Ich interessiere mich für unsere Energiezukunft…

Eine der Herausforderungen für Maschineningenieurinnen und -ingenieure besteht darin, die theoretischen und numerischen Aspekte der Strömungsverläufe rund um eine Turbinenschaufel derart zu beherrschen, dass mechanische Energie möglichst effizient in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Maschineningenieurinnen und -ingenieure konzipieren und optimieren ebenso die Energieleistung von Maschinen und Mechanismen: Im Transportwesen entwerfen sie beispielsweise Motoren und arbeiten an der Aerodynamik von Fahrzeugen (Reibungsminimierung) sowie an der Auswahl von Materialien (Gewicht, Widerstandsfähigkeit).

Energie und Energiewende sind Schlüsselbegriffe im Ausbildungszweig Elektrotechnik und Informationstechnologie: die Sicherstellung der Versorgung mit elektrischer Energie aus überwiegend erneuerbaren Ressourcen, die Entwicklung effizienter Speichermöglichkeiten, vor allem aber die Steuerung des entsprechenden Stromnetzes, einer Supermaschine, welche sich über mehrere Kontinente erstreckt und deren Stabilität und Leistung nicht schwanken darf – all das sind echte Herausforderungen für die Ingenieurinnen und Ingenieure der Zukunft.

Die Bewältigung der Energieproblematik unserer Gesellschaften ist weitgehend mit der Materialentwicklung verknüpft: Leichtigkeit und Widerstandsfähigkeit von Kompositen für das Transportwesen, Hochtemperaturbeständigkeit von Superlegierungen für Flugzeugtriebwerke, Strahlungsbeständigkeit von Abdeckungen für Kernfusionsreaktoren, Effizienz keramischer Stoffe für Brennstoffzellen oder auch optimale Integration von Materialien in Gebäudestrukturen unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung – Materialwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler sind an der Umsetzung der Energiewende massgeblich beteiligt.

Die Physik setzt sich mit grundlegenden Naturerscheinungen auseinander. Die Forschung im Bereich der Plasmaphysik zielt beispielsweise darauf ab, mit Hilfe der thermonuklearen Fusion die “Sonne auf der Erde” zu reproduzieren. Die Kernfusion hat das Potenzial, das Energieproblem der Welt zu lösen, weshalb die EPFL intensiv am ITER-Projekt der Europäischen Union beteiligt ist. Darüber hinaus bietet die EPFL zusammen mit der ETHZ den gemeinsamen Master-Studiengang Nuclear Engineering an.

Photovoltaikzellen der neuen Generation sind ein Beispiel dafür, dass die Mikrotechnik im Energiesektor eine wichtige Rolle spielt. Hier geht es nicht nur um die Entwicklung von neuen Fertigungsverfahren im grossen Massstab sowie von Beschichtungstechniken mit oft nanometrischer Präzision, sondern auch um die Optimierung der Energieeffizienz durch verbesserten Lichteinfang. Energietechnische Überlegungen fliessen nicht zuletzt auch in die Entwicklung jedes neuen Produkts ein, um dessen Energieverbrauch fortlaufend reduzieren zu können.

Farbstoffsolarzellen (Grätzel-Zellen) oder auch Perowskit-Solarzellen sind Beispiele für den Einbezug von Chemikerinnen und Chemikern in die Entwicklung neuer molekularer Prinzipien zum Einfangen von Sonnenenergie. Eine weitere Herausforderung der Energiewende ist die Energiespeicherung: Wasserstoff wäre hier ein idealer Kandidat, sofern er effizient aus erneuerbaren Quellen hergestellt und sicher und in grosser Menge gespeichert werden kann. Chemikerinnen und Chemiker können ihr Fachwissen also auch im Energiesektor zur Anwendung bringen.