Die Energie, die uns antreibt

Energie- als auch Klimakrise beschäftigten uns alle. Ein Blick hinter die Kulissen in den Energiebericht des ISTA zeigt: Ein hochmoderner und ständig wachsender Campus besitzt viele Vorteile in Bereichen der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Jedoch sind viele Potenziale noch nicht völlig ausgeschöpft.

Als Forschungseinrichtung befinden wir uns in einem Dilemma: Klimaschutz und Energiesparmaßnahmen sind dringend notwendig. Gleichzeitig braucht die Grundlagenforschung Energie – und, offen gestanden, eine ganze Menge davon. Am ISTA betreiben wir Supercomputer-Cluster für Modellierungen, maschinelles Lernen und Simulationen, wir experimentieren mit Hightech-Geräten und arbeiten in Labors, die feinjustierte Bedingungen erfordern. Zusammen mit den Bürogebäuden und der Infrastruktur von mehr als 50.000 m² für die mehr als 1.000 Mitarbeiter:innen des Instituts benötigte der gesamte Campus 22.438 MWh im Jahr 2021. Zum Vergleich: Ein Standardhaushalt in Österreich verbraucht etwa 19 MWh pro Jahr oder 9 MWh pro Person [1, 2].

Woher und wohin?

Die wichtigsten drei Energiequellen am ISTA sind das Stromnetz (73 %), das Biomasseheizwerk, welches direkt am Campus liegt (15 %), und fossiles Gas (12 %). Das Institut befindet sich in Niederösterreich, einem Bundesland, das mehr Strom aus erneuerbaren Energien produziert als es verbraucht [3]. Das ISTA hat sich zudem für Ökostrom entschieden, bezieht also 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen.

Im Jahr 2021 zeigte der Gesamtenergieverbrauch in Niederösterreich jedoch, dass nur 33 Prozent aus erneuerbare Energien kommt. Hier sieht man, dass immer noch eine starke Abhängigkeit von fossilem Öl und Gas besteht [4]. Im globalen Vergleich sieht die Sache um ein Stück fossiler aus:  38 Prozent des weltweiten Stroms und nur 17 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs stammen aus kohlenstoffarmen Quellen, zu denen Atomkraft oder erneuerbare Energien gezählt werden [5, 6].

Betrachtet man den gesamten Energieverbrauch am ISTA (22.438 MWh), so lassen sich vier Hauptkategorien ausmachen: Strom (52 %), Dampferzeugung (19 %), Heizung (17 %) und Kühlung (12 %). Kühlung und Heizung benötigt es in Büroräumen, um angemessene Arbeitsbedingungen aufrechtzuerhalten, während Laboreinrichtungen oft eine differenziertere Steuerung erfordern. Zum Beispiel die Preclinical Facility, in der Tiere unter höchsten Standards gehalten werden, oder die Plant Facility, mit ihren Tausenden von Setzlingen, benötigen beide genau definierte Temperaturen und Beleuchtungen. Bestimmte Labore erfordern sogar eine präzise und konstante Luftfeuchtigkeit, was den Umfang der Dampfproduktion am ISTA erklärt. Energie wird auch für effiziente Kühlsysteme verbraucht, die für die tägliche Laborarbeit unerlässlich sind, beispielsweise Labor-Gefrierschränke.

Ein Heizwerk für den ganzen Campus

Die vorausschauende Entscheidung, ein Biomasseheizwerk direkt auf dem Campus zu bauen, erwies sich als wertvoll, vor allem jetzt, wo die Öl- und Gaspreise steigen. Von Oktober bis Mai versorgt das Biomasseheizwerk den gesamten Campus mit thermischer Energie und nachhaltiger Wärme aus erneuerbaren Ressourcen. Die verbrannten Hackschnitzel werden von lokalen Lieferant:innen geliefert. Im Jahr 2021 steuerte das Heizwerk 3.424 MWh von insgesamt 5.642 MWh für die allgemeine Heizung bei. Der restliche Teil wurde von Wärmepumpen (1.099 MWh) und Wärmerückgewinnungsanlagen (1.119 MWh) erzeugt.

Let´s act together – Wege zur Verbesserung

Den gesamten Winter 2022/23 hindurch wurde in den Büroräumen die Temperatur von 22 °C auf 19,5 °C verringert, womit sowohl Energie als auch Kosten eingespart werden. Genaue Zahlen sind noch ausständig. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Energieeffizienz ist ein intelligentes Steuerungssystem – das sogenannte „Campus Brain“ besteht aus mehr als 100.000 Sensoren, die Datenpunkte für die automatische Regelung von Lüftung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Beleuchtung liefern. Die energieintensiven experimentellen Setups, die in den Laboren zu finden sind, werden derzeit genauestens untersucht, ob auch dort Einstellungen optimiert werden können, ohne die wissenschaftlichen Messungen zu verändern. Evaluierungen werden bald Antworten liefern. Des Weiteren verspricht die Nutzung oder Abschirmung der Sonne einige Vorteile. Am ISTA wird die Gesamtfläche an Photovoltaikmodulen und außenliegenden Sonnenschutzanlagen kontinuierlich ausgebaut. Dadurch können wir sowohl zur Kühlung von Innenräumen beitragen oder im besten Fall sogar Strom produzieren, anstatt ihn zu verbrauchen.

Quellen

[1] Statistik Austria – Energieeinsatz der Haushalte 2019/20: 284,871 TJ. https://www.statistik.at/statistiken/energie-und-umwelt/energie/energieeinsatz-der-haushalte 
[2] Statistik Austria – Österreichische Privathaushalte (2021): 4.019.700 Haushalte; 2,19 durchschnittliche Haushaltsgröße. https://www.statistik.at/statistiken/bevoelkerung-und-soziales/bevoelkerung/familien-haushalte-lebensformen/privathaushalte 
[3] Niederösterreich Stromversorgung (2021):  Niederösterreich verbrauchte 11,7 TWh Strom und produzierte 12,6 TWh erneuerbaren Strom. Die Produktion verteilt sich auf sechs große und 560 kleine Wasserkraftwerke (57 %), 735 Windkraftanlagen (32 %), 108 Biomasseanlagen (7 %) und 58.092 Photovoltaikanlagen (4 %). https://www.energie-noe.at/stromversorgung 
[4] Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (2022), Seite 48. https://www.bmk.gv.at/themen/energie/publikationen/zahlen.html 
[5] Our World in Data – Energie Zusammensetzung (2021): https://ourworldindata.org/energy-mix 
[6] Our World in Data – Strom Zusammensetzung (2021): https://ourworldindata.org/electricity-mix