Thörishaus – Häuser und Siedlungen produzieren ihren eigenen Strom, Autofahrer laden zuhause ihre Elektrowagen auf, Ressourcen werden effizient genutzt. Zu dieser Vision trägt eine patentierte Erfindung aus der Schweiz bei. Die neue Technologie soll stromproduzierende Heizungen salonfähig machen und eine perfekte Ergänzung zu Wärmepumpen und Solarenergie bringen. Die Klimastiftung Schweiz hat die Entwicklung finanziell unterstützt, jetzt sind alle Tests abgeschlossen und die Technologie ist bereit für die Umsetzung in der Praxis.
Der Winter braucht Strom: Wärmepumpen, Wäschetrockner, Backöfen und Beleuchtungen haben Hochsaison. Solarzellen sind im Winterschlaf. Eine Heizung, die auch Strom erzeugt, kann die Lücke schliessen. Bis jetzt haben sich solche Heizungen, kleine Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen (WKK), noch kaum etabliert. Zu klein war die Stromproduktion, zu gross der Wartungsaufwand und der Schadstoffausstoss. Eine neue Technologie aus Thörishaus bei Bern soll den Umbruch bringen. Freikolben-Resonanz-Stirling heisst das patentierte Konzept, das ein Genfer ETH-Ingenieur und ein Berner Experte für Präzisionsmaschinen zusammen entwickelt haben.
Das Projekt hat von der Klimastiftung Schweiz finanzielle Unterstützung erhalten – gekoppelt an die Erreichung verschiedener Meilensteine. «In der kombinierten Produktion von Wärme und Strom liegt ein grosses Potenzial für die Zukunft», ist Vincent Eckert, Geschäftsführer der Klimastiftung Schweiz, überzeugt. Grosse WKK sind bereits erfolgreich im Einsatz, bei kleineren Anlagen, den stromproduzierenden Heizungen, soll nun der Durchbruch kommen. «Es ist erfreulich, dass die entsprechende Technologie bei einem Schweizer KMU entwickelt wurde», sagt Vincent Eckert. Ziel der Klimastiftung Schweiz ist es, sowohl das Klima zu schützen, als auch den Wirtschaftsstandort Schweiz und Liechtenstein zu stärken. Deshalb unterstützt die Stiftung KMU, die klimafreundliche Produkte entwickeln oder selbst Energie sparen.
«Technologie bis aufs Letzte ausgereizt»
In die Entwicklung der neuen Technologie ihrer stromproduzierenden Heizung investierten Ingenieur Jean-Pierre Budliger und Rolf Schmid, Experte für Präzisionsmaschinen, über 10 Jahre. Die beiden setzen für die Stromproduktion einen Stirling-Motor ein. Rolf Schmid erklärt: «Wir haben sämtliche Haupt-Komponenten hinterfragt, neu ausgelegt und technisch bis aufs Letzte ausgereizt. Die 200-jährige Stirling-Technologie wurde nicht neu erfunden, aber doch ein bisschen revolutioniert.» Zu den wichtigsten Zielen gehörte es, den Wirkungsgrad beim Strom zu erhöhen. «Strom ist wertvoller als Wärme», begründet Rolf Schmid.
Dank der neuen Technologie werden Wirkungsgrade von 23-25% beim Strom und über 90% im Total erreicht. Das ist rund doppelt so viel Strom wie bei bisher bekannten stromproduzierenden Heizungen mit Stirling-Technologie. Ebenfalls wichtige Ziele waren die Reduktion von Schadstoffausstoss und Wartungsaufwand. Beide Ziele wurden erreicht. Die Stirling-Einheit ist hermetisch abgekapselt und praktisch wartungsfrei. «Den Schadstoffausstoss konnten wir auf das Niveau einer normalen Gasheizung senken», sagt Rolf Schmid. Seine Firma für Präzisionsmaschinen, die Rudolf Schmid AG, verhandelt nun mit Heizungsherstellern, die Produkte mit dieser Technologie serienmässig herstellen und auf dem Markt einführen wollen.
«In Zukunft produziert jeder selber Strom»
Die Klimastiftung Schweiz unterstützt die Entwicklung der neuen Stirling-Technologie aus Thörishaus seit fünf Jahren mit insgesamt 180’000 Franken. Vincent Eckert, der Geschäftsführer der Klimastiftung Schweiz, verspricht sich von der neuen Technologie den Durchbruch der stromproduzierenden Heizungen.
Warum soll eine Heizung auch Strom produzieren?
Vincent Eckert: Bisher verbrennen wir Öl zum Heizen. Die Energie des Öls wird in der Form von Wärme aber nicht optimal genutzt. Gleichzeitig verbrauchen wir Brennstoffe, um Strom herzustellen. Dabei entsteht Wärme als Abfallprodukt. Herkömmliche Benzinmotoren haben einen Wirkungsgrad von nur knapp 30 Prozent. Der Rest der Energie geht verloren. Wenn wir den Bedarf an Wärme und Strom verbinden, entsteht fast kein Verlust. Wärme, die bisher als Abfallprodukt bei der Stromproduktion entstanden ist, ist kein Abfall mehr, sondern kann dank der sogenannten «Cogeneration» genutzt werden.
«Cogeneration» ist die Verbindung der Produktion von Wärme und Strom. Welche Möglichkeiten bietet uns diese in 20 Jahren?
Bis jetzt wurde Strom in grossen Anlagen hergestellt: Mit Kernenergie, Wasserkraft, Kohle und anderen Technologien. In Zukunft produziert jeder Strom. Zu einem grossen Teil wird dies über Solarzellen, Wärmepumpen und Cogeneration geschehen. Alle diese dezentralen Anlagen werden immer wirtschaftlicher und werden herkömmliche Heizungen mit fossilen Brennstoffen verdrängen. Mit den aufkommenden Speichermöglichkeiten, dem Trend hin zu Elektromobilität und Wärmepumpen wird die Elektrizität eine noch wichtigere Funktion als heute einnehmen.
Wo steht die Entwicklung der stromproduzierenden Heizungen?
Vor 20-30 Jahren hat das ganze Thema begonnen mit Gasverbrennungsmotoren. Mit diesen wird Strom erzeugt und die Abwärme genutzt. Für einzelne Häuser ist das zu laut, der Wartungsaufwand ist zu gross und die Abgase sind ein Problem. Neuerdings kommen Brennstoffzellen dazu. Sie generieren mehr Strom, sind sauberer, aber auch teuer und anspruchsvoll in der Handhabung. Sie können bis heute eigentlich nur in grösseren Anlagen sinnvoll eingesetzt werden. Die dritte Möglichkeit ist der Stirling Motor. Bisher gab es aber keinen wirklich effizienten und wartungsarmen Stirlingmotor für die Wärme-Kraft-Kopplung.
Was ist an der Innovation aus Thörishaus revolutionär?
Die Innovation der Rudolf Schmid AG schafft es zum ersten Mal, einen wartungsarmen, zuverlässigen und wirklich effizienten Stirling-Motor herzustellen. Damit entsteht auch zum ersten Mal eine wirklich gute Lösung für die Cogeneration im kleinen Massstab. Vielleicht kommen auch bei den anderen Technologien, den Brennstoffzellen oder den anderen Motoren irgendwann Modelle auf den Markt, bei denen Kosten, Betriebsaufwand und Effizienz in gutem Verhältnis stehen. Die neue Freikolben-Resonanz-Stirling Technologie wird aber die erste Lösung sein, die auf den Markt kommt und für Hausbesitzer und KMU wirklich attraktiv ist. (Klimastiftung/mc)
Über die Klimastiftung Schweiz
Klima schützen. KMU stärken. Nach diesem Motto unterstützt die Klimastiftung Schweiz Projekte kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), die einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Die Stiftung hat seit ihrer Gründung 2008 rund 1300 KMU in der Schweiz und in Liechtenstein mit 15 Millionen Franken unterstützt. Die Klimastiftung Schweiz wurde als gemeinnützige, unabhängige Stiftung gegründet. Sie ist unter Bundesaufsicht und steht interessierten Firmen offen, die durch einen effizienten und gezielten Einsatz der Rückverteilung aus der CO2-Lenkungsabgabe den Klimaschutz verstärken wollen.
Seit Januar 2008 verlangt das CO2-Gesetz eine Abgabe auf Brennstoffe. Ein Teil der Abgaben fliesst zurück an die Wirtschaft. Vor allem grosse Dienstleistungsunternehmen erhalten mehr zurück, als sie bezahlt haben. Diese «Netto-Rückvergütung» setzen die Partnerfirmen der Klimastiftung Schweiz für Klimaschutzmassnahmen von Schweizer und Liechtensteiner KMU ein.
