Wie das Paul Scherrer Institut still an der Energiezukunft arbeitet

Wenn man über die Energiezukunft der Schweiz spricht, geht es meistens um Solaranlagen, Windkraft, Wasserkraft, Stromnetze, Atomkraft, Batterien, Wasserstoff und Elektromobilität.

Weniger oft fällt ein Name, der im Hintergrund eine grosse Rolle spielt: das Paul Scherrer Institut, kurz PSI.

Das PSI liegt in Villigen im Kanton Aargau. Es ist das grösste Forschungsinstitut für Natur- und Ingenieurwissenschaften in der Schweiz. Rund 2'300 Mitarbeitende aus über 60 Nationen arbeiten dort an Forschung, die oft nicht sofort sichtbar ist - aber langfristig entscheidend sein kann.

Das PSI baut keine Solarpanels für Hausdächer und verkauft keine Elektroautos. Es macht etwas anderes: Es erforscht die Grundlagen, Materialien, Systeme und Technologien, die hinter der Energiezukunft stehen.

Einfach gesagt: Das PSI ist einer der Orte, an denen die Schweiz versucht zu verstehen, wie Energie in Zukunft sauberer, sicherer und effizienter funktionieren kann.

Das PSI ist kein normales Forschungsinstitut

Das Paul Scherrer Institut betreibt einige der wichtigsten Forschungsanlagen der Schweiz - darunter die Swiss Light Source SLS, den SwissFEL, eine Neutronenquelle und die weltweit stärkste Muonenquelle. Jedes Jahr nutzen rund 3'000 Forschende aus der Schweiz und aus dem Ausland diese Anlagen für Experimente.

Diese Anlagen sind wichtig, weil man mit ihnen Dinge untersuchen kann, die mit normalen Messgeräten kaum sichtbar wären: Atome, Moleküle, Materialien, chemische Reaktionen, Batteriezellen, Katalysatoren oder magnetische Eigenschaften.

Für die Energiezukunft ist das zentral. Denn viele Energieprobleme sind am Ende Materialprobleme: Wie altert eine Batterie? Wie bewegt sich Wasserstoff durch ein Material? Wie kann man Solarzellen effizienter machen?

Das PSI schaut also dort hin, wo normale Augen nicht hinsehen können.

Warum Energie am PSI so wichtig ist

Energie und Klima gehören zu den Hauptforschungsbereichen des PSI.

Die zentrale Frage lautet: Wie kann die Schweiz klimaneutral werden und gleichzeitig eine sichere Energieversorgung behalten?

Das PSI arbeitet deshalb nicht nur an einzelnen Technologien. Es untersucht auch ganze Energiesysteme.

Es geht nicht nur um die Frage: Funktioniert eine Technologie im Labor? Sondern auch: Passt sie in ein reales Energiesystem? Ist sie bezahlbar? Ist sie skalierbar? Ist sie sicher? Und bringt sie wirklich weniger CO₂?

Batterien: Die unsichtbare Grundlage der Elektromobilität

Ein grosser Teil der Energiezukunft hängt an Batterien.

Elektroautos, Smartphones, stationäre Stromspeicher und erneuerbare Energien brauchen bessere Batterien. Sie sollen mehr Energie speichern, schneller laden, länger halten, sicherer sein und weniger kritische Rohstoffe benötigen.

Das Laboratory for Battery Science am PSI untersucht neue Materialien, bessere Analytik, Alterung, Batteriezustand und Sicherheit.

Ein Beispiel sind Festkörperbatterien. Sie gelten als mögliche nächste Generation der Batterietechnologie, weil sie keine brennbaren flüssigen Elektrolyte benötigen. 2026 berichtete das PSI über einen neuen Prozess, der Festkörperbatterien robuster und langlebiger machen könnte.

Das ist keine Schlagzeile wie "neues Elektroauto vorgestellt". Aber genau solche Forschung kann bestimmen, welche Batterien in zehn oder zwanzig Jahren wirklich funktionieren.

Warum Batterien so schwierig sind

Eine Batterie wirkt von aussen simpel. In Wirklichkeit laufen darin hochkomplexe chemische und physikalische Prozesse ab. Ionen bewegen sich, Elektroden verändern sich, Materialien altern, Nebenreaktionen entstehen, und nach vielen Ladezyklen sinkt die Leistung.

Mit Röntgenlicht, Neutronen oder anderen Messmethoden können Forschende Batterien untersuchen, während sie funktionieren. Sie können sehen, was im Inneren passiert, ohne die Batterie einfach aufzuschneiden.

Die Energiezukunft braucht also nicht nur grössere Batteriefabriken. Sie braucht besseres Verständnis der Materialien.

Wasserstoff: Hoffnungsträger mit offenen Fragen

Wasserstoff wird oft als Energieträger der Zukunft bezeichnet. Er kann helfen, überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien zu speichern oder industrielle Prozesse klimafreundlicher zu machen.

Aber Wasserstoff ist kein Wundermittel. Er muss hergestellt, gespeichert, transportiert und wieder genutzt werden. Dabei entstehen Verluste. Zudem ist nicht jeder Wasserstoff automatisch klimafreundlich.

2024 analysierten Forschende des PSI, welche Weltregionen Wasserstoff künftig besonders kostengünstig produzieren könnten. Ein wichtiges Ergebnis: Fossile Energien einfach durch Strom und Wasserstoff zu ersetzen, beendet Treibhausgasemissionen nicht automatisch.

Das ist typisch PSI: nicht nur technologische Hoffnung, sondern nüchterne Analyse.

Brennstoffzellen: Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff

Eine Brennstoffzelle wandelt Wasserstoff und Sauerstoff in Strom um. Als Nebenprodukt entsteht Wasser. Das klingt sauber und elegant - technisch ist es aber anspruchsvoll.

Das PSI forscht seit Jahren an Brennstoffzellen, insbesondere an Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen. Dabei geht es um Materialien, Wasserhaushalt, Alterung, Effizienz und Lebensdauer.

Brennstoffzellen können besonders dort interessant sein, wo Batterien an Grenzen stossen: bei längeren Betriebszeiten, schwereren Anwendungen oder als Teil von Speichersystemen.

Die ESI-Plattform: Energie als System denken

Eine der spannendsten Anlagen am PSI ist die Energy System Integration Platform, kurz ESI-Plattform.

Dort untersucht das PSI, wie überschüssige erneuerbare Energie aus Sonne und Wind gespeichert und später wieder nutzbar gemacht werden kann. Verschiedene Technologien können in ihrem Zusammenspiel getestet werden: Strom, Wasserstoff, Speicher, Umwandlung und Steuerung.

Das ist wichtig, weil die Energiewende nicht nur aus einzelnen Geräten besteht.

Eine Batterie allein löst nicht alles. Ein Elektrolyseur allein löst nicht alles. Entscheidend ist, wie alles zusammenarbeitet. Die ESI-Plattform ist deshalb wie ein Experimentierfeld für das Energiesystem der Zukunft.

Solarenergie: Mehr als nur Panels auf dem Dach

Am PSI werden Materialien untersucht, die für die nächste Generation von Solarzellen wichtig sein könnten - darunter Perowskit-Materialien.

Perowskit-Solarzellen gelten als vielversprechend, weil sie potenziell günstig hergestellt werden können und hohe Wirkungsgrade ermöglichen. Gleichzeitig gibt es offene Fragen: Stabilität, Lebensdauer und industrielle Skalierung.

Mit Anlagen wie der Swiss Light Source können Forschende analysieren, wie sich Defekte oder Kristallstrukturen auf die Energieumwandlung auswirken.

Das PSI arbeitet nicht an dem Produkt, das morgen im Baumarkt steht. Es arbeitet am Wissen, das spätere Produkte besser machen kann.

Nuklearforschung: Ein sensibles, aber wichtiges Feld

Energiezukunft in der Schweiz bedeutet auch: Wie geht man mit Kernenergie um?

Das PSI Center for Nuclear Engineering and Sciences forscht zur Sicherheit heutiger Leichtwasserreaktoren, zu zukünftigen Reaktorkonzepten, Brennstoffkreisläufen und zur langfristigen Sicherheit geologischer Tiefenlager.

Auch wenn ein Land weniger oder keine neuen Kernkraftwerke bauen will, verschwinden die technischen Fragen nicht. Sicherheit, Materialalterung, Abfall und Entsorgung bleiben über Jahrzehnte relevant.

Das PSI liefert dafür wissenschaftliche Grundlagen.

Energiesysteme: Forschung für politische Entscheidungen

Die Schweiz muss entscheiden, wie sie Strom, Wärme, Mobilität und Industrie künftig organisiert. Dafür braucht es Modelle: Was passiert, wenn mehr Solaranlagen gebaut werden? Wie viel Speicher braucht es? Was kostet Klimaneutralität?

Das PSI entwickelt und nutzt komplexe Energiesystemmodelle - etwa das STEM-Modell für langfristige Herausforderungen des Schweizer Energiesystems.

Solche Modelle sind keine Kristallkugel. Aber sie helfen, politische und wirtschaftliche Entscheidungen sachlicher zu machen.

Warum das PSI oft unsichtbar bleibt

Das PSI arbeitet an Themen, die für die Schweiz enorm wichtig sind. Trotzdem ist es vielen Menschen kaum bekannt.

Das liegt daran, dass seine Arbeit selten direkt im Alltag auftaucht. Ein neues Batteriematerial trägt nicht automatisch ein PSI-Logo. Eine Erkenntnis aus der Grundlagenforschung wird vielleicht erst Jahre später in einer Industrieanwendung sichtbar.

Das PSI ist kein Ort der schnellen Schlagzeilen. Es ist eher ein Ort der langfristigen Wirkung.

Die Energiezukunft entsteht nicht nur durch politische Beschlüsse oder neue Produkte. Sie entsteht auch durch tausende kleine Fortschritte im Verständnis von Materialien, Prozessen und Systemen.

Fazit

Das Paul Scherrer Institut arbeitet still an der Energiezukunft, weil es dort forscht, wo viele spätere Technologien beginnen: bei Materialien, Batterien, Wasserstoff, Brennstoffzellen, Solarzellen, Energiesystemen und grossen Forschungsanlagen.

Das PSI zeigt eine typische Schweizer Stärke: langfristig denken, präzise forschen und komplexe Probleme Schritt für Schritt lösen.

Einfach gesagt: Die Energiezukunft entsteht nicht nur auf Dächern, in Staumauern oder in Stromnetzen. Sie entsteht auch in Laboren in Villigen - oft leise, aber mit grosser Wirkung.

Quellen

Paul Scherrer Institut PSI: Kurzporträt; grösstes Forschungszentrum für Natur- und Ingenieurwissenschaften in der Schweiz, rund 2'300 Mitarbeitende aus über 60 Nationen, fünf beschleunigerbasierte Grossforschungsanlagen, jährlich rund 3'000 Gastforschende.

PSI: Energy and Climate; Forschung zu klimaneutraler Schweiz, Energieeffizienz, Energiespeicherung, Mobilität und erneuerbaren Energien.

PSI Laboratory for Battery Science: Forschung zu Batteriematerialien, Analytik, Mechanismen, Alterung und Sicherheit.

PSI: Neue Prozesse für langlebige Festkörperbatterien 2026.

PSI: Wasserstoffanalyse; Weltregionen mit günstigster Produktion; fossile Emissionen nicht automatisch beendet durch Strom und Wasserstoff.

PSI: Energy System Integration Platform; Speicherung und Rückgewinnung überschüssiger erneuerbarer Energie.

PSI Center for Nuclear Engineering and Sciences: Sicherheit heutiger Reaktoren, zukünftige Konzepte, Tiefenlager.