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NIEDERHELFENSCHWIL: Lernen für die Energiezukunft

Als Kind haben Timo Kleger die Natur und das Wetter mehr interessiert als die Hausaufgaben. Bei seiner Maturaarbeit in der Kanti Wil hat er sich mit dem energieautarken Wohnen auseinandergesetzt.
Roland P. Poschung
Timo Kleger vor seinem Elternhaus in Niederhelfenschwil und der Photovoltaikanlage auf dem Dach. (Bild: Roland P. Poschung)

Timo Kleger vor seinem Elternhaus in Niederhelfenschwil und der Photovoltaikanlage auf dem Dach. (Bild: Roland P. Poschung)

Die zeitintensive und komplexe Schreibarbeit hat Timo Kleger bei der Erstellung eines Modells zur Simulation von energieautarken Häusern grosse Freude bereitet. «Dabei habe ich mit der Optimierung der Energieversorgung unter Einbezug meines Elternhauses in Niederhelfenschwil und einem Mehrfamilienhaus in Brütten ZH viel gelernt», sagt der Kantonsschüler.

Seit seiner Kindheit begeistert ihn die Natur und das Wetter. «In unserem Garten beobachtete ich die Pflanzen und die meteorologischen Entwicklungen», erzählt Timo Kleger. «Wenn ein Gewitter aufzog, liess ich die Hausaufgaben liegen, denn das Gewitter fand ich spannender.»

Empa-Projekt gab den Anstoss

Die Beschäftigung mit dem Wetter führte ihn zum Thema Klimawandel und der Frage, wie die Treibhausgase reduziert werden könnten. Das Interesse für erneuerbare Energien sei so geweckt worden, sagt der Kantonsschüler. «Dazu beigetragen hat die Photovoltaikanlage auf dem Dach unseres Hauses, die meine Eltern schon im Jahre 1999 installierten. Sie wollten dazu beitragen, dass die Stromproduktion durch die Sonne kostendeckend wird und den AKW-Strom ersetzt.»

Während der Kantonsschulzeit sei er im Internet auf «The Next Evolution in Sustainable Building Technologies (Nest)», ein Projekt der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), gestossen. Damit testet die Empa neue Technologien an bestehenden Häusern. So zum Beispiel ein Wasserstoffspeichersystem für die Energiespeicherung. Bei der Recherche habe er das Pilotprojekt der Umweltarena entdeckt und habe sich überlegt, ob sein Elternhaus energieautark werden könnte. Aus diesen Überlegungen heraus entstand seine Maturaarbeit. Timo Kleger: «Das von mir entwickelte Berechnungsmodell auf Excel zeigt auf, dass es möglich ist, mein Elternhaus energieautark zu betreiben».

Die Maturaarbeit behandelt auf fast 60 A4-Seiten vielschichtige Zusammenhänge wie die Stromproduktion durch Photovoltaikzellen und Kenngrössen von Photovoltaikanlagen über die Stromspeicherung durch Akkumulatoren, das Grundprinzip der Energiespeicherung bis hin zur Stromspeicherung durch Wasserstoffspeicher. Da ein eigenes Modell im Vordergrund der Überlegungen stand, musste Timo Kleger auch dieses selber entwickeln und Berechnungsschritte, Zielgrössen und die Validierung des Modells mit der saisonalen Energiespeicherung festlegen.

Bei der Stromversorgung mit Photovoltaik (PV) seien heute noch grosse Herausforderungen zu lösen, sagt der Kantonsschüler. «Eine Photovoltaikanlage produziert unregelmässig Strom, am Tag viel und in der Nacht keinen. Die Produktion ist stark vom Wetter und dem Klima abhängig. Mit einer Batteriespeicherung lassen sich die Schwankungen teilweise ausgleichen, dies funktioniert aber nur kurzfristig.» Die Speicherung des Sommerstromes für die Winterzeit sei derzeit mit zu grossen Energieverlusten verbunden. Deshalb werde im Gebiet der Energiespeicherung, ob Kurz- oder Langzeitspeicherung, intensiv geforscht. Die heute bestehende Technologie des Wasserstoffspeichers werde schon in manchen Forschungs- und Vorzeigeprojekten angewendet.

Der Nutzen aus Timo Klegers Maturaarbeit liegt für das Elternhaus in der Analyse. Aktuell wird der Strom von der PV-Anlage ins Netz der Gemeinde eingespeist. In einigen Jahren könnte sich eine neue Anlage mit Batteriespeicher aufdrängen.

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