Konzept der Energieforschung des Bundes 2021 2024 - Ausgearbeitet durch die Eidgenössische Energieforschungskommission CORE - Bundesamt ...
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Eidgenössisches Departement für
Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Eidgenössische Energieforschungskommission CORE
Konzept der
Energieforschung des Bundes
2021 – 2024
Ausgearbeitet durch die
Eidgenössische Energieforschungskommission CORE
Impressum Stand .................................................................................September 2020 Herausgeberin....................................................................Eidgenössische Energieforschungskommission CORE Leitung...............................................................................Katja Maus Autoren und Autorinnen Allgemeiner Teil..................................................................Katja Maus, BFE Energie, Gesellschaft und Politikmassnahmen.....................Anne-Kathrin Faust, BFE Wohnen und Arbeiten........................................................Andreas Eckmanns, BFE Mobilität ............................................................................Men Wirz, BFE Energiesysteme ..................................................................Stefan Nowak, NET Nowak Energie und Technologie AG Industrielle Prozesse ...........................................................Carina Alles, BFE Unter Beizug und Mitarbeit der SCCER und weiterer Expertinnen und Experten CORE-Sekretariat c/o Bundesamt für Energie CH-3003 Bern Tel. + 41 58 462 39 78 www.energieforschung.ch
Inhalt
VISION............................................................................................................................................................... 4
SCHWEIZER ENERGIEFORSCHUNG.................................................................................................................. 5
EMPFEHLUNGEN..............................................................................................................................................11
WIRTSCHAFT, GESELLSCHAFT UND POLITIKMASSNAHMEN.......................................................................14
WOHNEN UND ARBEITEN...............................................................................................................................17
MOBILITÄT....................................................................................................................................................... 23
ENERGIESYSTEME........................................................................................................................................... 27
INDUSTRIELLE PROZESSE............................................................................................................................... 32
ANHANG: FORSCHUNGSTHEMEN................................................................................................................. 37
3
Vision
Energie wird effizient und emissionsneutral umgewandelt, bereitgestellt, gespeichert
und verwendet. Die Schweizer Energieforschung leistet dazu einen entscheidenden
Beitrag; sie strebt eine sichere, ökonomisch und ökologisch tragbare Energieversor-
gung an und unterstützt damit eine effiziente Energiepolitik.
4
Forschung für eine
erfolgreiche Energiezukunft
Der Bundesrat und das Parlament haben für die begrenzen, erstellte der Weltklimarat einen Sonderbe-
Schweiz den mittelfristigen Ausstieg aus der Kernener- richt zum 1,5 °C-Ziel. Die jetzigen Reduktionspläne der
gie beschlossen; seit 1. Januar 2018 ist das neue Ener- Treibhausgasmissionen sind nicht ausreichend; um die
giegesetz in Kraft. Das Bundesamt für Energie hat Erderwärmung auf maximal 1,5 °C zu begrenzen, ist
dazu die Energiestrategie 2050 erarbeitet. Mit der eine radikale Reduktion weltweit insbesondere bis
Energiestrategie 2050 hat sich die Schweiz ehrgei- 2030 erforderlich.
zige Effizienzziele sowohl bei der Nutzung fossiler
Energie als auch beim Stromkonsum gesetzt. Die Pro- Die IPCC-Szenarien beinhalten sowohl beschleunigte
duktion von Strom aus erneuerbaren Quellen – Photo- Verbesserungen bei der Energieeffizienz als auch einen
voltaik, Windenergie, Biomasse und Geothermie – soll drei- bis vierfach höheren Anteil kohlenstofffreier oder
stark erhöht werden und den wegfallenden Nuklear- kohlenstoffarmer Energiebereitstellung durch erneuer-
strom ersetzen. Gegenüber heute bedeutet die Ener- bare Energie, Kernenergie und fossile Energie gekop-
giestrategie 2050 pro Kopf der Schweizer Bevölkerung pelt mit Kohlenstoffabtrennung und -speicherung
etwa eine Verdopplung der Energieeffizienz und eine (CCS). Die Schweiz hat das Abkommen von Paris ratifi-
Reduktion des Stromkonsums von ca. 10–20 %. ziert. Bis 2030 verlangt die schweizerische Klimapolitik
eine Reduktion von 50 % gegenüber 1990. Das
Ein effizienter, umweltfreundlicher und emissionsarmer gesetzliche Klimaziel2 von 20 % Reduktion bis 2020
Umgang mit Energie ist laut Weltklimarat IPCC1 für den wurde verpasst und es sind grössere Anstrengungen
ganzen Globus äusserst dringlich. Nach dem Überein- zur Reduktion der klimaschädlichen Gase nötig. Um
kommen von Paris 2015, das die Staaten der Welt ver- die Pariser Klimaziele von 2015 zu erreichen hat der
pflichtet, Massnahmen zum Klimaschutz durchzufüh- Bundesrat im Sommer 2019 «Netto-Null Emissionen»
ren, um die Erderwärmung auf deutlich unter 2 °C für 2050 beschlossen3.
bzw. 1,5 °C gegenüber vorindustriellem Niveau zu
Energieforschungskonzept des Bundes
Das Energieforschungskonzept des Bundes ist eine gemeinsame Vision der Schweizer Forschergemeinde mit
Empfehlungen für die mit Mitteln der öffentlichen Hand finanzierte Energieforschung in der Schweiz. Es
beschreibt Forschungsziele, die zur Erreichung der Energiestrategie 2050 und der Agenda 2030 wichtig sind.
Das Konzept ist ein Planungsinstrument für alle Förderinstanzen des Bundes. Es ist auch eine Orientierungs-
hilfe für die kantonalen und kommunalen Stellen, die über eigene Förderinstrumente in der Energieforschung
verfügen.
Das vorliegende Konzept gilt für die Forschungsperiode 2021–2024. Es wurde von der CORE unter Einbezug
wichtiger Akteure der Energieforschung erarbeitet. Es stützt sich auf aktuelle, international anerkannte wis-
senschaftliche Erkenntnisse und berücksichtigt die energiepolitischen Ziele der Schweiz.
5
1
IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change — 2 https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/klima/publikationen-studien/
publikationen/klimapolitik-der-schweiz.html/ — 3 https://www.admin.ch/gov/de/start/dokumentation/medienmitteilungen.msg-id-76206.htmlDie Schweiz hat sich ebenfalls der UNO «Agenda Energieforschung und Innovation
2030 für nachhaltige Entwicklung» («Sustainable Die Schweiz gehört weltweit zu den innovativsten
Development») verpflichtet. Sie ist seit 2016 der glo- L ändern und nimmt in verschiedenen Vergleichen seit
bal geltende Rahmen für die nationalen und internati- Jahren eine Spitzenstellung ein. Im Global Innovation
onalen Bemühungen zur gemeinsamen Lösung der Index 2019 und im Innovation Union Scoreboard
grossen Herausforderungen der Welt, wie extreme 2019 der EU liegt sie in Europa auf Platz 1. Für die
Armut, Klimawandel, Umweltzerstörung oder Gesund- Innovationsleistung eines Staates werden zahlreiche
heitskrisen. Die Energieforschung soll vor allem zur Parameter gemessen und verglichen, darunter Tätigkei-
Erreichung der Ziele 7: «Zugang zu bezahlbarer, ver- ten und Erträge der Unternehmen, «Human
lässlicher, nachhaltiger und moderner Energie für alle Ressources», offene, hervorragende und attraktive
sichern», 12: «Nachhaltige Konsum- und Produktions- Forschungssysteme sowie Finanzierung und Förderung
muster sicherstellen» und 13: «Umgehend Massnah- der Forschung. Um den Forschungsstandort Schweiz –
men zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner und damit die Energieforschung – auf dem aktuellen
Auswirkungen ergreifen» beitragen. hohen Niveau zu halten, bedarf es weiterer
Anstrengungen.
Die CORE sieht als wichtigstes Ziel die interdisziplinäre
Entwicklung neuer, umsetzbarer und akzeptierter Wissens- und Technologietransfer
Energietechnologien. Die zunehmende Bedeutung Die Schweiz braucht für die Erhaltung ihrer Innova-
von Querschnittstechnologien verlangt eine deutlich tionskraft offene «symbiotische Systeme» für
verstärkte Zusammenarbeit sowohl unter den techni- Forschung und Entwicklung. Die Zusammenarbeit
schen Forschungsgebieten als auch zwischen den zwischen ETH-Bereich, Fachhochschulen und Univer-
technischen und den Sozial- und Geisteswissenschaf- sitäten, als auch mit weiteren Akteuren ist zu fördern
ten (SGW). und Netzwerke sind zu erhalten und weiter-
Commission féderale pour la recherche Energieforschung
énérgetique (CORE)
Unter Energieforschung wird in diesem Konzept
Die CORE wurde 1986 als beratendes Organ für die Entwicklung von wissenschaftlichem und
die Schweizer Energieforschung durch den technischem Wissen verstanden, das für die wirt-
Bundesrat eingesetzt. Unter anderem erarbeitet sie schaftliche, umweltgerechte und effiziente
alle vier Jahre das Energieforschungskonzept des Deckung des Energiebedarfs notwendig ist. Die
Bundes, prüft die schweizerische Energieforschung Energieforschung umfasst die Grundlagenfor-
und äussert sich zur energiebezogenen Ressort schung, soweit ihre Ziele sich auf Energiebereiche
forschung des Bundes. Der CORE gehören 15 Mit- beziehen, die anwendungsorientierte Forschung,
glieder an, welche Forschung und Wissenschaft, die bestehende Wissenslücken zur Lösung spezifi-
KMU und Grossindustrie im Energiebereich vertre- scher praktischer Probleme schliessen soll, und die
ten. Ihre aktuelle Zusammensetzung kann unter Entwicklung, die das vorhandene Wissen zur
www.energieforschung.ch eingesehen werden. Schaffung marktfähiger neuer Produkte und
Verfahren bewertet.
6zuentwickeln. Sie unterstützen den Wissenstransfer Die Forschungsschwerpunkte im Kontext
zwischen der Forschung und der Umsetzung.
Die Energieforschung soll von einer ganzheitlichen
Dem Wissens- und Technologietransfer von den Hoch- Denkweise getragen werden und sich am Prinzip der
schulen in die Praxis und zurück kommt eine zentrale nachhaltigen Entwicklung orientieren. Das Energiefor-
Bedeutung zu, damit die in der Forschung erzielten schungskonzept des Bundes deckt grundsätzlich die
Resultate eine Wertschöpfung am Markt erzielen. Ein gesamte Wertschöpfungskette Forschung – Innova-
Mittel dazu sind Pilot- und Demonstrationsanlagen; sie tion – Markt ab und strebt mit der durch die öffentli-
sollen in Zusammenarbeit mit der Wirtschaft und che Hand geförderten Energieforschung – neben
weiteren möglichen Akteuren frühzeitig geplant Resultaten von hoher Qualität – einen volkswirt-
werden. Mit ihnen lassen sich die technische Mach- schaftlichen Nutzen an.
barkeit bzw. die Realisierbarkeit in grossmassstäblichen
Anlagen aufzeigen mit dem Ziel, das Risiko für private Technik
Investoren zu reduzieren. Bei allen technischen Lösungen, die der Energiebe-
reitstellung, -umwandlung, -speicherung und -nut-
Wissen muss weitergegeben und angewendet werden. zung dienen, wird die grösstmögliche, wirtschaftlich
Deshalb spielt die Ausbildung der wissenschaftlichen vertretbare Annäherung an das jeweilige technische
und technischen Fachkräfte eine wichtige Rolle. Potenzial angestrebt. Die Möglichkeiten durch die
Digitalisierung sollen als Querschnittsthema in allen
Internationale Einbindung thematischen Schwerpunkten ausgeschöpft werden.
Die internationale Forschungszusammenarbeit fördert
die Qualität der Forschung und die Effizienz der einge- Ressourcen
setzten Forschungsmittel. Voraussetzungen für eine Als zentrale Elemente der Energieforschung sieht die
erfolgreiche Zusammenarbeit sind die aktive Teilnahme CORE neue und verbesserte Technologien und
an internationalen Programmen – insbesondere die Erkenntnisse zur Steigerung der Energie- und Res-
Beteiligung an den EU-Rahmenprogrammen – sowie sourceneffizienz und den vermehrten Einsatz erneu-
anerkannte, qualitativ hochwertige Beiträge der erbarer Energie. Produktionskreisläufe sind soweit wie
Schweiz. möglich zu schliessen, schädliche Emissionen zu ver-
meiden und die Kreislaufwirtschaft anzustreben.
Höchste Priorität hat die Einbindung der Schweizer
Forschenden in Forschungsaktivitäten der IEA und der Ökonomie und Volkswirtschaft
EU. Die internationale Zusammenarbeit und der Aus- Das Energieforschungskonzept zielt darauf ab, die
tausch von Forschenden sollen aber über die EU und Versorgungssicherheit der Schweiz zu verbessern und
den Kreis der Industriestaaten hinausgehen und sich langfristig zu sichern, Wertschöpfung in Form von
entwickelnde Staaten einbeziehen. Arbeitsplätzen, Know-how oder neuen marktfähigen
Produkten für das Land zu generieren und die Kon-
Über die jeweils federführenden Bundesstellen – kurrenzfähigkeit der Schweiz international zu steigern
Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innova- sowie ihre Wertigkeit für die Zusammenarbeit zu
tion (SBFI) bzw. Bundesamt für Energie (BFE) – soll erhalten.
diese Zusammenarbeit sichergestellt und gestärkt
werden. Die «Wissensökonomie Schweiz» ist auf «Bil- Gesellschaft
dungsausländer» angewiesen. Der Nachwuchs in Es sind Fragen zu gesellschaftlichen Bedürfnissen und
akademischen Berufen, von Führungskräften und von zu Politikmassnahmen zu beantworten, die eine
Beschäftigten im Bereich der wissensbasierten Dien- Umwandlung des Energiesektors ermöglichen. Dabei
stleistungen kann ohne sie nicht sichergestellt werden. werden beispielsweise soziologische, psychologische
7sowie politologische Fragestellungen der Energiebe- Das Gesamt-Energiesystem
reitstellung, -umwandlung, -speicherung und -nut- Unter «Energiesystem» wird in diesem Konzept die
zung untersucht. Und nicht zuletzt soll die Energie- Umwandlung, Speicherung, Bereitstellung und Ver-
forschung zum Verständnis beitragen, dass sich wendung von Energie aus natürlichen Ressourcen
weder eine nationale Energiepolitik noch eine globale und innerhalb des Stoffkreislaufs sowie dem gesell-
Klimapolitik mit technischen Massnahmen allein schaftlichen Rahmen verstanden. Die Abbildung zeigt
umsetzen lässt. Im Interesse einer nachhaltigen Ener- das Energiesystem stark vereinfacht und schematisch
gienutzung sind Verhaltensänderungen erforderlich. auf. Aus der Umwelt werden durch «Umwandlung
und Prozesse» der natürlichen Ressourcen (Wasser,
Forschungsfragen in den Themenbereichen «Ökono- Sonne, Wind, Bodenschätze etc.) Energieträger
mie und Volkswirtschaft» sowie «Gesellschaft» wer- (Strom, Wärme, Treib- und Brennstoffe) und Produkte
den in diesem Konzept den Sozial-, Wirtschafts- und bereit- und hergestellt. Sie werden verteilt, gespei-
Humanwissenschaften zugeordnet. Entsprechend chert und durch Anwendungen umgewandelt respek-
sind sie im Kapitel «Energie – Gesellschaft – Politik- tive verbraucht. Zwischen allen Akteuren, Bedingun-
massnahmen» aufgeführt. Haben sie einen starken gen und Prozessen bestehen mannigfaltige
technischen Bezug, werden sie in den entsprechen- Abhängigkeiten und Wechselwirkungen. Ziel der
den Schwerpunktkapiteln beschrieben. Energieforschung ist es, diese Komplexität zu verste-
hen und aus dieser Kenntnis heraus bestmögliche
Weiterentwicklungsoptionen des Gesamtsystems und
seiner Teile z.B. der Sektorkopplung zu finden.
NATÜRLICHE RESSOURCEN
UMWELT
Strom
Umwandlung Wärme Netzwerke
Treibstoffe
Prozesse Speicher
Daten
Stoffkreisläufe
schliessen
Strom
Daten
Treibstoffe
Wärme
Ökonomie
Recht
Sozialwissenschaften
Systemanalyse
...
Energiesystem und Dienstleistungen Anwendung
ABFALL UND VERSCHMUTZUNG
8 Abbildung 1: Vereinfachtes Energiesystem (CORE basierend auf ETH-Bereich). © BFEDie CORE hat das Energiesystem in fünf Der Schwerpunkt «ENERGIESYSTEME» beinhaltet
S chwerpunkte unterteilt (Seite 10), denen sich im
die Umwandlung und Verteilung von Energie in all
Wesentlichen alle Bereiche der Energieforschung zu ihren Formen. Der letzte Schwerpunkt «INDUSTRI-
ordnen lassen. Sie widerspiegeln das tägliche Leben ELLE PROZESSE» umfasst die Herstellung von Gütern
und die damit verbundenen Aspekte von Energiege- aber auch von Brenn- und Treibstoffen und findet sich
winnung und -nutzung; sie werden in der Abbildung daher bei den Anwendungen wie bei den Prozessen
mit den Farben der im vorliegenden definierten im Schema in blau. Gerade dieser Schwerpunkt soll
Schwerpunkte verdeutlicht. stark zum Ziel der Schliessung der Stoffkreisläufe bei-
tragen, damit die Abgabe von Abfall und Verschmut-
Der mit gelb markierte Bereich der Grafik (Abbil- zung an die Umwelt möglichst vermieden und der Ver-
dung 1, Schwerpunkt «ENERGIE, GESELLSCHAFT brauch natürlicher Ressourcen reduziert werden kann.
UND POLITIKM ASSNAHMEN») umfasst die gesell-
schaftlichen Komponenten des Energiesystems und Das Energiesystem als solches beinhaltet somit die ver-
setzt den ökonomischen und rechtlichen Rahmen. In schiedenen Sektoren und derer Kopplung über Strom,
Magenta sind die Bereiche des Schwerpunkts Wärme, Treibstoffe sowie Daten, geht aber deutlich
«WOHNEN UND ARBEITEN» markiert. Gebäude darüber hinaus. Die Forschenden sollen auch bei der
und Areale sind mehrheitlich dem verbrauchenden Erarbeitung von spezifischen Fragestellungen eine
Sektor zuzuordnen, sie sind aber auch «Träger» von ganzheitliche Betrachtung anstreben und ihren
Speichern und «Umwandlern» wie z.B. Photovoltaik Lösungsansatz am Beitrag zum Energiesystem messen.
oder Wärme/Kältespeicher. In ökonomischen Betrach-
tungen gibt es dafür die Bezeichnung «Prosumer». Mit den Forschungszielen dieser Schwerpunkte sollen
Ähnliches gilt für den Schwerpunkt « MOBILITÄT», ein die Schlüsselthemen für die Forschung «top-down»
klassischer «Verbraucher», welcher in Form der Elekt- hergeleitet werden können und das Systemdenken
romobilität regelbar sein und als Speicher das elektri- sowie die Disziplinen übergreifende Forschung geför-
sche Netz stabilisieren soll. dert werden.
9Die Schwerpunkte
ENERGIE, GESELLSCHAFT UND POLITIK ENERGIESYSTEME
MASSNAHMEN «Saubere, zuverlässige, kostengünstige Energie in
Der Übergang zu einem erneuerbaren, sicheren und geeignetem Mass und zeitgerecht.»
effizienten Energiesystem wird durch Märkte, Politik- Dezentrale erneuerbare Energiesysteme werden
mass nahmen und Institutionen ermöglicht werden, Schlüsselelemente des künftigen Energiesystems. Sie
die so ausgestaltet sind, dass sie Energieeffizienz und erfordern neue Formen der N etzintegration und wer-
den Ü bergang zu erneuerbaren Energien effizient den durch Digitalisierung und neue Geschäftsmodelle
fördern, breite Akzeptanz geniessen und dem indivi- beflügelt. Weiterführende F orschungsarbeiten an
duellen Wohlbefinden dienen. Die Forschungsarbeit allen Komponenten des Energiesystems, an der Netz-
im Schwerpunkt Wirtschaft, Gesellschaft und Politik- integration und an der Resilienz für externe Faktoren
massnahmen bietet fundiertes Wissen, das für das bilden die Grundlage für eine bezahlbare und sichere
Verständnis und die Gestaltung solcher Märkte, Poli- Energiewende.
tikmassnahmen und Institutionen erforderlich ist.
INDUSTRIELLE PROZESSE
WOHNEN UND ARBEITEN Die industriellen Prozesse werden zum Eckstein der
Der Gebäudepark wird in Zukunft klimaneutral und Kreislaufwirtschaft, in der Produkte und Dienstleis-
energieeffizient betrieben und trägt dezentral dazu tungen während des gesamten Lebenszyklus nur
bei, Bereitstellung und Nachfrage in Energienetzen – einen minimalen Energie-, Material- und Emissionsab-
Strom, Wärme, Kälte – im Gleichgewicht zu halten. druck hinterlassen.
Die Forschung zeigt sozialverträgliche technologische Die Forschung ermöglicht das Entwickeln innovativer
Wege dazu auf. Prozesstechnologien und intelligenter Management
praktiken, die die industrielle Ressourceneffizienz so
MOBILITÄT weit vorantreiben, dass der Materialverbrauch mini-
«Eine emissionsfreie Mobilität, die den Anforderun- miert und der Energiebedarf aus erneuerbaren Quel-
gen und Bedürfnissen von Gesellschaft und Wirt- len abgedeckt wird.
schaft entspricht.»
Die Mobilitätsforschung ermöglicht angesichts einer
wachsenden Nachfrage die Umsetzung der erforderli- ZEITHORIZONTE FÜR DIE EMPFOHLENEN
chen Technologien, Lösungen und Kenntnisse, um FORSCHUNGSZIELE
eine hocheffiziente, wirtschaftliche und zweckmäs- In den folgenden Kapiteln werden Prioritäten und
sige Mobilität anzubieten. Ziele für die fünf thematischen Schwerpunkte defi-
niert; sie sind auf zwei Zeithorizonte ausgerichtet:
–m ittel- bis langfristige Forschungsprioritäten
für den Zeithorizont 2030–2050
–kurzfristige Ziele für den Geltungsbereich des
v orliegenden Energieforschungskonzepts von
2021–2024.
10Empfehlungen ist die hohe Qualität der Forschung, die international
eingebunden und konkurrenzfähig sein muss.
Die CORE empfiehlt den Förderinstanzen der
öffentlichen Hand, sich am vorliegenden Ener- Das starke Engagement der öffentlichen Hand bei der
gieforschungskonzept zu orientieren um sicher- Vernetzung von Forschungsinstitutionen, der Identifi-
zustellen, dass die öffentlichen Gelder zielge- zierung wichtiger zukünftiger Technologiegebiete,
richtet und koordiniert eingesetzt werden. der Förderung der internationalen wissenschaftlichen
Zusammenarbeit und der Zusammenarbeit von Hoch-
Forschungspolitischer Hintergrund schulen und Wirtschaft ist für die Umsetzung der For-
Im Rahmen der Energiestrategie 2050 wurden in schungsresultate zentral und soll weitergeführt wer-
den BFI-Perioden 4 2013–2016 und 2017–2020 im den. Eine effiziente und zielgerichtete Umsetzung
Rahmen des «Aktionsplan koordinierte Energie wird gefördert durch eine wirtschaftsfreundliche
forschung» in acht Kompetenzzentren («Swiss Regelung des mit öffentlichen Fördermitteln erarbei-
Competence Centers for Energy Research», SCCER) teten geistigen Eigentums wie beispielsweise Patente
neue Forschungsgruppen aufgebaut. Der mit dem oder Lizenzen.
Aktionsplan bezweckte Kapazitätsaufbau wurde
erfolgreich abgeschlossen. Mit Beginn der For- Stärkung der Energieforschung
schungsperiode 2021–2024 erhalten die SCCER wie In den von der Kommission für Technologie und Inno-
vorgesehen keine weitere Unterstützung mehr. Die vation (KTI, heute Innosuisse) 2013 bis 2020 aufgebau-
Forschungskapazität ist durch die Hochschulen zu ten und geförderten acht SCCER ist die hochschul- und
erhalten und alle Forschungsmittel sind einzuwerben. disziplinenübergreifende Zusammenarbeit stark etab-
Ebenfalls erfolgreich abgeschlossen wurden die bei- liert worden. Die geschaffenen Netzwerke und For-
den Nationalen Forschungsprogramme (NFP) des schungskapazitäten sollen auch in Zukunft erhalten
Schweizerischer Nationalfonds (SNF) zu den Themen bleiben, wobei sich für den Erhalt der Forschungsstel-
«Energiewende» (NFP 70) und «Steuerung des Ener- len die Hochschulen verpflichtet haben. Mit dem Aus-
gieverbrauchs» (NFP 71). In der aktuellen Periode gilt laufen der SCCER-Förderung und der über den SNF
es, den für eine erfolgreiche Umsetzung der finanzierten nationalen Forschungsprogramme NFP 70
Energiestrategie 2050 und der CO 2 -Ziele weiterhin und NFP 71 fallen beachtliche Fördermittel in der
bestehenden Forschungsbedarf anzugehen und das Energieforschung weg.
entstandene Wissen und die aufgebauten For-
schungsgruppen optimal zu nutzen, weiterzuentwi- Diese Lücke kann zum Teil mit dem neuen, beim BFE
ckeln und Innovationen zu schaffen. angesiedelten Förderinstrument SWEET (Swiss Energy
research for the Energy Transition) geschlossen wer-
Grundsätze der Förderung den. Über thematische Ausschreibungen fördert
Primär soll im Bereich Energie die anwendungs SWEET Konsortien über Hochschultypen und Diszipli-
orientierte Forschung gefördert werden. Den Vorrang nen hinweg und verlangt explizit den Einbezug von
sollen Forschungsgebiete haben, die eine hohe Umsetzungspartnern (z.B. Industriepartner, Gemein-
Wert
s chöpfung für die Schweiz und einen nach den) . Forschungsergebnisse müssen mittels Demonst-
haltigen B eitrag zur nationalen Versorgungssicherheit ratoren für die Umsetzung bereitgestellt werden. So
erwarten lassen. Die Energieforschung soll so einen werden einerseits die besten Forschenden und
wesentlichen Beitrag zur Umsetzung der nationalen Forschergruppen weiter gefördert und andererseits
Energiestrategie 2050, der Nachhaltigkeitsstrategie erfolgt eine gezielte Unterstützung der Energie
und der Einhaltung der Klimaziele liefern. Das vorlie- strategie 2050.
gende Konzept enthält auch Empfehlungen für
Energieforschung, die nicht in direktem Zusammen- Ressortforschung des Bundes
hang mit diesen Zielen stehen. Voraussetzung dafür Eine wichtige Funktion bei der Förderung der Schwei-
11
4
BFI: Bildung, Forschung, Innovation.zer Energieforschung hat die Ressortforschung des Finanzmittel auf dem derzeitigen Niveau von etwa 30
BFE. Mit ihren finanziellen Mitteln gelingt es ihr, Millionen Franken zu belassen, die Projektanträge wei-
zukunftsträchtige Technologien und Projekte zu terhin streng zu evaluieren und insbesondere die Anlie-
unterstützen, die sich in Bezug auf ihre technologische gen der Energiestrategie 2050 zu berücksichtigen.
Reife zwischen Grundlagenforschung und Marktnähe
befinden; sie ist somit eine sinnvolle Ergänzung zur Für die Erprobung neuer Technologien, Verfahren und
Förderung durch den SNF und die Innosuisse. Dazu Vorgehensweisen sind für Feldversuche und Experi-
gehört auch die Herleitung praxistauglicher, validierter mente rechtliche Möglichkeiten zu schaffen, sofern sie
Modelle. ethisch vertretbar sind.
Ferner ist das BFE vom Bundesrat beauftragt, die Know-how-Erhalt in der Kernenergie
B eteiligung der Schweiz Forschenden an den
Ein Gebiet, das besondere Aufmerksamkeit braucht, ist
F orschungsprogrammen (Technology Collaboration
jenes der Fachkräfte im Bereich der Kernenergie. Nicht
Programmes, TCP) der Internationalen Energieagentur nur für die Restlaufzeit der Schweizer Kernkraftwerke,
(IEA) sicherzustellen. Neben den Länderbeiträgen sondern auch für den Nachbetrieb, die Phase des
finanziert das BFE dabei zum Teil auch die Aufwendun- Rückbaus und der geplanten Einlagerung – noch bis
gen von Schweizer Forschenden im Rahmen der einzel- weit ins nächste Jahrhundert – braucht die Schweiz
nen Forschungsprogramme. Nachwuchskräfte. Zudem muss die Expertise für die
Begutachtung der Entwicklungen auf dem Gebiet der
Die Schweiz beteiligt sich im Rahmen der europäischen Kerntechnik erhalten bleiben. Um diese Fachkräfte aus-
Forschungsrahmenprogramme stark an den sogenann- zubilden und ihre Expertise langfristig sicherzustellen,
ten European Research Area Networks (ERA-Net). Hier ist die entsprechende Forschung im nuklearen Bereich
kommt der Ressortforschung des BFE ebenfalls eine weiterhin nötig und zu fördern.
besondere Rolle zu, da die Finanzierung der energiebe-
zogenen Ausschreibungen durch das BFE finanziert Uneingeschränkter Zugang zu
oder mindestens koordiniert wird. Publikationen und Daten
Die bisherigen Bestrebungen alle Veröffentlichungen,
Die CORE empfiehlt, den Umfang der Ressortfor- die ganz oder teilweise mit öffentlichen Fördermitteln
schung im Energiebereich mindestens auf dem Niveau finanziert wurden, frei zugänglich zu machen, sollen
der Vorjahre beizubehalten und damit unter anderem weiter verstärkt werden. Die vorbildliche Open Access
die internationale Einbindung – vor allem bei den For- Strategie des SNF kann weiteren Förderinstanzen als
schungsprogrammen der IEA und der EU – sicherzu- Richtschnur dienen, da auch der Zugang zu Veröffent-
stellen. lichungen in Journals gesichert wird.
Pilot- und Demonstrationsprojekte Weit schwieriger als der Zugang zu Veröffentlichungen
Mit den Mitteln für Pilot- und Demonstrationsprojekte ist der freie Zugang der Forschenden zu Daten zu
im Energiebereich wird die Energiepolitik durch die bewerkstelligen. Hier regt die CORE eine Diskussion
beschleunigte Einführung innovativer Technologien in zwischen den Datenerhebenden und den Forschenden
den Markt unterstützt. Gerade durch Demonstratoren an. Es soll ein bestmöglicher Kompromiss zwischen
im 1:1-Massstab wird sichtbar, wie die Umsetzung der dem nötigen Datenschutz und der wünschenswerten
Energiestrategie 2050 funktionieren kann. Vertrauen freien Datenverfügbarkeit gefunden werden.
der Bevölkerung wird geschaffen; neue Technologien
und Lösungen werden einem Praxistest unterzogen Generell empfiehlt die CORE die Unterstützung der
und erlebbar gemacht. Gleichzeitig wird die Ausstrah- Erhebung guter und bisher nicht systematisch erhobe-
lung schweizerischer Innovationen über die Landes- ner Daten; besonders wertvoll sind langfristige Daten-
grenze hinaus verstärkt. Die CORE empfiehlt, diese reihen von mehr als 30 Jahren.
12Neue Trends der Forschungsperiode 2021 bis 2024
Die CORE legt den Fokus für die Energieforschung 2021 bis 2024 auf die ganzheitliche Betrachtung des Ener-
giesystems unter besonderer Berücksichtigung der Sozial- und Geisteswissenschaften. Dies solle eine effizi-
ente Sektorkopplung und eine Umwandlung des Energiesystems auf erneuerbare Energien ermöglichen. Ver-
besserte Datenanalysemöglichkeiten sollen auch in der Energieforschung genutzt werden, um z.B.
selbständiges Lernen und optimierte, menschorientierte Planung im Energiebereich zu ermöglichen.
Energie, Gesellschaft und Politikmassnahmen: Neben der langfristigen Reduktion der Nachfrage steht
deren Flexibilisierung im Vordergrund. Weiter sind die optimale Integration der Erneuerbaren ins Energiesys-
tem sowie Marktdesigns und Koordination der Akteure in einem dezentralisierten Energiesystem neue
Ansätze. Verstärkt wird auf systemweite Analysen gesetzt, die auch die Analyse der Einflussfaktoren der
gesellschaftlichen Transition ermöglichen.
Wohnen und Arbeiten: Der Fokus wurde im Betrachtungs- bzw. Optimierungsperimeter vom Zusammen-
spiel des Gebäudesektors mit dem elektrischen Netz auf die Wechselwirkung mit allen Energienetzen erwei-
tert. Diese Berücksichtigung der Durchlässigkeit der Netze (Sektorkopplung) führt im Schwerpunkt Wohnen
und Arbeiten zu einer Verschiebung der Themen von der Gebäudeebene auf die Areals- und Quartierebene
und resultiert in neuen Prämissen für die Optimierung des Gebäudeparks als technisches System. Stärker im
Forschungsfokus stehen aber auch die Menschen als Nutzer, Besitzer und Betreiber von Gebäuden. Dies äus-
sert sich in neuen Konzeptansätzen und neuen Methoden, um diese zu validieren (Living-Labs).
Mobilität: In diesem Schwerpunkt liegt der Fokus verstärkt auf den Untersuchungen und dem Verständnis
des Mobilitätssystems als Ganzes und der Rolle des menschlichen Verhaltens darin. Auf der technische Ebene
wird verstärkt die Herausforderung der Dekarbonisierung des Fracht- und Flugverkehrs angegangen.
Energiesysteme: Die systemische Forschung zur Vernetzung aller Energieträger und -netze mit einem
höchstmöglichen Anteil erneuerbarer Energie steht verstärkt im Vordergrund. Energiespeicherung, vor allem
Langzeitspeicherung, bleibt nach wie vor ein relevantes Thema, ebenso die nukleare Sicherheitsforschung.
Industrielle Prozesse: Die Stoff- und Energiekreisläufe zu schliessen ist das klare Langzeitziel dieses Schwer-
punkts. Damit ergibt sich ein stärkerer Fokus auf erneuerbare Materialien und erneuerbare Energiebereitstel-
lung in den industriellen Prozessen.
Die CORE empfiehlt, Energieforschung vor allem in diesen Bereichen zu fördern.
13Wirtschaft, Gesellschaft
und Politikmassnahmen
Der Übergang zu einem erneuerbaren, sicheren und effizienten Energiesystem wird
durch Märkte, Politikmassnahmen und Institutionen ermöglicht werden, die so ausge-
staltet sind, dass sie Energieeffizienz und den Übergang zu erneuerbaren Energien effi-
zient fördern, breite Akzeptanz geniessen und dem individuellen Wohlbefinden dienen.
Die Forschungsarbeit im Schwerpunkt Wirtschaft, Gesellschaft und Politikmassnahmen
bietet fundiertes Wissen, das für das Verständnis und die Gestaltung solcher Märkte,
Politikmassnahmen und Institutionen erforderlich ist.
Die Energiestrategie 2050 verlangt den schrittweisen nutzung, zu ihrem Bezug zu gesellschaftlichen und
Ausstieg aus der Kernenergie bei gleichzeitigem Errei- ökonomischen Entwicklungen sowie ihre Umweltwir-
chen der Klimaziele und Aufrechterhalten der grossen kung. Denn viele politische Instrumente und Massnah-
Versorgungssicherheit der Schweiz. Dies erfordert men wirken sich längst nicht nur auf einzelne Sekto-
gesteigerte Energieeffizienz und eine grössere Energie- ren, Bereiche oder Regionen aus und müssen deshalb
gewinnung aus erneuerbaren Quellen. Zur Erreichung in ihrem weiteren Umfeld untersucht werden.
dieser Ziele ist die Entwicklung neuer Technologien
von grosser Bedeutung. Aber der technische Fort- Neben den bereichseigenen Fragestellungen trägt die
schritt alleine wird nicht ausreichen. Grosse private SGW-Forschung zur Entwicklung und Implementie-
Investitionen und grundlegende Änderungen beim rung neuer Technologien bei. Technischer und gesell-
Energieverbrauch werden nötig sein. Für beides sind schaftlicher Fortschritt hängen eng voneinander ab
Verhaltensänderungen, neue Anreize und – im Rah- und lassen sich nicht trennen. Technische Lösungen
men der Möglichkeiten – Anpassungen bei Gover- können besser zu nachhaltigem Energieverbrauch bei-
nance und Politikmassnahmen erforderlich. Dieser tragen, wenn das gesellschaftliche, ökonomische und
Umbau des Energiesystems muss so erfolgen, dass er politische Umfeld bei ihrer Entwicklung angemessen
in der Bevölkerung breite Akzeptanz geniesst und mit berücksichtigt wird. Aus diesem Grund werden in die-
individuellem Wohlbefinden und Lebensqualität auf sem Forschungskonzept die sozioökonomischen The-
hohem Niveau einhergeht. men direkt in die technischen Schwerpunkte integriert,
wenn sie der Technologie eigen oder für sie von
Hauptziel der sozial- und geisteswissenschaftlichen besonderer Bedeutung sind.
(SGW-)Energieforschung ist es, ein besseres Verständ-
nis für das Verhalten der verschiedenen Akteure, ihre Die SGW-Forschung ist besonders stark von der Daten-
Reaktion auf Politikmassnahmen und die Funktions- qualität abhängig. Die Erhebung und der Zugriff auf
weise der Märkte zu gewinnen. Auf dieser Grundlage die Daten ist kein Forschungsschwerpunkt an und für
können die relativen Potenziale und Kosten der unter- sich, aber in vielen Gebieten Voraussetzung für erst-
schiedlichen Massnahmen beurteilt und ihre Ausge- klassige Forschungsarbeit. Dazu gehört auch die Mög-
staltung optimiert werden. Überdies bietet die lichkeit von Feldversuchen und Experimenten. Dies
SGW-Forschung eine umfassende Sicht auf den wird im Kapitel «Empfehlungen» adressiert.
Umbau des Energiesystems und ein besseres Verständ-
nis für die Wechselbeziehungen und Wechselwirkun- Der Umbau des Energiesystems erfordert ein veränder-
gen zwischen Massnahmen und Prozessen. System- tes Investitions- und Energienutzungsverhalten der
weite Beurteilungen stützen den Umbau des Akteure sowie Politikmassnahmen, Marktgestaltung
schweizerischen Energiesystems mit detaillierten Infor- und Institutionen, die diesen Wandel ermöglichen. Es
mationen zur Entwicklung der Energiegewinnung und müssen politische und regulatorische Instrumente ent-
14wickelt sowie Rahmenbedingungen geschaffen wer- Ihre Strategien wirken sich auf das Verbraucherverhal-
den, die den Umbau des Energiesystems unterstützen. ten aus und werden von diesem beeinflusst. Daneben
Der Hauptbeitrag der SGW-Forschung zur Transforma- beeinflussen ihre Investitionsentscheide die Entwick-
tion des Energiesystems besteht darin, dafür die nöti- lung neuer Infrastrukturbauten entscheidend. Hier sind
gen Kenntnisse bereitzustellen. Dabei sind insbeson- die Erforschung unternehmenseigener, adaptiver
dere Forschungsarbeiten in den Bereichen Massnahmen und die Entwicklung von Rahmenbedin-
«Unternehmen und Haushalte», «Märkte, Regulierung gungen nötig, die Innovation und technologischen
und Politikmassnahmen» sowie «Modellierung, sys- Wandel für mehr Energieeffizienz und erneuerbare
temweite Beurteilungen und Transformationsprozess» Energien fördern. Schliesslich erfordert die Energiestra-
erforderlich. tegie ganz grundsätzlich Investitionen in neue Energie-
infrastrukturen. Ein zentraler Erfolgsfaktor ist dabei,
dass Hindernisse identifiziert und Empfehlungen für
Mittel- bis langfristige Prioritäten geeignete Rahmenbedingungen zur Förderung solcher
Investitionen formuliert werden.
Unternehmen und Haushalte
Um die Transformation des Energiesystems erfolgreich Märkte, Regulierung und Politikmassnahmen
umzusetzen müssen die Haushalte und Unternehmen Hauptgegenstände dieses Schwerpunkts sind die Funk-
ihr energierelevantes Verbrauchs- und Investitionsver- tionsweise und die Regulierung der Energiemärkte
halten ändern. Die erste mittel- und langfristige Priori- sowie die Ausgestaltung von Politikmassnahmen für
tät legt den Fokus auf die Verhaltensanalyse mittels ein erneuerbares, sicheres und effizientes Energiesys-
psychologischer, sozialer und mikroökonomischer tem. Die Energiemärkte koordinieren die Investitions-
Methoden sowie das Abgeben von Handlungsempfeh- und Verbrauchsentscheide der Akteure innerhalb eines
lungen. Forschungsziel ist es, ein besseres Verständnis Energiesystems. Damit spielen sie eine zentrale Rolle
für die Motivationen der jeweiligen Akteure und die für eine erfolgreiche Energiestrategie. Wegen der Ent-
Wirkung spezifischer energiepolitischer Instrumente zu wicklung neuer Technologien, die eine enge Integra-
erlangen. Das Reduktionsziel beim Energieverbrauch tion verschiedener Energieträger ermöglichen, der
und der Umbau zu einem System mit erneuerbaren Dezentralisierung des Energiesystems und der Integra-
Energien gehen Hand in Hand mit einer reduzierten tion erneuerbarer Energien im grossen Rahmen stehen
und flexibilisierten Energienachfrage. In diesem Sinne die Energiemärkte und ihre Regulierung in Zukunft vor
ist ein wichtiger Forschungsfokus die Analyse der psy- grossen Herausforderungen. Daher braucht es für eine
chologischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen erfolgreiche Transformation des Energiesystems
Determinanten der Energienachfrage und der individu- Forschungsarbeiten zur Marktgestaltung und -regulie-
ellen Entscheidungsfindung, der dynamischen Grup- rung. So ist die Entwicklung und Analyse effizienter
penprozesse und der Unternehmensstrategien. Dies Marktgestaltungen, die Investitionen in erneuerbare
erleichtert die Entwicklung von Massnahmen, die zu Energien und deren Integration in das Energiesystem
einem reduzierten Energieverbrauch beitragen, und ermöglichen, von grosser Bedeutung. Die Forschung
helfen, die Flexibilität der Nachfrage zu erhöhen und muss angemessene Lösungen für die Integration
zu nutzen. Bei den Haushalten braucht es etwa wei- der erneuerbaren Energien und den möglichen
tere Forschungsarbeiten zur Wechselwirkung zwischen Übergang zu einem dezentralisierten Energiesystem
sozioökonomischen Determinanten sowie emotiona- entwickeln. Dazu gehören auch neue Ansätze, um die
len, normativen und kognitiven Faktoren, die für den Versorgungssicherheit zu gewährleisten und die
Energieverbrauch erheblich sind, um Politikmassnah- Entscheidungen der Akteure im System zu koordinie-
men so auszugestalten, dass die Energienachfrage ren (z.B. Produktionsstätten, Prosumer, Eigenver-
nachhaltig sinkt. Die Unternehmen ihrerseits sind wich- brauchsgemeinschaften, Netzbetreiber). Dabei sind
tige Akteure der Transformation des Energiesystems. auch neue Möglichkeiten, die sich mit der Digitalisie-
15rung ergeben, von Interesse. Überdies erfordert eine Modellierung, systemweite Beurteilungen
kosteneffektive, gesellschaftlich akzeptierte Energie- und Transformationsprozess
strategie einen ausgewogenen Mix von Politikmass- Um zweckmässige Rahmenbedingungen für eine
nahmen und eine detaillierte Beurteilung ihrer Auswir- erfolgreiche Energiestrategie schaffen zu können, müs-
kungen. Dabei müssen juristische, auch internationale sen der Transformationsprozess und die Folgen ener-
Aspekte berücksichtigt werden. Hier müssen die giepolitischer und regulatorischer Massnahmen auf das
Wechselwirkungen mit anderen (nicht energiepoliti- Energiesystem und die Schweizer Wirtschaft besser
schen) Massnahmen berücksichtigt werden, etwa im verstanden werden. Dies ist das Forschungsziel dieses
Bereich der Raumplanungs-, Klima- und Verkehrspolitik Schwerpunkts. Es erfordert die Entwicklung und Ver-
national und international. Die internationale Klima- besserung der Modelle und Szenarien, die mögliche
und Energiepolitik wirkt sich entscheidend auf die Entwicklungen beschreiben und treibende Schlüssel-
Energiemärkte im Inland aus. Deshalb ist die Erfor- faktoren der Transformation des Energiesystems her-
schung ihres Einflusses und Zusammenspiels mit inlän- ausstellen. Auch technische Szenarien sind interessant,
dischen Politikmassnahmen von Bedeutung. Dies gilt doch werden diese im Kapitel «Energiesysteme»
auch im Zusammenhang mit der Positionierung der behandelt.
Schweiz auf den internationalen Energiemärkten.
Ein wichtiges Forschungsziel ist die bessere Berück-
sichtigung der Ungewissheit und die Repräsentation
von Verhaltens- und Gesellschaftsaspekten in Model-
len und Szenarien. Dann müssen auch die politischen,
ökonomischen und gesellschaftlichen Rahmenbedin-
gungen der Szenarien und die Wechselwirkung zwi-
schen den Politikmassnahmen besser verstanden wer-
den. Dies gilt insbesondere, weil die Energiestrategie
nicht nur eine Frage der Technik, sondern auch gesell-
schaftlicher Art ist. Die Triebkräfte dieses gesell-
schaftlichen Wandels und die Wechselwirkungen zwi-
schen technischer, gesellschaftlicher, politischer und
individueller Veränderung müssen untersucht werden,
um die Erfolgsfaktoren der Energiestrategie besser zu
verstehen. So beeinflussen etwa gesellschaftliche und
technische Dynamiken wie die Digitalisierung die
Transformation des Energiesystems auf mehreren
Ebenen mit unterschiedlicher Wirkung. Dieses kom-
plexe, dynamische Zusammenspiel verschiedener
Triebkräfte muss verstanden werden. Eine weitere Pri-
orität verbleibt die Analyse energiepolitischer Mass-
nahmen und Instrumente, beispielsweise anhand
makroökonomischer Instrumente sowie die Untersu-
chung der zukünftigen Energienachfrage und -ange-
bot sowie Rahmenbedingungen mittels Szenarien,
Energiemodellen und anderer Methoden.
Die Forschung schlägt Lösungen für eine verstärkte Integration der
erneuerbaren Energien ins Energiesystem vor. Insbesondere werden
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neue Ansätze entwickelt, um mit zahlreichen, heterogenen Akteuren
in einem dezentralisierten System umzugehen. © ShutterstockWohnen und Arbeiten
Der Gebäudepark wird in Zukunft klimaneutral und energieeffizient betrieben und trägt
dezentral dazu bei, Bereitstellung und Nachfrage in Energienetzen – Strom, Wärme,
Kälte – im Gleichgewicht zu halten. Die Forschung zeigt sozialverträgliche technologi-
sche Wege dazu auf.
Dieser Vision entsprechend, werden im Schwerpunkt zu entwickeln, zu validieren (inkl. «Living Labs») und in
Wohnen und Arbeiten Technologien und Konzepte der Praxis zu demonstrieren.
erforscht, die den Energiebedarf reduzieren, die
Effizienz der Energieumwandlung und -verwendung Neue Gebäude sollen im Betrieb keine umweltbelas-
steigern und deren Wertigkeit (Exergie) Rechnung tenden Emissionen generieren und hohen Komfort
tragen. Insgesamt sollen die menschlichen Bedürfnisse bei Raumklima, Lärm/Akustik, Licht und Hygiene
im Bereich Wohnen und Arbeiten künftig auf erreichen. Gebäude und verwendete Materialien sind
ressourcenschonende und sozialverträgliche Weise
ressourcenschonend, emissionsarm und energieeffizi-
befriedigt werden. ent herzustellen. Langfristig ist eine Kreislaufwirt-
schaft anzustreben.
Um der Funktion des Gebäudeparks als «Prosumer»
Rechnung zu tragen, werden die dezentrale Energie- Um dies zu erreichen, müssen Technologien und Kon-
speicherung, die lokale Gewinnung erneuerbarer Ener- zepte entwickelt werden, die eine intelligente Gewin-
gie an Gebäuden, in Arealen, Quartieren und Städten nung, Umwandlung, Nutzung und Speicherung von
sowie das Zusammenspiel von Energieverbrauch, Energie im Gebäudebereich unter Einbezug von Ver-
dezentraler Energiegewinnung, -speicherung und bund- und Austauschmöglichkeiten mit Versorgungs-
Energieinfrastrukturen erforscht. Dezentrale Energie- netzen (Strom, Wärme, Gas) ermöglichen. Dies umfasst
systeme müssen sich zweckmässig in das zukünftige sowohl die technologische als auch die sozial- und
Energiesystem der Schweiz integrieren, damit eine geisteswissenschaftliche Forschung, um auch das Nut-
umweltverträgliche, sichere, effiziente und wirtschaftli- zerverhalten und die Nutzerbedürfnisse zu berücksich-
che Energieversorgung gewährleistet ist. tigen. Das erarbeitete Wissen muss in geeigneter Form
für Produkte und Planungs-, Beratungs- und Ausfüh-
Strategien zur Effizienzsteigerung und zum konse- rungswerkzeuge sowie bei Bedarf für energiepolitische
quenten Umstieg auf erneuerbare Energiequellen sind Programme und Instrumente verfügbar gemacht wer-
zentral, um im Gebäudebereich Klimaneutralität im den, um wirkungsvoll in den Markt zu diffundieren.
Betrieb zu erreichen. Das optimale Ausmass von Effizi-
enzsteigerungen ist mit einer Lebenszyklusbetrachtung Die Schnittstellen zu den anderen Schwerpunktthemen
bezüglich Kosten-Nutzen-Verhältnis zu finden. Zusätz- dieses Konzepts sind zu beachten, wie beispielsweise
lichen Effizienzmassnahmen sollen im Vergleich mit der die Aspekte der Sektorenkopplung, der Mobilität und
verstärkten Nutzung erneuerbarer Energie beurteilt der Energieinfrastruktur oder der Einfluss von IKT- und
werden. Im Weiteren hängt der effiziente Betrieb der Monitoring-Technologien auf den Einsatz dezentral
Gebäude neben politischen und regulatorischen Rah- gewonnener erneuerbarer Energie.
menbedingungen vom Verhalten der Besitzenden,
Betreibenden und Nutzenden ab. Diese haben einen Ziele
signifikanten Einfluss darauf, ob die Spar- und Effizi- Gebäude sind für rund 42 % des Endenergiever-
enzmöglichkeiten ausgeschöpft und die avisierten Ziele brauchs5 und für 26 % der gesamten CO2 -Emissionen
erreicht werden können. Entsprechende Konzepte sind der Schweiz6 verantwortlich. Sie stehen deshalb im
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BFE Gesamtenergiestatistik 2018 — 6 https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/klima/inkuerze.html/Zentrum der Energiestrategie 2050. Einerseits muss die an Areale sind im «Bilanzierungskonzept
energetische Sanierungsrate7 von heute nur 1 % drin- 2000-Watt-Gesellschaft»10 formuliert. Die beiden Ziel-
gend und substantiell erhöht werden; gemäss IEA ist in formulierungen dienen als Orientierungsgrössen, wel-
OECD-Ländern eine Verdoppelung nötig8. Gleichzeitig che in Pilot- und Demonstrationsprojekten deutlich
stellt die Erhöhung der Sanierungseffizienz – mit tech- übertroffen werden sollen.
nischen und nicht-technischen Massnahmen – ein wei-
terer wichtiger Hebel für die Zielerreichung dar. Nebst dem effizienten Einsatz der Energie tragen eine
dekarbonisierte Energiebereitstellung, eine ressourcen-
Die Aufgabe der Forschung ist es, sozialverträgliche schonende, emissionsarme und energieeffiziente Her-
technologische Wege aufzuzeigen, die in Richtung der stellung von Baustoffen – mit dem Ziel einer Kreislauf-
eingangs formulierten Vision führen. In einer ersten wirtschaft – sowie eine gesellschaftliche Entwicklung,
Etappe sind die Ziele der Energiestrategie 2050 zu die qualitativen Mehrwert gegenüber quantitativem
erreichen, wobei die Forschung auch die langfristigen, materiellem Wachstum bevorzugt, massgebend zur
deutlich ambitionierteren Ziele der 2000 Watt-Gesell- Zielerreichung bei. Ohne diese Entwicklungen vorweg-
schaft stets im Fokus behalten muss. Ein messbares zunehmen, sollen im Gebäudebereich die bestmögli-
Etappenziel 2050 für Gebäude ist im «SIA-Effizienz- chen Voraussetzungen geschaffen werden, um die
pfad Energie»9 beschrieben. Analoge Anforderungen vorerwähnten Ziele zu erreichen.
Gebäudekühlung
Aufgrund steigender Temperaturen im Sommer und wachsender Komfortanforderungen ist zukünftig mit
einem erhöhten Kühlbedarf in Gebäuden zu rechnen. Im Bereich der Entwicklung von Konzepten und Tech-
nologien für eine kostenoptimierte, energieeffiziente und ressourcenschonende passive oder aktive Raum-
kühlung sollen in der aktuellen Vierjahresperiode markante Fortschritte erreicht werden.
Prüfstandmessungen zur Kühlleistungsbestimmung von drei Solarabsorber im Rahmen des Projektes «Heizen und Kühlen über thermisch
aktivierte Aussenflächen» an der FHNW. Die unabgedeckten Solarabsorber funktionieren als Aussen-Wärmeübertrager und können im
Heizbetrieb Wärme von der Umgebung und durch Absorption von Solarstrahlung aufnehmen und im Kühlbetrieb während der Nacht
Wärme an die Umgebung abgeben. © FHNW IEBau
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Martin Jakob et al., 2014, Energetische Erneuerungsraten im Gebäudebereich Synthesebericht zu Gebäudehülle und Heizanlagen — 8 IEA,
2013, Technology Roadmap Energy efficient building envelopes — 9 Merkblatt SIA 2040, Ausgabe 2017. Demnach sind bis 2050 eine durch-
18 schnittliche Leistung von 2000 Watt nicht erneuerbare Primärenergie und 2 t CO2 - Äquivalent pro Person und Jahr anzustreben. Der Gebäude-
bereich soll davon rund die Hälfte beanspruchen dürfen. Um die für den Gebäudebetrieb benötigte Energie in einen gesamtheitlicheren Kon-
text zu stellen, berücksichtigt der «SIA-Effizienzpfad Energie» zusätzlich die in den Baustoffen und Gebäudetechnikelementen enthaltene graue
Energie sowie der durch den Gebäudestandort verursachte Energieverbrauch für Mobilität. — 10 www.2000watt.swiss, Bilanzierungskonzept
2000-Watt-Gesellschaft, Stand September 2014.Mittel- bis langfristige Prioritäten Praxis. Damit kann ein wichtiger Beitrag zur Konkreti-
sierung der Debatte über «Positive Energy Districts»11
Areale und Quartiere geleistet werden. In diesem Rahmen sollen Konzepte,
Um den elektrischen und thermischen Energiebedarf Prozesse, Massnahmen und Rahmenbedingungen ana-
der Schweiz zukünftig weitestgehend mit lokal vorhan- lysiert, entwickelt und getestet werden.
denen, erneuerbaren Energiequellen zu decken, sind
ganzheitliche Lösungsansätze notwendig. Quartiere Zusätzlich bedarf es Konzepten zur Anpassung an den
bzw. Areale können zu dezentralen, vernetzten Ener- Klimawandel, um Gebäude, Areale und Quartiere in
giesystemen ausgebaut werden und dabei Energie- Bezug auf die globale Klimaentwicklung und lokale
dienstleistungen innerhalb des jeweiligen Quartiers/ Mikroklimata im urbanen Raum (z.B. «Heat island»-
Areals (inkl. Elektromobilität) oder für die dazugehö- Effekt) resilient zu gestalten.
rige Region in den Bereichen Bereitstellung, Umwand-
lung, Management, Speicherung und Verteilung über- Gebäude
nehmen. Sie sind nicht autarke Systeme, sondern Eine weitgehende Reduktion von Energieverbrauch
sollen sich als aktive Elemente in das Energiesystem und CO 2 -Emissionen bestehender Gebäude ist eine
der Schweiz bzw. von Europa einfügen, als Subsysteme grosse wirtschaftliche Herausforderung, welche den
im zukünftigen Energiesystem. Einbezug aller möglichen Optimierungsmassnahmen
am Gebäude erfordert. Bei der energietechnischen
Forschungsfragen stellen sich zu Last- und Bereitstel- Erneuerung der Gebäudehülle steigen die Kosten mit
lungsflexibilität eines Areals bzw. dessen einzelner einem gewissen Grad der Verbesserung für jede
Gebäude für das elektrische oder thermische Netz, zusätzlich eingesparte Energieeinheit progressiv an
sowie zur Allokation dieser Flexibilitäten (örtlich und (solange Modelle zum Einbezug externer Kosten nicht
zeitlich), und inwieweit dafür innovative Informations- verbindlich vorgegeben sind). Können diese Effizienz-
und Kommunikationstechnologie- (IKT)-Ansätze zur steigerung und die damit verbundene CO2 -Reduktion
Anwendung kommen können. mit anderen Massnahmen umweltfreundlich erreicht
werden, so ist es aus volkswirtschaftlicher Sicht sinn-
Weitere Forschung ist nötig, um ein zuverlässiges und voller, in Massnahmen mit geringeren Grenzkosten zu
optimiertes Zusammenwirken von elektrischen, thermi- investieren.
schen und Gasnetzen, Gebäuden, lokaler Energiege-
winnung und Einspeisung, Speicherung und Verteilung Um diese Potenziale zu erschliessen, müssen energie-
sicherzustellen. Zu entwickeln sind aber auch innova- und kosteneffiziente Systeme für die Gebäudesanie-
tive Instrumente zur integralen Planung, Lösungsevalu- rung, einfache, wirkungsvolle Beratungs- und Pla-
ation und -optimierung. Dazu gehören u.a. digitale nungswerkzeuge und effiziente Bauprozesse
Plattformen für integratives, multidisziplinäres und kol- entwickelt werden. Auch sind günstige und perfor-
laboratives Planen unter Berücksichtigung energeti- mancerobuste Konzepte für die Wohnungslüftung und
scher Aspekte, ggf. unter Nutzung der Möglichkeiten weitere Gebäudetechnik notwendig. Zudem sollen die
georeferenzierter Daten. Potenziale der digitalisierten, datenbasierten Gebäude-
modellierung über die gesamte Wertschöpfungskette
Bestehende Nachhaltigkeitsstrategien wie «2000 untersucht und demonstriert werden.
Watt-Areale» oder «Smart Cities and Communities»
sollen in Richtung Klimaneutralität auf Quartiersebene Bei Neubauten liegt der Fokus der Forschung auf dem
weiterentwickelt werden. Von besonderer Bedeutung Energiebedarf sowie den Schadstoff- und Treibhaus-
ist die Definition der «Netzdienlichkeit» auf der Ebene gasemissionen über den gesamten Lebenszyklus des
von Arealen und Quartieren und die Ableitung von Gebäudes, inklusive dem grauen Energiebedarf und
daraus resultierenden Optimierungsprämissen für die den damit verbundenen grauen Treibhausgasemissio-
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