Im Südwesten von Zürich entsteht ein neuer Stadtteil – Greencity. Langsam füllt er sich mit Leben. Es ist nicht irgendein Stadtteil, es entsteht ein Stück Zukunft. Vor über einem Jahr sind die ersten Bewohnerinnen und Bewohner im 2000-Watt-Areal eingezogen, seit dann liefert das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz) die Wärme und Kälte, produziert Solarstrom auf den Greencity-Dächern, stellt einen ultraschnellen Glasfaseranschluss zur Verfügung, bietet Elektroladestationen mit Lademanagement und testet dort das Stromnetz der Zukunft. Dank der integrierten Energielösung, stammt die Energie zu fast 100 % aus CO2-freien Quellen.
Mit dem Startschuss für das Gebäude Pergamin II hat Anfang Juni 2018 im nachhaltigen Stadtquartier Greencity in Zürich Süd der Bau der dritten Etappe begonnen. Die erste Etappe wurde im September 2017 abgeschlossen. Südlich, nördlich und westlich davon wird das neue Stadtquartier Greencity weiter ausgebaut. Und mittendrin pocht seit über einem Jahr das Herz – die Energiezentrale des ewz. Von dort werden Wärme und Kälte via Fernleitungen in alle Gebäude verteilt. In Unterstationen, die sich in jedem Gebäude befinden, wird mittels Wärmepumpen Brauchwarmwasser für die Gebäude erhitzt. Bis heute versorgt ewz sieben Gebäude und es kommen etappenweise nochmals sechs dazu. ewz hat die Energieerzeugungsanlagen geplant, finanziert und realisiert. Für die kommenden drei Jahrzehnte stellt ewz nun ebenfalls den reibungslosen und nachhaltigen Betrieb sicher. «Für Greencity war die Vorgabe, eine Lösung zu entwickeln, die die 2000-Watt-Ziele erfüllt», erzählt David Füllemann, Projektleiter bei ewz und verantwortlich für die Umsetzung der Wärme- und Kälteversorgung im neuen Quartier, «dazu braucht es eine intelligente, nachhaltige Energieversorgung aber auch das ökologische Bewusstsein jedes Einzelnen.»
Energie zu fast 100% CO2-frei
Als primäre Energiequelle kommt das Grundwasser zum Einsatz, welches in sechs Brunnen gefasst wird. Über zwei Versickerungsanlagen, wovon eine noch in der Planung ist, wird das Wasser zurückgeführt. Als sekundäre Energiequelle wird die Erdwärme genutzt: Dafür bohrt ewz insgesamt 215 Erdwärmesonden mit 220 Meter Tiefe. 61 davon befinden sich unter dem Gebäude der Energiezentrale. Die weiteren werden auf den neuen Baufeldern erstellt. Die Wärme und Kälte wird mit vier Wärmepumpen respektive Kältemaschinen erzeugt. Davon arbeiten zwei auf der Quelle Erdwärme und eine auf der Quelle Grundwasser, die vierte Maschine kann mit beiden Quellen betrieben werden. «Für das Areal mussten wir beide Techniken kombinieren, weil für die Grundwassernutzung die Bezugsmenge und der Wärmeaustrag begrenzt ist. Auf dem Areal verläuft die Grenze zwischen Grundwasser- und Erdwärmesondengebiet», erklärt David Füllemann. Der zum Betrieb der Energiezentrale benötigte Strom wird zu einem Teil durch die Greencity-Photovoltaikanlage gedeckt, der zusätzliche Teil stammt aus erneuerbaren Energien. Auch die Bewohnerinnen und Bewohner leisten ihren Anteil an der nachhaltigen Energiebilanz: Durch das Beteiligungsmodell erhalten sie Solarstrom von ihrem Dach. Die Wärme- und Kälteproduktion im Greencity ist zu 97.6 % aus den CO2-freien Quellen Grundwasser und Erdwärme. Als Redundanz und für die Spitzenlast dient ein mit Biogas betriebener Gaskessel – so kann ewz auch die restlichen 2.4 % CO2-neutral zur Verfügung stellen. Damit die Anlagen die angestrebte Effizienz erreichen, muss die Wärme- und Kälteproduktion sehr gut aufeinander ab
gestimmt sein – eine Herausforderung, denn ökonomische und ökologische Aspekte sollen im Einklang sein. Dabei steht für ewz jedoch immer auch die Versorgungssicherheit im Zentrum.
Die Kunst liegt in der Feinabstimmung
Im Winter, wenn geheizt wird, wird den Quellen Wärme entzogen. Die Wärmepumpe produziert Heizwärme, welche über das Fernwärmenetz an die Gebäude verteilt wird. Das Fernwärmenetz dient in den Unterstationen zur direkten Raumheizung und als Quelle für die Brauchwarmwasser Wärmepumpen, welche die Temperatur auf das erforderliche Niveau für die Wassererwärmer bringen. Im Bedarfsfall werden Gewerbegebäude und Hotels aktiv gekühlt. Im Kühlbetrieb wird via Kältemaschine Kälte über das Fernkältenetz verteilt. Die Abwärme, die bei der Kühlproduktion entsteht, wird dem Erdwärmesondenfeld zurückgegeben oder für die Heizung direkt genutzt. So lässt sich das Erdwärmesondenfeld als saisonaler Energiespeicher nutzen – das Erdreich wird dabei regeneriert, wodurch die Effizienz der Erdwärmesonden gesteigert wird. Unterstützt wird die Regeneration im Sommerhalbjahr über die Rückwärmer auf dem Dach eines Gebäudes. Die Bewohnerinnen und Bewohner geniessen im Sommer ebenfalls gekühlte Räume: Mit der sogenannten Raumentwärmung wird den Gebäuden via Bodenheizung Wärme entzogen, diese Wärme dient primär als Quelle für die Brauchwarmwasser-Wärmepumpen und sekundär für die Regeneration der Erdwärmesondenfelder. Das funktioniert so lange, bis keine Wärme mehr dem Erdreich zugeführt werden kann, da die Temperaturen im Erdwärmesondenfeld die erforderlichen Kühltemperaturen übersteigen. David Füllemann sieht die grosse Herausforderung in der Feinabstimmung der Anlage: «Die Wärme- und Kühlprozesse müssen optimal eingestellt sein, es ist ein permanentes jonglieren mit den verschiedenen Quellen. Letztlich geht es darum, die Anlage so effizient wie möglich zu betreiben – das heisst, wir wollen die Anlage so umweltfreundlich und gleichzeitig so wirtschaftlich wie möglich bei maximaler Versorgungssicherheit betrieben.»
Das Herz schlägt seit über einem Jahr: Positive Bilanz
Für Greencity zieht David Füllemann bereits nach dem ersten Betriebsjahr eine positive Bilanz. Die Analysen zeigen, dass die fürs Areal Greencity angestrebten 97.6 % aus den CO2-freien Quellen Grundwasser und Erdwärme auch im Endausbau erreicht werden. Auf Grund der neusten Verbrauchsdaten der angeschlossenen Gebäude wurde eine neue Simulation der Energiequellen (Erdsonden, Grundwasser) erstellt. Diese zeigt auf, dass der Energieverbuch der Gebäude im Auge behalten werden muss. Ein Mehr- wie aber auch ein Minderverbrauch kann die Kapazität der Quellen belasten. Mit stetigem Hinterfragen der Betriebszenarien, kann dieser Herausforderung begegnet werden. Das Herz – die Energiezentrale – wird mit dem Areal noch weiter wachsen. So kann in der Energiezentrale noch eine zusätzliche Wärmepumpe installiert werden. Für David Füllemann geht das Projekt also in eine weitere Etappe: «Wir werden den Zubau und den Betreib der Energieerzeugungsanlagen dem wachsende 2000-Watt-Areal anpassen.»
www.ewz.ch/energielösungen
