuierlichen Erneuerung. Das SCCER-Programm endete Ende 2020 und schafft somit Platz für neue Ideen, Teams und Innovationen. Die Energieforschungsprogramme «SWEET» (Anmerkung: Die erste SWEET-Ausschreibung ist abgeschlossen, vier Teams haben den Zuschlag erhalten.) und «SOUR» (Anmerkung: Der Call für Eingaben läuft noch bis Ende März) des Bundesamts für Energie, und das Forschungsprogramm «Flagship» von Innosuisse garantieren diese Erneuerung.

Wo sehen Sie in Ihrem Forschungsbereich Gebäude und Quartiere die grössten Herausforderungen für die Umsetzung der Energiestrategie?

Eine eher banale aber doch grundlegende Erkenntnis ist, dass eine Energie- auch eine Klimastrategie ist. Mit dem Fokus auf CO2-Emissionen bewerten wir die Energieflüsse, geben der Energie eine Qualität – erneuerbare Energie ist wertvoller als fossile Energie. Unter dieser Prämisse stellt sich die Frage, was geht schneller und kostet weniger: Die energetische Sanierung des Gebäudeparks oder der Umbau des Energiesystems auf eine CO2-freie Versorgung? Ein Mix aus diesen zwei Ansätzen wird wohl das Optimum sein.

Welche Technologien, Materialen, Systeme, Konzepte, etc. zum Einsatz kommen ist einerseits abhängig von der Energieforschung. Anderseits stellen wir fest, dass hohe Investitionen sowohl von Privaten als auch vom Staat notwendig sind. Heute sind wir noch nicht bereit, solche Investitionen zu tätigen und die Risiken dafür zu übernehmen. Der Umbau der Geschäftsmodelle, Fördersysteme und Regulierung ist eine der grössten Herausforderung für einen Netto-Null Gebäudepark.

SCCER kurz erklärt:

Im Rahmen der Energiestrategie 2050 hatte das Parlament den Aufbau und Betrieb von acht nationalen Kompetenzzentren (Swiss Competence Centers for Energy Research, SCCER) bewilligt. Zwischen 2013 bis 2020 wurden so zusätzliche Forschungskapazitäten an den universitären Hochschulen und Fachhochschulen im Bereich der anwendungsorientierten Energieforschung geschaffen. Ende 2020 wurde das Programm abgeschlossen.

Eines der Forschungszentren war das interuniversitär vernetzte Kompetenzzentrum für Gebäude und Areale (SCCER-FEEBD) das sich aus Forschenden der Empa, ETH Zürich, EPFL, Universität Genf, Hochschule Luzern und Fachhochschule Nord-West Schweiz zusammen setzt. Das Center forschte im Bereich Energieeffizienz, erneuerbare Energie und Energiesysteme für den urbanen Raum. Das Kompetenzzentrum von 2014 bis 2020 operativ als Teil der koordinierten Energieforschung der Schweiz. Es wurde finanziell zu einem Drittel getragen und gesteuert durch Innosuisse, die Schweizerische Agentur für Innovationsförderung.

Das Interview führte Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie