Schweizer Energiepreis „Prix Watt d’Or 2011“ geht an die Wasserwirbelkraftwerke

Bundesamt für Energie verleiht zum fünften Mal den Schweizer Energiepreis „Prix Watt d’Or“. Der renommierte Schweizer Energiepreis 2011 der Kategorie Erneuerbare Energien geht an die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz .

75 Bewerbungen mit überraschenden, begeisternden, brillanten und wegweisenden Schweizer Energieinnovationen sind für die Jubiläumsausgabe des renommierten Schweizer Energiepreises Watt d’Or 2011 des Bundesamts für Energie (BFE) eingereicht worden. Sechs dieser Projekte werden heute Abend, 6. Januar 2011, in Bern von Bundesrätin Doris Leuthard, Vorsteherin des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK und Chiara Simoneschi-Cortesi, Jury-Präsidentin des Watt d’Or, geehrt.

wasserwirbel

Die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke Schweiz mit Sitz in Schöftland, Kanton Aargau gewinnt den Schweizer Energiepreis Watt d’Or 2011 in der Kategorie „Erneuerbare Energien“. Die Pilotanlage im aargauischen Schöftland, welche den Namen „Dr. Bertrand Piccard“ ihres Paten trägt, ist das bislang einzige Wasserwirbelkraftwerk der Schweiz. Es produziert seit November 2009 zuverlässig Naturstrom für gut 20 Familien. Zudem wird die Anlage als 1:1 Test- und Weiterentwicklungsprototyp eingesetzt. Die neue 1:8 Mess- und Entwicklungsanlage steht im Technopark in Windisch / Kanton Aargau.

Erkenntnisse welche aus dieser Forschungs- und Testanlage gezogen werden, testet man in Schöftland 1:1 auf ihre Praxistauglichkeit. Bereits jetzt hat man über 10 konkrete weiteren Projekte in der Schweiz gestartet und Konzessionsverfahren eingeleitet. Gegen 30 machbare Standorte sind bereits nachgewiesen und auf die KEV Liste des Bundes gesetzt. Bereits haben sich auch über 30 internationale Kontakte ergeben. Zusammen mit den Standorten in der Schweiz hat man aktuell über 150 potentiell geeignete Projekte in Vorbereitung. Somit ist das Geld der Genossenschafter nachhaltig, sinnvoll und gut angelegt.

Seit dem 1.1.2011 müssen in der Schweiz per Gesetz die unter anderem mit Staustufen verbauten und kanalisierten Flüsse renaturiert und revitalisiert werden. Wasserwirbelkraftwerkeprojekte erfüllen dieses Gesetz schon jetzt, denn immer wird mindestens die Fischdurchgängigkeit garantiert. Flussverbreiterungen und Flussmäandrierungen, sowie einen möglichst naturnahen Zustand des Flusses wiederherstellen, werden bei jedem Projekt angestrebt. Dies kann aber in dicht überbauten Städten nur teilweise realisiert werden.

Die nachhaltige Schweizer Energielandschaft ist weiterhin stark in Bewegung. Wegweisende Projekte und exzellente Ideen zeigen die über 70 äusserst vielfältigen Vorschläge, die für den renommierten Schweizer Energiepreis Watt d’Or 2011 des Bundesamts für Energie (BFE) eingereicht worden sind. Ziel des Watt d’Or ist es, diese Projekte bekannt zu machen und so Wirtschaft, Politik und die breite Öffentlichkeit zu motivieren, die Vorteile innovativer nachhaltiger Energietechnologien für sich zu entdecken. Um den Prix Watt d’Or zu erhalten müssen unter anderen folgenden übergeordneten Kriterien erfüllt sein.

Die Projekte, Personen und Organisationen müssen im Zeitraum August 2010 bis Juli 2011 realisiert bzw. im Sinne der Kriterien aktiv geworden sein.
Die Projekte müssen innovativ sein. Es muss ein erkennbarer Fortschritt gegenüber dem bisherigen Stand der Technik feststellbar sein.

Es muss ein deutlicher energetischer Nutzen im Sinne der schweizerischen Energiepolitik vorhanden sein, beziehungsweise es muss ein Nutzen bezüglich des Komforts, der Wirtschaftlichkeit oder ein gesellschaftlicher Nutzen vorhanden sein. Projekte, die verschiedene Aspekte von Energie, Umwelt, Technologie, Wirtschaftlichkeit, usw. gesamthaft berücksichtigen, geniessen eine gewisse Priorität.

Die Projekte, beziehungsweise die Aktivitäten der Personen und Organisationen sollen nicht nur Expertinnen und Experten begeistern, sondern müssen auch für ein Laienpublikum nachvollziehbar und begeisternd sein.

Ist die Schweiz ein Erfolgsmodell auf Grund ihrer Innovationskraft? In die Wiege gelegt wurde uns der Wohlstand nicht. Lange war die Schweiz ein Auswanderungsland. Die Einwanderung überbot erstmals 1888 die Auswanderung.
Kurze Zeit später war die Schweiz hinter England die am weitesten industrialisierte Nation Europas. Dies, da unser Land zum Mittelpunkt von Innovatoren, Reformern und Entdeckern wurde und weil die Menschen an die Zukunft sowie an die Modernisierung und an die Technik glaubten. Es entwickelte sich eine Gesellschaft, die sich über Leistungsbereitschaft und Fleiss definierte.
Die rasante Globalisierung, die Geschwindigkeit der Veränderung, die Komplexität unseres Lebens überfordern immer mehr Menschen, taxieren die Zukunft deshalb als bedrohlich und den Fortschritt und im Besonderen Innovationen als unheilvoll.
Aber der Stillstand ist für die Schweiz keine Option. Wer sich der Innovation und Weiterentwicklung verweigert, der lebt nicht nachhaltig, sondern von der Substanz. Das erfolgreiche Konzept heisst wie in der Natur – Evolution. Oder wie es die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke sagt und vorlebt: Energie mit der Natur für uns alle. Weltweit lassen sich Millionen von Menschen hoch motiviert auf die Zukunft ein, erfinden, forschen und experimentieren. Aufstrebende Schwellenländer und kriselnde Nachbarn erhöhen den Druck auf den Wirtschaftsstandort Schweiz. Der bilaterale Weg habe seine Grenzen erreicht, hiess es aus Brüssel. Stillstand und Rückzug sind untaugliche Reaktionen auf diesen steigenden Druck. Offensive ist gefragt. Weil der Kampf noch härter wird, sind eine aktive Politik und globale Allianzen in Zukunft zwingend. Die über 30 internationalen Kontakte der Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke sind ein aktiver Beweis und eine grosse Chance – für uns alle.

Die Fischdurchgängigkeit und aquatischen Wirbellosen wird unter anderem mit einer bewährten und anerkannten integrierten Fisch-Schleuse garantiert. Im 2010 und 2011 wird diese Lebewesen-Durchgängigkeit auch unter Mithilfe des anerkannten Büros Aquarius sowie Fachhochschulen noch wissenschaftlich genauer untersucht und nachgewiesen. Der gefahrlose Fisch-Auf- und Abstieg, auch über den Rotor, ist grundsätzlich möglich. Dies wurde durch die Reusenfänge von drei Bachforellen innerhalb kurzer Zeit nachgewiesen. Der Rotor des Wasserwirbelkraftwerks dreht sich mit 16 – 22 Umdrehungen pro Minute.
Aufsteigende Fische haben die Möglichkeit, vom Unterwasser her bodennah in das Rotorbecken aufzusteigen und über den entstehenden Wirbel in Oberwasser zu gelangen.

In der Konzession des Wasserwirbelkraftwerkes wurde von den Behörden die Auflage gemacht, dass der Fischaufstieg durch das Kraftwerk wissenschaftlich nachgewiesen werden muss. Die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke hat sich zum Ziel gesetzt, den Fischaufstieg durch diese Pilotanlage möglichst detailliert nachzuweisen und die Anlage so zu gestalten, dass die Längsvernetzung für alle im Gewässer vorkommenden Fischarten und -stadien gewährleistet ist. Auch für aquatische Wirbellose (Schnecken, Krebse, etc.). Gelingt ein solcher wissenschaftlicher Nachweis, können baugleiche Anlagen auch an anderen Standorten in der Schweiz eingesetzt werden, ohne dass jeweils erneute Erfolgskontrollen notwendig sind. Da es sich bei der Anlage um eine Pilotanlage handelt, kann nicht mittels standardisierter Methoden gearbeitet werden. Diese Anlage dient auch dazu, anhand verschiedener Versuche und Umbauten den Fischaufstieg zu optimieren und diesen mittels adaptierter Methoden nachzuweisen. Das Büro Aquarius wurde in diesem Zusammenhang von der Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke beauftragt, diesen Prozess aus gewässerökologischer Sicht wissenschaftlich zu begleiten und die Überlegungen und Resultate zu dokumentieren.

Der Fischauf- und -abstieg ist somit absolut gefahrlos gegeben, da nur ein sanftes Umlenken des Wassers durch den langsam drehenden Rotor stattfindet. Der Aufstieg wird durch die Integration einer Fischschleuse im Kraftwerk ebenfalls für alle Fischarten und Kleinlebewesen sichergestellt. Dies wird bis Ende 2011 von kompetenten Forschungspartnern überprüft und dokumentiert. Die Zur Zeit an der Pilotanlage in Schöftland durchgeführte Studie hat auch die Aufgabe, die optimale Position der Öffnungen (Fischdurchgänge) zu ermitteln, die Gestaltung des Ein- und Auslaufes möglichst „Wasserlebewesengerecht“ zu gestalten und damit die biologische Durchgängigkeit des Wasserwirbelkraftwerkes zu beweisen.

Bis zum Baubeginn weiterer Kraftwerke liegen gesicherte Resultate dieser Studie vor. Werden unsere Erwartungen bestätigt, könnte das Kraftwerk mit einer hohen biologischen Durchgängigkeit gebaut werden und es wäre interessant zu sehen, ob bestehende Fischtreppen oder das Wasserwirbelkraftwerk von den Wasserlebewesen für die Passage zukünftig bevorzugt werden.

Bei der Sicherstellung der heutigen Energieversorgung mit gleichzeitiger Senkung des CO2-Ausstosses, spielt die Stromgewinnung aus Wasserkraft eine wichtige Rolle. Da in der Schweiz bereits die meisten grossen Wasserläufe zur Stromgewinnung genutzt werden, richtet sich der Fokus zunehmend auf Kleinwasserkraftwerke. Traditionelle Kleinwasserkraftwerke stehen jedoch wegen ihrer zahlreichen negativen Auswirkungen auf die Gewässerökologie in der Kritik – Veränderungen der Fliess- und Geschiebedynamik, Erschwerung oder gar Verhinderung von Fischwanderungen, eine hohe Fischmortalität und starke Eingriffe ins Landschaftsbild erzeugen bei verschiedenen Interessengruppen Widerstand.

1 Jahr swisscleantech

Am 13. Dezember 2010 hat swisscleantech sein einjähriges Jubiläum gefeiert.
swisscleantech bündelt als liberaler und nachhaltiger Wirtschaftsverband die Kräfte der Schweizer Cleantech Unternehmen, vertritt ihre Interessen in der Politik, baut die Verbindung der Marke Schweiz mit Cleantech auf, und bietet konkrete Dienstleistungen, Referenzprojekte und andere Mitgliedschaftsvorteile.

Zahlreiche Mitglieder, Parlamentarier und viele weitere Cleantech Interessierte sind der Einladung ins Hotel Bellevue Palace in Bern gefolgt. Die eindrücklichen Referate von Schweizer Cleantech Pionieren rundeten ein ereignisreiches Schweizer Cleantech Jahr ab. Ebenfalls mit von der Partie waren 11 Tesla Elektrosportwagen, das Elektro-Schalenmotorrad X-Tracer, ein Model des solarbetriebenen Katamarans von Planet Solar und Texx Energy mit einer Ladestation für Elektrofahrzeuge.

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Der Abend begann mit dem lautlosen Eintreffen von 11 Tesla Elektrosportwagen auf dem Bundesplatz, wo diese von Parlamentariern erwartet wurden. Weiter ging es im Hotel Bellevue Palace mit einem Referat von Nick Beglinger, Präsident von swisscleantech. Im Anschluss an die UNO Klimakonferenz in Cancun betonte er die Wichtigkeit einer selbstbewussten Schweizer Klimapolitik für die Glaubwürdigkeit des Cleantech Standortes Schweiz. In diesem Sinne wird sich swisscleantech weiterhin für ein CO2-Reduktionsziel bis 2020 von minus 20% im Inland und minus 20% im Ausland einsetzen (20%/20%, 2020).

TESLA
Ein wichtiges Cleantech Ereignis im 2010 war die Veröffentlichung des Masterplans Cleantech Schweiz durch die Bundesämter UVEK und EVD. Die zentralen Punkte daraus wurde von Eric Scheidegger, Direktor SECO den Anwesenden vorgestellt. Anschliessend führte Walter Stulze von NOSE in die Hintergründe zum neuen swisscleantech Logo ein.

Danach präsentierten gleich drei Pioniere der nachhaltigen Mobilität ihre bemerkenswerten Projekte. Roger Riedener hat mit PERAVES AG den preisgekrönten X-Tracer entwickelt, das Team PlanetSolar SA, vertreten durch Pascal Goulpé, ist zur Zeit auf Weltumrundung mit dem solarbetriebenen Katamaran und Bertrand Piccard von Solar Impulse will mit seinem Solarflugzeug bald die Welt umrunden. In einer eindrücklichen Ansprache rief er die Politik auf, die wahren Kosten von fossiler Energie zu sehen und folglich konsequent auf Erneuerbare und Energieeffizienz zu setzen.

Der Abend wurde feierlich abgerundet durch die Jazzabelles und ein ausgiebiges Dinner. swisscleantech möchte sich bei allen Anwesenden für die schöne Feier und die grosse Unterstützung im 2010 bedanken.

Erfinder Tipp:
Mein erster Bericht über swisscleantech vom 20.10.2010

Die Erfindung von Benzin aus Wasser, CO2 und Sonnenlicht

Ein Forschungsteam der ETH Zürich, des PSI und des Caltech hat soeben gezeigt, dass es möglich ist, aus Wasser und Kohlendioxid solare Treibstoffe zu erzeugen. Dazu haben die Forscher einen neuartigen Reaktor entwickelt, in dem konzentrierte Sonnenstrahlung ein stabiles und schnelles thermochemisches Verfahren antreibt, welches auf effiziente Weise solaren Treibstoff hervorbringt. Damit schliesst sich die Lücke eines technisch machbaren CO2-Kreislaufs.

Weltweit stellen sich Wissenschaftler die Frage: Wie kann man die saubere und unerschöpfliche, aber ungleichmässig verteilte Sonnenenergie speichern, um diese von den sonnigsten Flecken der Erde in die industrialisierten Zentren zu transportieren, wo die meiste Energie benötigt wird? Diese Frage motiviert Forscher nach Rezepten zu suchen, wie Sonnenlicht in chemische Energieträger umgewandelt werden kann, und zwar in Form von flüssigen Treibstoffen, die über lange Zeit gespeichert und über weite Distanzen transportiert werden können − Treibstoffe notabene, die nicht nur Autos, Schiffe und Flugzeuge antreiben, sondern die gesamte nach Öl lechzende Weltwirtschaft nachhaltig versorgen

Erfindung Benzin

Einem Forschungsteam um Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger an der ETH Zürich und Leiter des Labors für Solartechnik am Paul Scherrer Institut (PSI), ist es nun gelungen, ein solches Rezept inklusive «Kochtopf» − sprich Solar-Reaktor − zu entwickeln. Mit einem radikal neuen Prozess wird Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt in ein Gemisch von Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO), das als «Syngas» bezeichnet wird und eine Vorstufe von Benzin, Kerosin und anderen flüssigen Treibstoffen darstellt. Zusammen mit Kollegen des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, USA, haben die ETH- und PSI-Forscher den Solar-Reaktor entwickelt und die experimentellen Resultate in der aktuellen Ausgabe von «Science» veröffentlicht.

Die zugrundeliegende Idee besteht darin, Wasser und CO2 thermochemisch mit Hilfe eines zweistufigen Metalloxid-Redox-Kreisprozesses aufzuspalten. In einem ersten, energieintensiven Schritt wird Ceriumoxid mit Hilfe von konzentrierter Sonnenstrahlung bei einer Temperatur von 1500°C reduziert. Dabei gibt das Material Sauerstoffatome aus der Struktur ab. Im zweiten Schritt lässt man das reduzierte Ceriumoxid bei etwa 900°C mit Wasserdampf und CO2 reagieren; dabei werden die Wasser- und CO2-Moleküle aufgebrochen und die freiwerdenden Sauerstoffatome so in die Materialstruktur integriert, dass das Ceriumoxid wieder in der Ausgangsform ist und der Kreisprozess erneut gestartet werden kann. Übrig bleibt reines Syngas aus H2 und CO. «Es ist thermodynamisch gesehen attraktiv, den solarchemischen Prozess bei hohen Temperaturen zu betreiben und das gesamte Sonnenspektrum zu nutzen, um mit hohen Reaktionsgeschwindigkeiten und einem hohen Energieumwandlungswirkungsgrad solare Treibstoffe herzustellen», erklärt Steinfeld.
Effiziente Wärmeübertragung

Der neuartige Solar-Reaktor für diesen thermochemischen Kreisprozess ist in der oben stehenden Abbildung schematisch dargestellt. Die Reaktorkonfiguration besteht aus einem Hohlraum-Receiver, der einen porösen, monolithischen Ceriumoxid-Zylinder beinhaltet. Konzentrierte Sonnenstrahlung tritt durch eine mit einem durchsichtigen Quarzglas abgedichtete Blendenöffnung ein und wird vom Ceriumoxid innerhalb des Reaktors direkt und effizient absorbiert. Dieses Material wird unter Beigabe eines geeigneten Gases zyklisch erhitzt und gekühlt, was die Produktion des «Syngas‘» auslöst.

Die Forscher testeten am Hochfluss-Solarsimulator am PSI einen 2000-Watt-Reaktor-Prototyp. Dabei verwendeten sie eine Strahlungsintensität, die der Kraft von 1500 Sonnen entspricht. Der Umwandlungwirkungsgrad von Sonnenenergie in Treibstoff betrug dabei 0,8 Prozent. Dieser Wert ergibt sich aus dem Brennwert des produzierten Syngas, geteilt durch den Input an Strahlungsenergie.

Diese Wirkungsgrade sind um zwei Grössenordnungen höher als diejenigen, die man mit herkömmlichen photokatalytischen Methoden zur CO2-Spaltung erzielt hat, erklärt Steinfelds Doktorand Philipp Furler, der momentan an der Optimierung des Prozesses mit Hilfe numerischer Strömungsmechanik und Wärmeübertragungs-Simulationen arbeitet. Thermodynamische Analysen zeigen, dass Wirkungsgrade von bis zu 19 Prozent erreicht werden können.

Neben der Effizienz der Umwandlung ist auch die Stabilität des reaktiven Materials, also des Ceriumoxids, essenziell. Diesbezügliche Tests über 500 Zyklen der Wasserspaltung verliefen erfolgreich, so dass solarer Treibstoff ohne Unterbruch und mit konstanten Raten hergestellt werden konnte.

«Die Resultate, die wir in Science veröffentlichen konnten, zeigen die Machbarkeit von solarbetriebenen thermochemischen Verfahren zur Herstellung von Treibstoff aus Kohlendioxid und Wasser auf», betont Steinfeld. «Die Entwicklung eines einfachen und skalierbaren Solar-Reaktors sei hierfür unerlässlich».

Solar-Reaktor
Zurzeit sind Steinfeld und seine Gruppe daran, den Solar-Reaktor so zu optimieren, dass er auch in grossem Massstab − im Megawatt-Bereich − in Solarturm-Anlagen eingesetzt werden kann. Solche Anlagen sind bereits kommerziell zur Stromerzeugung im Einsatz. Steinfeld bleibt aber konservativ mit seiner Einschätzung, bis wann seine Solarreaktortechnologie in der Praxis in Betrieb genommen werden könnte: «Es sind noch grosse Anstrengungen nötig, doch 2020 sollten wir soweit sein, dass die erste industrielle Solartreibstoff-Anlage in Betrieb gehen und einen zentralen Beitrag zur nachhaltigen Energieerzeugung der Zukunft leisten kann».

„Die Erfindung“ Sauberes Wasser mit Pet-Flasche und Sonnenlicht

Ein Sechstel der Weltbevölkerung hat keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser:

Die Methode von dem Schweizer Forscher Martin Wegelin ist einfach: Wasser wird in einer Pet-Flasche während mindestens sechs Stunden in die Sonne gelegt. Durch die Wärme- und Sonneneinwirkung werden die Keime abgetötet. Damit können in Entwicklungsländern etwa Durchfallerkrankungen vermindert werden. Das Wasser darf allerdings nicht trüb sein.

Mit Hilfe von Sonnenstrahlen kann Wasser entkeimt und so trinkbar gemacht werden. Die solare Wasserdesinfektion – oder kurz SODIS-Methode (Solar Water Disinfection) bietet damit eine Lösung zur Vermeidung von Durchfall, eine der häufigsten Todesursachen für Menschen in Entwicklungsländern.

Diese Methode wenden heute schon rund zwei Millionen Menschen in zwanzig Ländern an.

Martin Wegelin ist Leiter des Fachbereiches Wasser an der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) und bemüht sich persönlich um Mittel, damit SODIS in möglichst vielen Ländern bekannt gemacht werden kann.

Die Welt Gesundheitsorganisation WHO, die UNICEF und das Rote Kreuz empfehlen die SODIS-Methode daher als eine Möglichkeit für die Behandlung von Trinkwasser in Entwicklungsländern.

Die Erfindung von Schweizer Forscher Martin Wegelin würde bereits in diversen Produktebn eingesetzt. Z.B
Index Award Winner 2007 in der Kategorie: Home ist die Solar-Bootle von Alberto Meda und Francisco Gomez tötet alle Krankheitserreger ab.
Unsauberes Wasser erhöht so ziemlich alle Krankheitrisiken die es übrhaupt gibt. Diarrhö, Cholera, Typkus, Hepatitis A… Meda und Paz haben eine einfache und kostengünstige Flasche entwickelt, die aus verunreinigtem Wasser Trinkwasser machen kann.

solarbottle
Man füllt das Wasser in die Solar Bottle und setzt diese dem prallen Sonnenlicht aus. Nach ca. 6 Stunden sind alle Keime und Bakterien abgetötet und man kann das Wasser beruhigt trinken.

solar_bottle

Die Solar Bottle hat eine transparente Seite, die die Sonnenstrahlen einfängt und eine Seite aus Aluminium, die die Sonnenstrahlen wieder reflektiert.