Erneuerbare Energien

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Fokusthema Bauwirtschaft: Gebäude als System denken

Ziele und Forderungen der AEE SUISSE

Gebäude sind bezüglich Produktion und Speicherung erneuerbarer Energie sowie Energieeffizenz optimiert – mit intelligenten Konzepten, die sich in den Gesamtkontext einfügen.

  1. Der Ausbau der dezentralen erneuerbaren Energieproduktion muss forciert werden. 

  2. Die Vernetzung von dezentralen Stromproduzenten und -verbrauchern muss vorangetrieben werden. 

  3. Verschiedene Technologien zur Speicherung unterschiedlicher Energieformen müssen optimiert und deren Wirtschaftlichkeit weiter vorangetrieben werden.
  4. Die fortschreitende Digitalisierung bietet grosse Chancen für intelligente Energiesysteme in Gebäuden. Alle Beteiligten müssen diese Möglichkeiten optimal nützen.

Hausspeicher sind eine sinnvolle Ergänzung

Der Boom der erneuerbaren Energien rückt ein Thema in den Fokus: Wie lässt sich Energie speichern? Noah Heynen, Co-Geschäftsführer der Helion Solar AG, erklärt, wie Speicher die Netzlast stabilisieren und wie Betreiber von PV-Anlagen einen hohen Eigenverbrauchsanteil erreichen.

Über Energiespeicher wird zurzeit viel geschrieben. Wieso sind sie so ein grosses Thema?

Die Aufgabe der Energieerzeugung ist mehr oder weniger gelöst. Vielleicht ist das ein grosses Wort, doch Tatsache ist: Die Technologien sind bekannt und mehr oder weniger wettbewerbsfähig. Erneuerbare Energien sind aber volatil, das heisst, nur bei Sonnenschein und Wind vorhanden. Der Verbrauch dagegen ist anderen Schwankungen unterworfen. Deshalb stellt sich die Frage: Wie kann ich diese erneuerbare Energie ins System integrieren? Da man Produktion und Verbrauch im Gleichgewicht halten muss, braucht es unter anderem Speicher. Eine deutsche Studie besagt: Wird ein Quartier mit kleinen Speichern ausgerüstet, kann man bis zu zwei Drittel mehr PV-Anlagen bauen, ohne dass das Netz überlastet wird.

Welche Speicherarten stehen denn heute zur Verfügung?

Speicherlösungen lassen sich nach ihrer Anwendung und ihrer Entladungszeit kategorisieren. Die bekannteste und am weitesten verbreitete Speicherart ist natürlich der Boiler. Darüber hinaus gibt es heute für die kurzzeitige Speicherung elektrische Spulen und Schwungräder. Um Strom saisonal zu speichern, setzt man in Pilotprojekten auf Druckluft und vor allem Power-to-gas, bei der durch Wasserelektrolyse Wasserstoff gewonnen wird. Die Schweiz hat den Vorteil, dass sie als Saisonspeicher und Lastausgleich schon lange Pumpspeicher einsetzen kann. Batterien kennt man natürlich auch schon lange. Je nach verlangter Leistung und Lebensdauer basieren sie auf Blei oder dem teureren, aber langlebigeren Lithium, das sich klar durchgesetzt hat.

Sie setzen Batterien seit einiger Zeit als Hausspeicher ein. Weshalb?

Bis April 2014 musste man Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage gegen eine Entschädigung ins Netz einspeisen. Seither ist es erlaubt, ihn auch selber zu verbrauchen. Das ist natürlich nur sinnvoll, wenn der PV-Strom günstiger ist als jener vom Stromversorger. Ungefähr seit letztem Jahr kostet Solarstrom 17 bis 18 Rappen, Strom aus der Steckdose etwa 22 Rappen. Und damit besteht für Betreiber von PV-Anlagen ein Anreiz, den Eigenverbrauchsanteil zu erhöhen. Hausbatterien sind ein Mittel dazu.

Eigenverbrauchsanteil

Dank Batterie im Haus lässt sich der Anteil des Eigenverbrauchs auf 70 bis 90 Prozent steigern.

Quelle: Helion Solar AG

Worin liegt der Vorteil gegenüber der thermischen Speicherung, zum Beispiel einem Boiler?

Existiert schon ein thermischer Speicher, soll man diesen natürlich nutzen. Doch Strom ist polyvalent, er lässt sich vielseitig einsetzen und kann auch mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100 Prozent verheizt werden. Wärme dagegen lässt sich nur mit grossem Verlust in Strom umwandeln.

Wie funktioniert eine Hausbatterie?

Mit einem Hausspeicher, der etwa so gross ist wie ein kleiner Kühlschrank, kann man überschüssigen PV-Strom speichern, um diesen zum Beispiel nachts zu brauchen. Mit der Lithium-Isophosphat-Batterie lässt sich der Eigenverbrauch von etwa 25 Prozent auf 70 bis 90 Prozent steigern. Der fixfertig installierte Speicher kostet um 10'000 Franken, hält 15 bis 20 Jahre und kann bei Bedarf etappenweise durch weitere Module erweitert werden.

Lohnt sich denn bei dieser Investition eine Hausbatterie heute schon?

Die Speicherkosten betragen heute etwas 15 Rappen pro kWh. Mit Eigenproduktion und Speicherung habe ich heute also noch keinen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber gekauftem Strom, doch der Hausspeicher lässt sich immerhin amortisieren. Ich bin aber überzeugt, dass die Rechnung in ein bis zwei Jahren interessanter wird. Alle grossen Speicherhersteller entwickeln und aufgrund von Entwicklungen und Skaleneffekten werden die Kosten drastisch sinken. So war es auch bei der Photovoltaik.

Noah Heynen und die Helion Solar AG

Der Elektrotechnik-Ingenieur hat das Unternehmen Helion Solar AG gemeinsam mit Samuel Beer 2008 in Solothurn gegründet. Seither ist die Generalunternehmung für Solarenergie stetig gewachsen. Heute hat sie in der ganzen Schweiz 11 Niederlassungen, beschäftigt rund 115 Mitarbeitende und hält einen Marktanteil von gut 10 %. Die beiden Inhaber verkauften das Unternehmen anfangs 2015 an Alpiq und leiten es als Co-Geschäftsführer weiter.

 

Die Bausteine sind vorhanden

Gebäude und deren Nutzung verbrauchen über 40 Prozent der Primärenergie, mehr als die Bereiche Industrie oder Mobilität. Bisher stammt diese Energie rund zur Hälfte aus fossilen Quellen, doch die technischen Voraussetzungen, um sie aus Sonne, Erdreich, Biomasse und Wind zu gewinnen, sind heute vorhanden. Sie sind vielfach erprobt und werden laufend optimiert. Der Zuwachs an Solarstrom übersteigt die Prognosen um ein Vielfaches:

Weltweite Entwicklung der Photovoltaik

Prognose von 2007

Quelle: Helion Solar, 2015

Reales Wachstum

 

Entwicklung der Erneuerbaren Energien in der Schweiz seit 1990

Gemäss der Schweizerischen Statistik der Erneuerbaren Energien von 2014 stieg die Produktion erneuerbarer Elektrizität und Wärme deutlich an.

Es wird nicht nur immer mehr Erneuerbare Energie produziert, Gebäude werden zugleich auch immer energieeffizienter. Gemäss Schweizerischem Ingenieur- und Architektenverein (SIA) sind heutige Neubauten 4- bis 7-mal energieeffizienter als Gebäude, die vor 1980 gebaut wurden. Erste Projekte belegen, dass mit der vorhandenen Technik heute selbst Mehrfamilienhäuser autark funktionieren können.

Energieautarkes Mehrfamilienhaus Brütten

Die Umwelt Arena in Spreitenbach baut zurzeit in Brütten ein dreigeschossiges Wohnhaus mit 9 Wohnungen. Mit dem Neubau wollen René Schmid Architekten belegen, dass ein Mehrfamilienhaus vollständig ohne thermische oder elektrische Energieversorgung von aussen funktionieren kann. Dafür ist das Gebäude optimal gedämmt und es kommen nur die effizientesten Haushaltgeräte der Klasse A+++ zum Einsatz. «Die wichtigste Voraussetzung für ein 100 Prozent energieautarkes Gebäudes ist die Steigerung der Effizienz in jedem Bereich, von der Energieproduktion über die Energiespeicherung bis zum Verbrauch», sagt Bauherr Walter Schmid.

Die einzige Energiequelle für das Gebäude ist die Sonne. Seine ganze Fassade und das Dach sind mit hocheffizienten, matten Solarpanels verkleidet. Das Ingenieur- und Planungsunternehmens Basler & Hofmann rechnete aus, dass eine Stunde Sonne reicht, um den täglichen Energiebedarf der Bewohner zu decken. Mit einem Teil der Sonnenenergie wird eine Wärmepumpe betrieben, um das Brauchwasser, das Heizungswasser sowie thermische Kurz- und Langzeitspeicher zu erwärmen. Dieser isolierte Tank ist ins Erdreich unter dem Haus versenkt und enthält 70 Grad warmes Wasser. Damit die Wärmepumpe möglichst effizient arbeitet, werden je nach Situation unterschiedliche Wärmequellen genutzt. Nicht benötigter Solarstrom wird in kurz- und mittelfristigen Batteriespeichern gelagert, um sie im Tages- und Wochenverlauf einzusetzen. Für die langfristige Speicherung wird der überschüssige Strom in Wasserstoff transformiert. Dieser wird zwischengespeichert und bei Bedarf über eine Brennstoffzelle in elektrische und thermische Energie umgewandelt.

Ein Kraftwerk mit ansprechender Architektur: Das Mehrfamilienhaus Brütten mit 9 Wohnungen ist netzunabhängig

Die Eigenverbrauchsquote steigern

Lokale und kurzfristige Speicher erfüllen eine wichtige Aufgabe für den Netzausgleich. Wird dezentral produzierter Strom auch dezentral verbraucht, belastet er das Netz nicht. Thermische und elektrische Speicher im Haus schaffen die Voraussetzung, um den Anteil des Eigenverbrauchs zu erhöhen. Da Solarstrom seit einiger Zeit kostengünstiger ist als jener aus der Steckdose, hat ein hoher Eigenverbrauch auch wirtschaftliche Vorteile.

Entwicklung der Photovoltaik

Die Photovoltaik hat mehrere Entwicklungsstufen durchlaufen: In einer ersten Phase wurde Solarstrom ausschliesslich ins öffentliche Netz eingespeist. Seit April 2014 ist auch der Eigenverbrauch erlaubt. Speicher ermöglichen, den Eigenverbrauch von 20 auf bis zu 90 Prozent zu steigern.

1. Ohne Eigenverbrauch

2. Natürlicher Eigenverbrauch

3. Optimierter Eigenverbrauch

4. Eigenverbrauch mit Speicher

Quelle: Helion Solar AG

 

Legende

Blau: Produktion der PV-Anlage während des Tages
Grün: Stromverbrauch während des Tages
Braun: Anteil des Stroms aus eigener PV-Anlage
Gelb: Batterieladung und Verbrauch während des Tages

Gebäude im System

Gebäude werden heute als Energiesysteme angesehen und als solche optimiert. Bei der lokalen Produktion erneuerbarer Energie und bei deren Speicherung wurden in den letzten Jahren grosse Fortschritte erzielt. Beispiele wie das Mehrfamilienhaus Brütten belegen diese eindrücklich. Um den dezentral und mit täglichen und saisonalen Schwankungen produzierten Strom ins Energiesystem zu integrieren, reichen lokale Speicher allein aber nicht aus. Die Zukunft liegt in der intelligenten Vernetzung von Produzenten und Verbrauchern. Informations- und Kommunikationstechnologien tragen dazu bei, integrierte Daten- und Elektrizitätsnetze zu schaffen, mit deren Hilfe Produktion und Verbrauch ausbalanciert werden können, um die Netze stabil zu halten.

Das Bundesamt für Energie (BFE) arbeitet intensiv an der Zukunft der elektrischen Netze und erarbeitet eine Smart Grid Roadmap für die Schweiz.

Für Architektinnen und Architekten sowie Planende heisst das: Gebäude sind nicht nur als Kraftwerk zu betrachten und zu optimieren, sondern als Element, das mit einem umfassenden Energiesystem interagiert.

 

Chancen und Herausforderungen von Multi-Energiesystemen auf Arealebene in der Schweiz

Viele Länder, unter anderem Dänemark oder Grossbritannien, haben bereits lange Erfahrung mit der Nutzung von Fernwärmenetzen. Die Schweiz jedoch ist Vorreiterin bei der Entwicklung moderner Multi-Energiesystemen auf Arealebene. Diese Systeme speichern und vernetzen lokal verfügbare Energie und kombinieren sie mit verschiedenen Dienstleistungen. Die Neuordnung von Energieflüssen und die nachhaltige Nutzung lokaler Energiequellen dienen der Reduzierung des Energieverbrauchs und tragen zur Dezentralisierung des Schweizer Energiesystems bei. Somit sind Multi-Energiesysteme auf Arealebene wirkungsvolle Instrumente zur Umsetzung der Schweizer Energiestrategie 2050.

In der Schweiz existieren bereits mehrere solcher Multi-Energiesysteme, weitere sind in der Pilotphase. So integriert die autofreie Siedlung Oberfeld Ostermundigen im Kanton Bern Hybrid-Sonnenkollektoren mit Erdsonden und Wärmepumpen, um den Bedarf an Warmwasser und Wärme von beinahe 100 Wohnungen abzudecken. Ähnlich effiziente Systeme bestehen bereits im Reka-Feriendorf Blatten-Belalp und am ETH Campus Hönggerberg und sie entstehen im Areal Suurstoffi in Risch Rotkreuz oder im Areal Greencity Zürich.

Auofreie Siedlung Oberfeld Ostermundigen

Quelle: www.wohnenimoberfeld.ch

Reka-Feriendorf Blatten-Belalp

Quelle: www.reka.ch

ETH-Campus Hönggerberg

Quelle: www.eth.ch

Die Implementierung stellt die beteiligten Akteure jedoch vor mindestens drei grosse Herausforderungen:

  • Erstens müssen einzelne Technologien wie Wärmepumpen, Erdsonden oder Solarkollektoren zwar nicht neu erfunden werden. Oft besteht jedoch grosse Ungewissheit, wie die vielen Komponenten integriert werden können.
  • Zweitens muss das System mit Schwankungen und Unsicherheiten in der Energiebilanz – dem zentralen Koordinationsinstrument von Multi-Energiesystemen – umgehen können. Im Gegensatz zu konventionellen Energiesystemen reicht eine einfache Bedarfsplanung nicht aus; stattdessen muss der Bedarfsplanung ein nutzerorientiertes Anforderungsprofil gegenübergestellt werden, um Energieflüsse effizient zu regeln und die Stabilität zu gewährleisten.
  • Drittens sind an der Planung, der Implementierung und dem Betrieb von Multi-Energiesystemen viele Akteure beteiligt. Um einen reibungslosen Ablauf sicherzustellen, müssen Verantwortungen, Kompetenzen und Schnittstellen klar definiert sein.

Auf Grundlage unserer Forschung im Rahmen des «SCCER Future Energy Efficient Buildings & Districts» können wir einige zentrale Erfolgsfaktoren zur reibungslosen Implementierung und dem erfolgreichen Betrieb von Multi-Energiesystemen identifizieren. So reicht es nicht, wenn die verantwortlichen Energieplaner lediglich über Kenntnisse einzelner Technologiekomponenten verfügen. Wichtig ist insbesondere ein Erfahrungsschatz in der Integration verschiedener Technologien. Gut durchdachte und klar nachvollziehbare Simulationen sowie eine für alle relevanten Akteure verständliche Dokumentation des Energiesystems können dazu die Grundlage bilden. Die Anwendung moderner Modellierungsprozesse für Planung, Konstruktion und Betrieb wie beispielsweise Building Information Modeling (BIM) werden zukünftig eine zentrale Rolle spielen.

Des Weiteren ist bei der Konzeptionierung des Multi-Energiesystems entscheidend, dass alle Akteure die Implementierung und den Betrieb aus einer Lebenszyklusperspektive betrachten. Das spielt nicht nur bei der Berechnung der Kosten eine Rolle, wenn den anfangs höheren Erstellungskosten die erheblichen Einsparmöglichkeiten während des Betriebes gegenübergestellt werden. Auch bei der Handhabung der Gesamtenergiebilanz muss das Anforderungsprofil über den Lebenszyklus des Energiesystems betrachtet werden. Zudem sollten sämtliche Energiequellen auf und in der Nähe des Areals berücksichtigt werden, um weitere Synergien zu realisieren. So macht es zum Beispiel wenig Sinn, teure Anlagen zur Wärmeerzeugung auf dem eigenen Areal zu installieren, wenn gleich nebenan ungenutzte Abwärme eines Rechenzentrums zur Verfügung steht. Andererseits muss bei der Dimensionierung des Systems ausreichend Flexibilität für den Ausgleich von Spitzen verfügbar sein, beispielsweise durch Heizkessel oder Wärmepumpen.

Der wichtigste Erfolgsfaktor für die Implementierung und den Betrieb von Multi-Energiesystemen besteht jedoch in der Organisation des Netzwerkes aller Beteiligten. Aufgrund der vergleichsweise hohen Komplexität solcher Areale müssen Bauherren, Energieplaner, Architekten, Gebäudetechniker und Energieversorger von Anfang an eng zusammenarbeiten. Um sicherzustellen, dass dieses Netzwerk an einem Strang zieht, bedarf es einer Gesamtprojektleitung mit Überblick, klar definierten Schnittstellen und Ansprechpersonen, technischem Fachwissen auf allen Seiten sowie einer klaren Aufgabenverteilung. Nur so können gemeinsame Entscheidungen getroffen und getragen werden. Dem Bauherrn kommt - im Vergleich zu konventionellen Energiesystemen - primär eine Koordinationsaufgabe zu. Ohne die Zusammenarbeit aller Akteure können die Chancen und Herausforderungen von Multi-Energiesystemen auf Arealebene in der Schweiz nicht realisiert werden.

Welche Rolle moderne Multi-Energiesysteme auf Arealebene zukünftig spielen, lässt sich derzeit nur schwer abschätzen. Sicherlich wird es weniger grosse Freiflächen geben, um neue Areale energieeffizient zu bebauen. Gleichzeitig wird zunehmend die Frage aufkommen, wie bestehende Areale entsprechend umgestaltet werden können. Zudem können die Systeme in vielseitiger Weise mit anderen relevanten Themen der Schweizer Energieversorgung verknüpft werden. So kann überschüssige Energie aus Sonnenkollektoren genutzt werden, um Elektroautos zu betanken, oder es kann Biomüll zur Stromerzeugung verwendet werden. Die Kenntnisse und Erfahrungen, die Firmen derzeit bei der Implementierung von Multienergiesystemen auf Arealebene sammeln, beeinflussen daher massgeblich die erfolgreiche Umgestaltung zukünftiger Projekte. Gleichzeitig fliessen diese Erkenntnisse vermehrt in die Ausbildung. «Integrated System Building» ist ein neuer, interdisziplinärer Master Studiengang der ETH, welcher Ingenieuren und Architekten das komplexe Design, den Betrieb und das Management energieeffizienter Gebäuden und Gebäudegruppen vermittelt. Ähnlich bilden fünf schweizerische Fachschulen im Rahmen des gemeinsamen Master Studiengangs «Nachhaltiges Bauen» künftige Baufachleute mit fundiertem Wissen aus.

Multi-Energiesysteme auf Arealebene reduzieren unseren Primärenergieverbrauch und sind ein zentrales Element zur Umsetzung der Energiestrategie 2050. Als Lernplattformen leisten sie aber auch einen wichtigen Beitrag zur Modernisierung der Schweizerischen Bauwirtschaft.

 

Von Johannes Meuer, Aoife Brophy Haney und Mischa Kaspar

Die Autoren

Johannes Meuer, Senior Researcher an der ETH
Aoife Brophy Haney, Senior Researcher an der ETH
Mischa Kaspar, Master Student an der ETH
Wohnen in der dritten Lebensphase: Die Wohnbaugenossenschaft «maettmi50plus»

Erdsondenregeneration – ein nachhaltiges Energiekonzept

«Ziel der Siedlung war es, möglichst wenig Wärmeenergie zu brauchen und gleichzeitig möglichst viel zu produzieren», schildert Gebäudetechniker Walter Rimensberger. Die Grundidee des Energiekonzepts (Ingenieur- und Planungsbüro Huber Energietechnik AG, Zürich) ist einfach: Die im Winter aus dem Boden bezogenen Energie durch die Solarwärme des Sommers wieder ausgleichen. Damit verfolge man vom Prinzip her etwas Ähnliches wie Hans Leibundgut, der ehem. ETH-Professor. Statt auf 380 Meter Tiefe ist «maettmi50plus» mit den Erdsonden aber nur auf 240 Meter hinunter gegangen. Die Anlage der Genossenschaft «maettmi50plus» ist ein Pilot- und Demonstrationsprojekt des Kantons; seine Wirksamkeit wird deshalb in den ersten zwei Jahren laufend geprüft.

Jedes Haus ist autonom

Jedes der drei identischen Häuser verfügt über eine autonome Energieversorgung. Die Photovoltaikmodule und Solarabsorber erfüllen eine Doppelfunktion – als Dachhaut und als solarer Energieerzeuger. Die thermischen Absorber sind jeweils an den Rändern, die PV-Module in der Mitte montiert. Diese Lösung wurde wegen der Dachfenster gewählt. Die Absorber sind vertikal geschaltet; die Leitflüssigkeit fliesst über klammerähnliche Leitungen von unten nach oben. Jedes Haus hat 110 m2 thermische Kollektoren. Insgesamt erzeugen die drei Häuser – mit leicht unterschiedlicher Ausrichtung – 27‘500 kWh/a pro Jahr.

Das Energiekonzept besteht in der hausweisen Wärmeerzeugung für Heizung und Warmwasser. Sie erfolgt je über zwei Erdwärmesonden-Wärmepumpen in der klassischen Master-Slave-Schaltung. Mit der autonomen Energielösung für jedes Haus werden die Verbindungsleitungen zwischen den Häusern gespart. Die insgesamt neun Erdsonden – je drei pro Haus – befinden sich im Zentrum der Überbauung. Das hat seinen Grund: je grösser ein Sondenfeld ist, umso effizienter ist die Wärmespeicherung und umso besser ist die Arbeitszahl der Wärmepumpen. So wurde zum Beispiel am 24. Nov. 2015 bei minus 2,1 Grad Aussentemperatur eine erstaunlich hohe Leistungszahl (COP) von 6,2 erreicht.

Erdsonde-Leitflüssigkeit ist Wasser

Dank der Rückführung von Wärme herrscht in 240 M. Tiefe ein konstantes Klima von zirka 15 Grad Celsius. Daher kann auf ein Forstschutzmittel in den Sondenrohren verzichtet werden. Somit genügt Wasser als Leitflüssigkeit, es gefriert nicht. Zudem hat Wasser gegenüber dem Glykolgemisch den Vorteil, dass es weniger zähflüssig ist (Viskosität) und gleichzeitig mehr Wärme aufnehmen kann. Im Aussenbereich ist hingegen das (frostsichere) Glykolgemisch nötig; es führt die Wärme vom Absorber auf dem Dach zu einem Wärmetauscher, in dem das zirka 35-grädige Wasser/Glykol-Gemisch das Wasser der Erdsonden erwärmt.

Die Erdsondenregeneration ist nachhaltige Ressourcenpolitik: Eine Berechnung von Huber Energietechnik zeigt auf, wie tief die Sondentemperatur in 240 M. Tiefe in 50 Jahren absinkt, wenn immer nur Energie entnommen würde – was heute bei den meisten Anlagen die Regel ist. Sinkt die Temperatur im Erdreich, brauchen die Wärmepumpen immer mehr elektrischen Strom zur Erzeugung von Wärme. Bei Erdsondenregeneration (mit 35 Grad solargewärmtem Wasser) bleibt die Temperatur hingegen unverändert.

Unverglaste Solarabsorber für Erdsonden geeignet

Die Sonnenkollektoren sind nicht verglast, d.h. sie arbeiten im niedrigtemperaturigen Bereich von 35 Grad. Das ist im Fall des Erdsondenkonzepts nötig, um das Erdreich nicht zu überhitzen. Die Temperatur darf aber auch nicht höher liegen, um die Festigkeit der Sondenrohre aus dem Material HDPE (Polyethylen) langfristig nicht zu beeinträchtigen. Die unverglasten und somit auch spiegelfreien Absorber-Kollektoren können auch an sonnenarmen Tagen von der Globalstrahlung genügend erwärmt werden, um das Regernieren des Erdreichs zu gewährleisten. Bei viel Sonnenschein kann auch das Brauchwasser erwärmt werden, indem mittels drehzahlregulierter Umwälzpumpe der Volumenstrom des zirkulierenden Wasser-/Glykolgemisches verlangsamt wird, wodurch eine längere Verweildauer in den Absorbern erreicht wird. Die Leitflüssigkeit kann sich so stärker erwärmen und so zum Aufheizen des Boilers beitragen.

PV-Strom für Wärmepumpen und Haushalt

Der PV-Strom vom Dach dient hauptsächlich dem Betrieb der Wärmepumpen; der Überfluss wird ins EKZ-Netz eingespiesen. Im Winter muss die Siedlung dagegen Strom vom EKZ beziehen. Im Februar 2016 konnte 999 kWh eigener Strom produziert werden, während 3685 kWh aus dem Netz bezogen werden mussten. Im Juli 2016 war das Verhältnis aber gerade umgekehrt. Als nächsten Schritt möchte «maettmi50plus» den Strom vom Dach direkt in die eigenen Haushalte leiten. Bezüglich der Fördergelder wird die Genossenschaft die Einmalauszahlung der KEV beantragen.

Autor: Stefan Hartmann

Vom Oktober 2015 bis August 2016 konnte dem Erdreich doppelt so viel Energie zugeführt werden wie entnommen wurde, nämlich 111 MWh bezogene gegenüber 226 MWh zugeführte. (Schema Martin Bühlmann)

Luftaufnahme der drei Solarhäuser der Wohnbaugenossenschaft «maettmi50plus»; die Überbauung weist 23 Wohnungen auf. (Foto: Energie Solaire SA)

Jedes der drei Häuser hat eine autonome Energieversorgung; auf der Dachfläche sind je links und rechts die thermischen und in der Mitte die PV-Module platziert. Die vertikal angeordneten Absorber sind miteinander über klammerähnliche Leitungen verbunden, welche die Wasser-/Glykollösung von unten nach oben leiten. (Foto: S. Hartmann)

Die Überbauung «maettmi50plus» befindet sich in der Kernzone von Mettmenstetten. Es handelt sich um Punkthäuser mit quadratischem Grundriss. Dabei lehnten sich die Architekten (AmreinHerzig, Baar) an ein altes Nachbarhaus an. Die Bauzeit betrug lediglich 18 Monate. Die Häuser sind nach Minergierichtlinien mit Komfortlüftung gebaut, aber nicht zertifiziert. (Foto: S. Hartmann)

Jedes Haus hat für die niedrigtemperaturigen Bodenheizungen zwei Wärmepumpen; bei Bedarf kann eine davon zur Erzeugung des 60 Grad heissen Brauchwarmwasser auf ein höheres Temperaturniveau gefahren werden, während die andere Wärmepumpe für die Heizung auf der wirtschaftlicheren, tieferen Temperatur verbleibt. (Foto: S. Hartmann)


Interview mit Walter Rimensberger

Walter Rimensberger (68) war Präsident der Baukommission des genossenschaftlichen Wohnprojektes «maettmi50plus» in Mettmenstetten. Der Gebäudetechniker (HLK) war zuerst Planer und Unternehmer, dann Bauherrenvertreter der Stadt Zürich. Das innovative Energiekonzept «maettmi50plus» der Firma Huber Energietechnik AG (Zürich), von dem er sofort überzeugt war, fand in der Fachwelt grosse Beachtung. Deren Idee der Erdsondenregeneration besteht darin, dem Erdreich im Sommer die Energie wieder zurückzugeben, die man ihm im Winter entnimmt. (Foto: S. Hartmann)

Alterssiedlung mit wegweisendem Wärmekonzept

Mitten im zürcherischen Mettmenstetten hat eine Gruppe von initiativen Privatleuten eine Wohnsiedlung für die dritte Lebensphase realisiert. Im Vordergrund stand nicht nur die Idee des gemeinsamen älter Werdens, sondern auch des nachhaltigen Umgangs mit Energie: Die Wärme, die der Boden im Winter liefert, wird im Sommer vom Solardach wieder zugeführt.

SH: Am 1. Oktober 2016 ist es ein Jahr her seit dem Bezug der Siedlung «maettmi50plus»; hat sich alles so entwickelt wie gewünscht?

WR: Alle 23 Wohnungen sind bezogen, das Siedlungsleben hat sich sehr gut angelassen; der Pavillon wird zum Beispiel häufig benutzt. Jeden Morgen um zehn Uhr trifft sich hier zum Kaffee, wer möchte. Alle Bewohnerinnen und Bewohner äussern sich sehr zufrieden mit der Gemeinschaft. Alle schätzen die Nähe zum Zentrum. Das Alter der Bewohner reicht von 2 bis 81 Jahre; das Durchschnittalter liegt bei 64. Wir haben auch eine junge Familie im Haus. Das tut allen gut.

Eine «Spurgruppe» ist 2011 mit der Idee von «maettmi50plus» gestartet; was war der Anlass?

Treibende Motivation war die Tatsache, dass es in Mettmenstetten keine geeigneten Wohnformen gab für Leute, die aufs Alter hin den Schritt vom Einfamilienhaus in eine andere, gemeinschaftliche Wohnform machen wollen. Diese soll das autonome Wohnen bis ins hohe Alter in einer guten Nachbarschaft ermöglichen. Und wer vom Einfamilienhaus kommt, wünscht sich grosszügige Grundrisse und hohen Ausbaustandard.

Was ist unter autonom zu verstehen?

Um selbständig bis ins hohe Alter wohnen zu können, reichen oft kleine Handreichungen unter Nachbarn. Es sind ganz alltägliche Dinge, die man im Alter alleine oft nicht mehr schafft – wie etwa das Einkaufen oder der Gang zur Post. Auch gelegentliche Transportdienste sind sehr wichtig. Aber man muss auch lernen, Hilfe anzunehmen.

Was wird von den Bewohnerinnen und Bewohnern von «maettmi50plus» vorausgesetzt?

Sicher sollen sie Freude an sozialen Kontakten mitbringen, das hält ohnehin gesund! Es braucht die Bereitschaft, sich aktiv am Gemeinschaftsleben zu beteiligen. Das soll kein Zwang sein, sondern etwas Selbstverständliches.

Sind viele der Bewohner frühere EFH-Besitzer?

Ja, 27 der 38 Bewohner wechselten vom eigenen Haus ins «maettmi50plus». Aber nur rund ein Viertel der Bewohnerschaft stammt direkt aus Mettmenstetten.

Sie selber wohnen nicht in der Siedlung?

Für mich ist der Wechsel vom EHF ins «maettmi50plus» noch zu früh. Aber ich habe gerne mein Fachwissen als Gebäudetechniker in die Baukommission eingebracht. Sollte uns die Pflege des EFHs – Stichwort zu viele Zimmer, zu grosser Garten – eines Tages über den Kopf wachsen, ist für uns der Übertritt ins «maettmi50plus» sehr gut denkbar. Zudem steht unser EFH dann einer jungen Familie zur Verfügung.

Warum wurde die Genossenschaftsform gewählt?

Genossenschaften sind transparente Gebilde; sie sind nicht gewinnorientiert; die Wohnungen werden nach der Kostenmiete vermietet, also nach den effektiven Kosten. Als Genossenschaft sind wir zudem völlig unabhängig.

Wo lagen die Knacknüsse beim Projekt?

Die Hürden bei der Beschaffung von Eigenkapital sowie die Suche nach Kreditgebern waren gross. Wir hatten mit 12 Banken verhandelt; am Ende gab uns die lokale Sparkasse den Kredit.

Wie viele Mitglieder zählt die Genossenschaft heute?

Zurzeit umfasst die Genossenschaft 84 Mitglieder aus dem Dorf und der weiteren Umgebung.

Bildete die Höhe des Pflichtdarlehens, die jeder Bewohner stellen musste, keine Barriere?

Das Pflichtdarlehen von 50‘000 Fr. und das Genossenschafts-Anteilkapital von 10‘000 Franken konnten alle ohne grössere Probleme erbringen.

Die «Spurgruppe» hat viel Eigenleistung erbracht; Sie selber haben die Baukommission geleitet?

Die Planung und der Bau haben uns drei Jahre auf Trab gehalten, Anfang 2014 war der Spatenstich und bereits im Oktober 2015 der Bezug. Die Baubegleitung selber konnte von uns wahrgenommen werden, was sich als günstig erwies, da wir jederzeit auf Platz waren. Das hat sich auch kostenmindernd ausgewirkt.

Wurde mit einem Generalunternehmer gebaut?

Wir konnten die Häuser mit regionalen Einzelhandwerkern und Bauunternehmern bewältigen. Wir sind gut damit gefahren.

Worauf sind Sie besonders stolz?

Die Gesamtkosten der drei Häuser – 13,3 Mio. Fr. im Kostenvoranschlag – fielen rund zehn Prozent günstiger aus. Das hat damit zu tun, dass wir streng auch auf die Kostenkontrolle achteten.

Wie hat sich das Energiekonzept im ersten Jahr bewährt?

Die Resultate sind für uns sehr beeindruckend; wir haben in dem ersten Betriebsjahr deutlich mehr Wärme ins Erdreich in 240 m Tiefe zurückgeben können als wir im Winter entnommen haben. Dank der Erdsondenregeneration können wir die Anlage auf die Dauer von mindestens 50 Jahre mit der gleich bleibenden Erdreichtemperatur betreiben. So werden wir vom bei Erdsonden üblichen Temperaturabfall verschont. Auf diese Nachhaltigkeit sind wir schon etwas stolz, das passt auch gut zum Leitbild unserer Gemeinde, die seit einem Jahr das Label Energiestadt verfügt

Gab es bauliche Einschränkungen infolge Bauvorschriften?

Die Parzelle steht in der Kernzone der Gemeinde, und es ist nicht selbstverständlich, dass kombinierte Solarkollektoren, wie sie die Häuser von «maettmi50plus» haben, erlaubt sind. Natürlich gab es auch einige Bauvorschriften, die wir alle einhalten mussten.

Was war bautechnisch das Anspruchsvollste an den Häusern?

Das Dach war anspruchsvoll, da die PV-Module und die thermischen Kollektoren nicht gleich dick sind. Die PV-Module müssen zudem hinterlüftet werden, damit sie den optimalen Wirkungsgrad erreichen. D.h. Architekt, Dachspengler sowie die Planer und Unternehmer der elektrischen und thermischen Solardächer waren gefordert. Bei den Solaranlagen handelt es sich um Standardmodelle, wohlbemerkt. Das trifft übrigens auch auf die Komponenten der Heizzentrale zu.

Wie gross waren die Mehrkosten für dieses komplexe Energiekonzept?

Die Mehrkosten für die Solarkollektoren und PV-Anlage inkl. Steuerung und Planung betrugen 4.3 Prozent der Gesamtkosten.

www.maettmi50plus.ch

 


Umfassende Sanierungen: Gebäude als Energiesysteme

Die intensive Zusammenarbeit aller Projektpartner bei der Sanierung des Mehrfamilienhauses Hofwiesen-/Rothstrasse in Zürich mit Baujahr 1982 erzielte überzeugende Lösungen.


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AEE SUISSE_Brosch_Bauwirtschaft 2016.pdf (5,1 MiB)

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