(psi) Die Zukunft beginnt im Labor: Um Klimaschutz und Versorgungssicherheit zusammenzubringen, arbeiten Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI an Technologien, die die Energiewende beschleunigen. Mit Wissenschaft und Innovationen begegnet das PSI so einer der grössten heutigen Herausforderungen der Gesellschaft.
Die Energiewende wird im Alltag immer sichtbarer: Solardächer und E-Autos nehmen zu. Auch die Dringlichkeit, den Klimawandel zu bremsen, wird aktuell in der Schweiz spürbar: Die Hitze des vergangenen Sommers hat Mensch und Natur zugesetzt und die Gletscherschmelze beschleunigt. Zugleich steht in der Schweiz das Neubauverbot für Kernkraftwerke zur Diskussion.
Wie sich Klimaschutz und Versorgungssicherheit zusammenbringen lassen, entscheidet sich auch an den Technologien, die heute erforscht, erprobt und weiterentwickelt werden. Am PSI reicht diese Arbeit von neuen Speichern für erneuerbaren Strom über synthetische Treibstoffe bis hin zu sichereren Konzepten für Kernenergie und Fusion. Viele dieser Ansätze entstehen nicht nur im Labor, sondern werden gemeinsam mit der Industrie bis zu innovativen Demonstrationsanlagen vorangetrieben, die den Weg in die Anwendung ebnen.
Batterien für die Nacht, chemische Speicher für den Winter
Ein zentrales Problem der erneuerbaren Energien: Strom aus Sonne und Wind steht nicht immer dann zur Verfügung, wenn er gebraucht wird. Batterien können dies kurzfristig überbrücken. Sarbajit Banerjee und sein Team am Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften des PSI erforschen neue Batteriekonzepte, die leistungsfähig sind und zugleich auf leichter verfügbare, nachhaltigere Rohstoffe setzen – etwa auf Materialien aus Industrieabfällen oder mineralhaltigen Thermalquellen. An den Grossforschungsanlagen des PSI untersuchen sie, wie Batteriematerialien altern und wie sich Defekte vermeiden lassen.
Für die saisonale Speicherung hingegen lohnen sich chemische Energieträger. Benzin, Diesel oder Kerosin sind über Millionen Jahre in der Erde entstanden und haben eine hohe Energiedichte; PSI-Forschende arbeiten an klimafreundlichen Alternativen, die sich deutlich schneller herstellen lassen. Mit der katalytischen hydrothermalen Vergasung haben sie ein Verfahren entwickelt, das aus Biomasse und organischen Abfällen Wasserstoff oder Methan erzeugt. «Wir machen es ähnlich wie die Erde – nur viel schneller», sagt David Baudouin vom Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften des PSI.
Wasserstoff lässt sich auch mittels Elektrolyse aus Strom gewinnen – ein Vorteil gerade bei Stromspitzen. Die Forschungsgruppe von Emiliana Fabbri am Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften des PSI entwickelt dafür neue Membranen aus umweltfreundlicheren, günstigeren und besser verfügbaren Materialien.
Künstliches Kerosin für eine nachhaltigere Luftfahrt
Nicht jeder Bereich lässt sich vollständig elektrifizieren – für die Luftfahrt sind Batterien zu schwer. Daher entwickelt das PSI gemeinsam mit dem Zürcher Unternehmen Metafuels einen synthetischen, klimafreundlichen Treibstoff. In der neuen Demonstrationsanlage Aerobrew auf dem PSI-Campus wird das Verfahren seit August 2026 unter realen Bedingungen getestet. «So können wir unsere patentierte Technologie weiter optimieren und schaffen die Voraussetzungen für die industrielle Produktion», sagt Marco Ranocchiari, Forscher am Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften des PSI.
Nuklearforschung mit Fokus auf Sicherheit und reduzierten Abfall
Auch die Nuklearforschung gehört zum PSI – und beschäftigt sich vor allem mit der Sicherheit, Abfallreduktion und neuen Technologien für eine verlässliche, kohlendioxidfreie Versorgung mit Strom und Wärme. Andreas Pautz, Leiter des Zentrums für Nukleare Technologien und Wissenschaften am PSI, sieht sie auch längerfristig als eine mögliche Ergänzung für einen Schweizer Energiemix, der das Klima schont. In der PSI-Forschungsanlage PANDA testen Forschende passive Kühlsysteme, die ohne Pumpen und externe Stromversorgung funktionieren und somit sicherer sind. Zudem forscht das PSI an Flüssigsalzreaktoren, die sogar verbrauchten Kernbrennstoff verwerten und so den bisherigen nuklearen Abfall reduzieren können.
Noch weiter in die Zukunft weist die Fusion, die ebenfalls erhebliche technologische Herausforderungen stellt. PSI-Forschende bringen hier unter anderem ihr Fachwissen in der additiven Fertigung ein, um Materialien für die extremen Bedingungen in Fusionsreaktoren gezielt zu kombinieren. Gemeinsam mit dem Unternehmen Proxima Fusion arbeitet das PSI auch an supraleitenden Hochleistungsmagneten, die das mehrere Millionen Grad heisse Plasma eines Fusionsreaktors kontrollieren können.
Mehr zur aktuellen Erforschung von Energietechnologien erfahren Interessierte in der neuesten Ausgabe des Magazins 5232.
Text: Paul Scherrer Institut PSI/Laura Hennemann
