Der Klimawandel und die damit verbundene Notwendigkeit, eine CO₂-neutrale Energieversorgung zu erreichen, ist ein wichtiges Thema. Die Komplexität und die raschen Veränderungen sind herausfordernd – nicht nur für Immobilieneigentümerschaften und Unternehmen, sondern auch für Gemeinden und Städte. Sie wollen ihre Einwohnenden mit erneuerbarer, zuverlässiger und bezahlbarer Energie versorgen. Immer mehr Städte und Gemeinden setzen dazu auf Energieverbunde, denn diese erfüllen alle Kriterien und ermöglichen überdies lokale Wertschöpfung.
Energieverbunde haben gegenüber anderen Systemen verschiedene Vorzüge. Einer der wichtigsten ist, dass sie sich mit unterschiedlichen Energiequellen betreiben lassen und damit an fast allen Standorten realisierbar sind.
Eine mögliche Quelle ist die Abwärme von Abwasserreinigungsanlagen (ARA) oder auch von technischen Einrichtungen wie Rechenzentren. Zudem kann beispielsweise auch Erdwärme, Holz, Grundwasser sowie See- und Flusswasser als Wärme- bzw. Kältequelle genutzt werden. All diese Energieträger sind erneuerbar und lokal verfügbar, müssen also nicht importiert werden. Dadurch sind die Preise tendenziell stabiler und die Versorgungssicherheit ist höher als etwa bei Erdgas oder Heizöl. In einem Verbund lassen sich auch verschiedene Energiequellen kombinieren, was ebenfalls zur Versorgungssicherheit beiträgt.
Dass diese Vorteile überzeugen, zeigen Zahlen von Energie Schweiz: 2021 waren hierzulande bereits rund 1’000 Energieverbunde in Betrieb. Sie stellen zwischen 6 und 8 TWh Wärme pro Jahr bereit, was etwa 6 bis 8% des Schweizer Bedarfs entspricht. Das Potenzial ist damit aber noch längst nicht ausgeschöpft, denn je nach Umsetzung der Energiestrategie könnte sich der Anteil auf bis zu 20% erhöhen.
Unterscheiden lassen sich Energieverbunde anhand ihrer Grösse und Auslegung. Nahwärmeverbunde versorgen mehrere Gebäude oder ein Areal (Bsp. Coté Parc, Greencity), während Fernwärmeverbunde über grössere Distanzen ganze Quartiere, Stadtteile oder Gemeinden beliefern (Bsp. Altstetten-Höngg, Herrliberg). Aus technischer Sicht sind die Unterschiede zwischen Nah- und Fernwärme kaum relevant, sie funktionieren weitgehend identisch.
Relevant ist hingegen die Unterscheidung nach der Auslegung in Bezug auf die Betriebstemperatur. Bei Hochtemperaturverbunden liegen die meist in einer zentralen Station generierten Vorlauftemperaturen zwischen 60 und mehr als 100 °C. An den Übergangsstationen der angeschlossenen Gebäude reicht deshalb ein Wärmetauscher aus, um die Energie aus dem Verbund an den Heizkreislauf der Immobilie zu übergeben. Als Energiequellen für Hochtemperaturverbunde wird klassischerweise die Abwärme aus ARA und KVA genutzt. Immer öfter kommen aber auch Holzheizkraftwerke und Wärmepumpen, die Umweltwärme nutzen, zum Einsatz. Die Spitzenlastabdeckung solcher Verbunde erfolgt aus wirtschaftlichen Gründen meist mit Erdgas oder Heizöl, damit die Versorgung an besonders kalten Wintertagen sichergestellt werden kann.
Ebenfalls bewährt haben sich Niedertemperaturverbunde, die mit einer Vorlauftemperatur von 10 bis 25 °C funktionieren. Als Energiequelle nutzen sie mehrheitlich Umweltwärme wie Seewasser. Dessen thermische Energie wird in einer Zentrale von einer Wärmepumpe auf die gewünschte Vorlauftemperatur angehoben. Bei den angeschlossenen Gebäuden steht oft eine weitere Wärmepumpe, welche die Temperatur auf das für Heizung und Warmwasser nötige Niveau erhöht. Durch die dezentralen Wärmepumpen eignen sich solche Verbunde vor allem für Gebiete mit Gebäuden, die unterschiedliche Vorlauftemperaturen benötigen. Das ist typischerweise dort der Fall, wo sowohl Altbauten wie auch Neubauten angeschlossen sind. Ein weiterer Vorteil von Niedertemperaturverbunden ist, dass sie bei Vorlauftemperaturen unter 20 °C auch als Energiequelle für die Kühlung von Gebäuden dienen können (Freecooling). Sind überdies Immobilien angeschlossen, die Abwärme produzieren, kann diese durch das Netz aufgenommen und für die Beheizung anderer Gebäude genutzt werden.
Wie eine Gemeinde die Realisierung eines Energieverbunds angehen kann, zeigt das Beispiel von Fehraltorf. Dort entsteht derzeit ein umfangreicher Verbund, der von zwei Energiezentralen versorgt wird. Eine nutzt Holz als Energiequelle, die andere die Abwärme der lokalen Abwasserreinigungsanlage. Als Contractor und Energiedienstleister planen, finanzieren, realisieren und betreiben wir die Anlagen und übernehmen die technische und finanzielle Verantwortung.
Ursprünglich plante die Gemeinde einen deutlich kleineren Energieverbund. «Schon länger war klar, dass wir die Heizung unserer Schulanlage ersetzen mussten», erklärt Stefan Mathys, Leiter Werke und Infrastruktur bei der Gemeinde Fehraltorf. Ein lokaler Verbund hätte die Wärmeversorgung der Schulgebäude übernehmen sollen, doch der dafür vorgesehene Contractor konnte die vereinbarten Leistungen nicht erbringen.
Anstatt eine erneute Submission für dasselbe Projekt durchzuführen, gab die Werkkommission den Auftrag zu einer Detailstudie, die das Potenzial für einen umfassenderen Energieverbund näher prüfte. Die Studie zeigte, dass ein grösserer Verbund wirtschaftlich sinnvoll ist. «Fehraltorf verfügt über ein kompaktes Siedlungsgebiet, das zudem weitgehend eben ist», erläutert Mathys. «Gleichzeitig ist das Bohren von Erdsonden aus geologischen Gründen nur an ganz wenigen Standorten möglich.» Der Gemeinderat war überzeugt von der Idee, einen grossen Verbund zu realisieren, und startete Ende 2021 ein neues Submissionsverfahren. Bis im Februar 2022 reichten die eingeladenen Anbieter ihre Offerten ein. Den Zuschlag erhielt aufgrund der Auswertung schliesslich ewz.
Die Fehraltorfer Bevölkerung wurde an einer Veranstaltung über das Projekt informiert, anschliessend übernahm ewz die Koordination bei Verhandlungen zum Anschluss an den Energieverbund. Die Gemeinde hat bisher sehr viele positive Rückmeldungen aus der Bevölkerung erhalten. Das hängt sicher auch damit zusammen, dass auf eine Anschlusspflicht verzichtet wurde. «Wir wollen eine attraktive Lösung bieten, welche die Menschen überzeugt, und niemanden zur Teilnahme zwingen», erklärt Stefan Mathys. Dieses Vorgehen trug sicher auch dazu bei, dass die Projektierung zügig erfolgte. Die Inbetriebnahme ist für Oktober 2024 geplant – wenn der Termin eingehalten werden kann, wären zwischen Submission und Fertigstellung weniger als drei Jahre vergangen. Das zeigt, dass sich auch ein umfangreicher Energieverbund in absehbarer Frist realisieren lässt.
Die Realisierung eines Energieverbunds im urbanen Raum benötigt wegen der dichten Besiedlung eine gewisse Vorbereitungszeit, wie das Beispiel der Seewasserverbunde am Zürichsee zeigt. Seit dem Jahr 2003 haben wir am Zürcher Seebecken die drei Verbunde Escherwiese, Fraumünster und Falkenstrasse in Betrieb genommen. Der Verbund Seefeld mit dem Teilbereich Klausstrasse sowie die beiden Projekte CoolCity und Enge befinden sich in der Realisierungs- respektive Planungsphase. Die Verbunde werden im Endausbau jährlich rund 164,9 GWh Wärme- und 38,7 GWh Kälteenergie bereitstellen, wodurch sich jedes Jahr mehr als 32’000 Tonnen CO₂ einsparen lassen.
Aus technischer Sicht funktionieren die Verbunde weitgehend identisch: Als Energiequelle nutzen sie Seewasser. Dieses wird über teils mehrere hundert Meter lange Leitungen in einer Tiefe von 10 bis 20 Metern gefasst, wo es ganzjährig rund 5 °C kühl ist. Danach gelangt das Wasser über die Seewasserzentrale in eine Energiezentrale, wo Wärmepumpen seine thermische Energie nutzbar machen. Anschliessend wird die gewonnene Wärme- oder Kälteenergie über die Verbunde an die angeschlossenen Immobilien verteilt.
Als ersten Energieverbund realisierten wir vor rund 20 Jahren den Verbund Escherwiese. «Erneuerbare Energie war damals noch kaum ein Thema und das Projekt deshalb recht mutig und innovativ», sagt Rainer Schellenberg, Leiter Realisierung bei ewz. In den folgenden Jahren kamen weitere Verbunde dazu, die seither regelmässig ausgebaut wurden. Dies ist eine komplexe Angelegenheit und bedarf einer gewissen Vorlaufzeit. Die Stadt Zürich arbeitet nach dem Prinzip des koordinierten Bauens, damit die Strassenoberfläche nicht immer wieder aufgerissen werden muss und nicht mehr Baustellen als nötig entstehen. Werkleitungen für Energieverbunde werden daher meist gleichzeitig mit anderen Leitungen verlegt, was viel Koordinationsarbeit verlangt.
Um diese Komplexität meistern zu können, haben wir gemeinsam mit der Stadt und weiteren Partnern eine langfristige Energieverbundplanung etabliert. «Wir schauen uns Stadtgebiete an und suchen dann eine geeignete Energiequelle», erklärt Schellenberg. «Dann berechnen wir die benötigte thermische Leistung und können auf dieser Basis den Verbund dimensionieren.» Besonderes Augenmerk legen die Beteiligten jeweils auf die Standorte für Seewasser- und Energiezentralen. Für diese in der eng bebauten Stadt Platz zu finden, ist laut Schellenberg nicht so einfach. In bestehenden Gebäuden ist eine Realisierung aus mietrechtlichen Gründen schwierig, weil eine Laufzeit von mindestens 30 Jahren nötig ist. Unterirdische Lösungen sind ebenfalls mit Einschränkungen verbunden, denn geeignete Standorte liegen oft in Freihaltezonen. So versuchen wir die Energiezentralen wenn immer möglich in städtischen Liegenschaften unterzubringen, um die nötige Bestandssicherheit zu gewinnen.
Zu unseren zentralen Ansprechpartnern bei der Stadt gehört neben dem Amt für Raumplanung und dem Tiefbauamt vor allem die Abteilung «Grün Stadt Zürich». Diese hat unter anderem den Auftrag, in der Stadt die Beschattung durch Bäume voranzutreiben. Das ergibt gewisse Zielkonflikte mit der Planung der Verbunde, denn unterhalb von Baumreihen ist der Zugang zu den Werkleitungen bei einer Leckage nicht mehr möglich. Als Lösungen dafür kommen beispielsweise ein Zusammenrücken innerhalb des vorhandenen Platzangebots oder das Anwenden von grabenlosen Bauverfahren infrage. Das politische Umfeld begünstigt die Realisierung von Energieverbunden. «Wir haben einen klaren politischen Auftrag dafür. Zudem erhielten wir bisher bei Abstimmungen stets hohe Zustimmungsraten und somit ein hohes Mass an Vertrauen für unsere Tätigkeit», sagt Schellenberg. Wenn es bei Projekten Einsprachen gebe, sei dies meist auf die Aufhebung von Parkplätzen oder anderweitige Oberflächenbedürfnisse zurückzuführen und nicht auf die geplanten Verbundleitungen. Die Energieverbunde geniessen bei der Bevölkerung also eine hohe Akzeptanz. Wichtig sei, so Schellenberg, dass die Verbundentwicklung auf einer klaren Strategie beruhe. «Die Kund*innen wollen eine gewisse Planungssicherheit. Sie müssen wissen, wann sie ihre Liegenschaft an einen Verbund anschliessen können.»
Mit ewz haben Städte und Gemeinden einen zuverlässigen, schweizweit tätigen Contractor und Energiedienstleister an der Seite, der von der Planung und Finanzierung bis hin zur Realisierung einer Energiezentrale oder eines Energieverbunds alle Aufgaben übernehmen kann.
Durch die langjährige Erfahrung und die flexiblen Angebote entwickeln wir gemeinsam mit unseren Kund*innen individuell passende Lösungen. Gemeinden erhalten so eine erneuerbare Energielösung, ohne dass sie selbst Know-how aufbauen oder aufwendige Abklärungen zur Finanzierung treffen müssen. Auch die Abrechnung mit den Endkund*innen und deren Support übernehmen wir, sodass im Betrieb keine zusätzlichen Aufwände entstehen. Kurzum: Mit ewz als Partner können sich Gemeinden schweizweit voll und ganz auf ihre Kernaufgaben fokussieren.
