Ciril Jazbec

In den letzten Jahrzehnten sind die Menschen in den Himalaya-Berggemeinden der Region Ladakh in Indien zunehmend zu Klimaflüchtlingen geworden, die gezwungen sind, ihre Täler aufgrund von Wasserknappheit zu verlassen. Auch die Gletscher im Himalaya sind zurückgegangen, und die Wasserknappheit war noch nie so gross wie heute.

Vor einigen Jahren sorgte der Einfallsreichtum von Sonam Wangchuk, einem ladakhischen Ingenieur und Innovator, für einen Hoffnungsschimmer. Im Jahr 2015 entwickelte er den Prototyp von Eisstupas, künstlichen Gletschern, die tibetischen religiösen Stupas ähneln, die das Schmelzwasser des Winters speichern und es im Frühjahr, wenn das Wasser am meisten gebraucht wird, langsam für die Vegetationsperiode freigeben.

«Dieser Feind trägt keine Uniform, ist keinem Staat zugehörig und trägt keine automatischen Waffen», sagt Wangchuk, ein Ingenieur, der auch eine Schule in Ladakh gegründet hat. «Er lässt sich von Grenzen nicht abschrecken und hält sich an keine internationalen Gesetze. Wir Ladakhis stehen an der Front eines ganz anderen Krieges.»

Die Eisstupas sollten nicht als Lösung für die Herausforderung betrachtet werden. Sie stehen für einen Versuch der Berggemeinden im Himalaya, die Folgen des Klimawandels zu bekämpfen.

Ciril Jazbec ist ein 1987 in Slowenien geborener Dokumentarfotograf. Bevor er nach London zog, studierte er Management in Ljubljana. Am London College of Communication erwarb er einen Master-Abschluss in Fotojournalismus und Dokumentarfotografie. Seit 2014 arbeitet er als Fotograf für das National Geographic Magazine. Dabei konzentriert er sich auf Gemeinschaften, die mit den Auswirkungen der Globalisierung und des Klimawandels konfrontiert sind. Für seine Arbeit hat er zahlreiche Preise gewonnen, darunter einen World Press Photo Award für «Make your own glaciers».

Beschleunigung der Energiewende

Tobias Schmidt

Professor Tobias Schmidt hat sich schon immer für Energie interessiert, ein Thema, das im Mittelpunkt gesellschaftlicher Herausforderungen wie Klimawandel, wirtschaftliche Entwicklung und Gesundheit steht. Als interdisziplinärer Forscher stützt sich seine Arbeit auf Fachwissen in der Elektrotechnik und den Sozialwissenschaften.

Bei mehreren Aufenthalten in Entwicklungsländern hat Tobias aus erster Hand erfahren, was es bedeutet, in den ärmeren Teilen der Welt ohne Strom zu leben. Mehr als 600 Millionen Menschen haben keinen Zugang zu Elektrizität und sauberen Kochbrennstoffen, was ihre Entwicklungschancen einschränkt.

Beseitigung von Hindernissen für die Energiewende

Tobias und seine Forschungsgruppe analysieren, wie die öffentliche Politik den Übergang zu nachhaltigeren Energiesystemen beschleunigen kann. In den Industrieländern bedeutet dies, dass Technologien, die Kohlendioxid ausstossen, durch Technologien ersetzt werden, die dies nicht tun. In Ländern mit niedrigem Einkommen bedeutet dies, den Zugang zu modernen, erneuerbaren Energiequellen, wie z. B. Solarstrom, zu ermöglichen. Seine Forschung liefert politischen Entscheidungsträger:innen auf nationaler und internationaler Ebene Empfehlungen, wie der Übergang zu sauberen und erschwinglichen Energietechnologien beschleunigt werden kann.

Die Energiewende ist ein entscheidender Hebel, um den Klimawandel abzumildern und eine nachhaltige Entwicklung zu ermöglichen. Allerdings stehen ihr viele Hindernisse im Weg, seien sie technischer, wirtschaftlicher, gesellschaftlicher oder politischer Natur. Tobias und seine Gruppe wollen politische Konzepte ermitteln, die dazu beitragen können, diese Hindernisse zu beseitigen, um den Übergang zu beschleunigen.

Mit Blick auf die Zukunft möchte Tobias den Umfang seiner Forschung auf Sektoren ausweiten, in denen die Technologien für die Dekarbonisierung noch nicht so weit fortgeschritten sind, wie z. B. in der Fracht- und Lebensmittelindustrie. Er denkt auch aktiv darüber nach, welche Rolle die Energiewende bei der Schaffung neuer Möglichkeiten für Entwicklungsländer spielen kann, an Energie- und Materiallieferketten teilzunehmen.

Energiepolitik

Die gute Nachricht ist, dass viele saubere Energietechnologien nicht nur verfügbar sind, sondern auch immer erschwinglicher werden. Um den Übergang weiter zu beschleunigen, kann die öffentliche Politik eine Schlüsselrolle bei der Überwindung der zahlreichen Hindernisse spielen, die dem im Wege stehen. Wirtschaftspolitische und soziale Massnahmen müssen kohärent und konsistent sein.

«Ich hoffe, dass es uns besser gelingt, Innovationen in eine Richtung zu lenken, in der sie zur Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen beitragen, anstatt neue gesellschaftliche Probleme zu schaffen»

Prof. Dr. Tobias Schmidt, Leiter der Gruppe Energie- und Technologiepolitik an der ETH Zürich

Effizientere elektrische Geräte

Ulrike Grossner

Die Forschung von Professorin Ulrike Grossner hat ihre Wurzeln in der Faszination ihrer Kindheit für die Reinheit und Nachhaltigkeit von Wasser. Die Physik wurde ihr Zugang zum Verständnis der Gesetze, die die natürliche Welt regieren. Auf der Suche nach einer Brücke zwischen abstrakten Konzepten und realen Szenarien vertiefte sie sich in die Festkörperphysik und arbeitete mit Materialien, die aus unzähligen Atomen bestehen.

Diese Reise führte Ulrike in den Bereich der Halbleiter – Materialien, die sowohl leitend als auch isolierend wirken. Mit Halbleitern lässt sich auch elektrische Energie regulieren und modulieren. Sie war fasziniert von dem Prozess der Gestaltung und Bearbeitung dieser Materialien, um verschiedene Geräte wie Detektoren und Leuchtdioden zu konstruieren.

Halbleiter verstehen

Ulrike und ihre Forschungsgruppe konzentrieren sich auf das Verständnis von Halbleitermaterialien, sowohl im Hinblick auf ihre grundlegenden Eigenschaften als auch auf ihre praktischen Anwendungen. Einerseits versuchen sie, die Zusammensetzung und mögliche Defekte dieser Materialien zu erforschen, andererseits versuchen sie, die Lücke zwischen diesem Verständnis des Materials und seinen Anwendungen, insbesondere im Bereich der Leistungselektronik, zu schliessen.

Nehmen Sie das Beispiel des Aufladens Ihres Laptops. Um dies effektiv zu tun, muss sichergestellt werden, dass die Halbleiterschalter, die zur Stromumwandlung verwendet werden, auch den hohen Spannungen auf den Stromübertragungsleitungen standhalten können. Die Forschungsgruppe befasst sich mit der Funktionsweise dieser Geräte, ermittelt die wichtigsten Fehlermechanismen, die im Material auftreten können, und untersucht, wie sich diese Fehler auf die Leistung und Zuverlässigkeit der Geräte im Normalbetrieb auswirken können.

Effiziente Adapter und die Zukunft der Mobilität

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die elektrische Energie effizient vom Netz auf unsere Geräte übertragen wird. Ulrike empfiehlt, in hocheffiziente Adapter für Geräte wie Laptops und Handyladegeräte zu investieren. Jeder kann diese einfache Änderung vornehmen, und der Nutzen kann enorm sein. Eine ihrer Studien zeigt, dass, wenn ältere Ladegeräte schon vor Jahren durch effizientere ersetzt worden wären, die eingesparte Energie der Abschaltung von bis zu drei Atomkraftwerken* entsprochen hätte.

Die Möglichkeit, mit Menschen auf der ganzen Welt in Verbindung zu treten und zu kommunizieren, ist einer der grössten technischen Fortschritte der letzten Jahrzehnte. Neben der Telekommunikation sind wir alle auf den Verkehr angewiesen. Ulrikes Vision ist eine Zukunft mit sauberer und effizienter Mobilität, in der umweltfreundlichen Praktiken Vorrang eingeräumt wird. Sie ist der Meinung, dass wir alle ein Gleichgewicht zwischen der Erhaltung der Vorteile des Reisens und der Minimierung seiner Umweltauswirkungen finden müssen.

«Wir alle haben in den letzten Jahren gesehen, wie sehr unsere persönliche Welt, einschliesslich Familie und Freunde, von der Mobilität abhängt. Uneingeschränkte Mobilität ist entscheidend für die persönliche Entwicklung, die Förderung des Verständnisses und der globalen Einheit»

Prof. Dr. Ulrike Grossner, Leiterin des Advanced Power Semiconductor Laboratory an der ETH Zürich

Wie man die Energiewende vorantreibt

Gianfranco Guidati

Dr. Gianfranco Guidati interessierte sich schon während seines Studiums für die Energiewissenschaft und arbeitete nach seinem Abschluss als Ingenieur für Gasturbinen bei einem Kraftwerkshersteller. In den 1990er Jahren sahen Windturbinen wie Spielzeug aus und die Photovoltaik war so teuer, dass sie nur auf Satelliten eingesetzt werden konnte. Heute sind es genau diese Technologien, die den günstigsten Strom erzeugen.

Vernetztes Denken

Die Energiewende lässt sich nicht durch den Austausch einzelner Komponenten oder Technologien erreichen – das gesamte System muss neu konzipiert werden. Gianfranco ist überzeugt, dass Ingenieure heute in Systemen denken müssen, denn mehr noch als in der Welt der nicht erneuerbaren Ressourcen stehen alle Komponenten der sauberen Energie in komplexer Wechselwirkung zueinander.

Gianfranco und sein Team wollen verstehen, welche Technologien und Systeme am besten geeignet sind, um schädliche Treibhausgasemissionen zu reduzieren und das Netto-Null-Ziel zu erreichen. Dabei kann es sich um Energieerzeugungstechnologien wie Photovoltaik, Windkraft und Geothermie handeln, um Speichertechnologien für Wärme, Strom und Gase oder um Endverbrauchstechnologien wie Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge. Gianfranco verwendet mathematische Modelle, um ein Energiesystem zu beschreiben, und nimmt dann kleine Änderungen vor – zum Beispiel das Entfernen einer Technologie –, um zu beobachten, wie das System reagiert und wie seine verschiedenen Komponenten zusammenwirken.

Vom Modell zum Handeln

Auf der Grundlage dieser Modelle gewinnen die Forschenden Erkenntnisse, die zu praktischen Empfehlungen führen und Politiker:innen und öffentlichen Verwaltungen bei der Ausarbeitung neuer Gesetze und Anreize zur Förderung der Energiewende helfen. Gianfranco und seine Kolleg:innen ermitteln, welche Technologien entwickelt, getestet und eingesetzt werden sollten, um die Energiewende zu unterstützen. Um ihre Forschungsergebnisse besser zugänglich zu machen, haben sie sogar eine Augmented-Reality-Visualisierung des heutigen und zukünftigen Energiesystems entwickelt, die jetzt im Verkehrshaus der Schweiz ausgestellt ist.

Gianfranco ist überzeugt, dass jeder noch so kleine Beitrag, den wir zur Energiewende leisten, wertvoll ist. Sei es, dass wir weniger Fleisch essen und weniger fliegen, dass wir häufiger den öffentlichen Verkehr oder das Velo benutzen, dass wir die Öl- oder Gasheizung durch eine Wärmepumpe ersetzen oder dass wir uns entscheiden, im Bereich der erneuerbaren Energien zu arbeiten.

«Die Energiewende ist möglich, wir müssen uns nur entscheiden, dass wir sie wirklich wollen – und es dann auch tun»

Dr. Gianfranco Guidati, stellvertretender Direktor des Energy Science Center der ETH Zürich