energieRundschau 2021-02

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AUSGABE 02 /2021

ORTSNETZSTATIONEN EINFACH DIGITALISIERT NACHHALTIGES ENERGIEMONITORING HERAUSFORDERUNG ENERGIEWENDE ENERGIEZÄHLER

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GASWIRTSCHAFT

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SOLAR

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MOBILITÄT


NETZFÜHRUNG UND NETZBETRIEB VERBESSERN WAGO APPLICATION GRID GATEWAY BIETET BETREIBERN VON ENERGIEVERTEILNETZEN EINE LÖSUNG, MIT DER SIE ORTNETZSTATIONEN DIGITALISIEREN KÖNNEN.

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LIEBE LESERIN, LIEBER LESER, ELEKTROROLLER FAHREN –ACHTUNG KOMPLIZIERT!   Der Bund betitelt sie «elektrische Trendfahrzeuge» und meint damit die boomenden Zweiräder mit Elektromotor – vom E-Bike über den E-Scooter bis zum Elektro-Motorrad. Ohne Strassenzulassung rollt nichts. Das ist vielleicht die wichtigste Regel für Käufer: Elektrofahrzeuge müssen Voraussetzungen erfüllen, damit sie auf Schweizer Strassen zugelassen sind. Es gibt auch sicherheitsrelevante Voraussetzungen. So braucht es zwei spurtreue Bremsen auf separaten Rädern, eine davon muss eine Reibungsbremse und eine fest angebrachte Fahrradbeleuchtung muss vorhanden sein. Wichtig zu wissen: Gerade die beliebten Einsteigermodelle brauchen keine generelle Zulassung. Es gibt also kein Typengenehmigungsverfahren oder Kontrollen. Wie bei einem Fahrrad ist grundsätzlich der Lenker für den technischen Zustand verantwortlich. Man hat also selber für die Verkehrstauglichkeit und die «Strassenzulassung» zu sorgen. Händler verkaufen ohne Zulassung. Verwirrend für die Konsumenten ist, dass weiterhin viele Elektro-Fahrzeuge ohne Strassenzulassung verkauft werden. Zum Beispiel bei den beliebten E-Trottis oder E-Scooter. Hier kann durchaus die Hälfte des Angebots legal auf der Strasse gefahren werden, die andere Hälfte nicht. Kauft man ein Fahrzeug ohne Strassenzulassung, darf man damit nur auf Privatgrund fahren. Sobald ein Parkplatz für alle offen ist, etwa bei einem Einkaufszentrum, gilt es nicht mehr als privat. Auf jeden Fall lohnt es sich, sich vor einem Kauf etwas mit dem Thema zu beschäftigen oder sich beraten zu lassen. Dann hat man auch länger Freude an seinem Gefährt – egal, ob E-Trotti für die Freizeit oder E-Roller für den Arbeitsweg.

Gute Fahrt wünscht Ihnen Roland Baer und Team.

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Ausgabe 02  / 2021 // Seite 1


INHALT EDITORIAL 1

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TITELSTORY 6 Ortsnetzstationen einfach digitalisiert

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FORSCHUNG 10 Der doppelte Nutzen von Biotreibstoffen

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SOLAR 16 Ein Jahr verkürzt auf drei Tage

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ENERGIELÖSUNGEN 24 Nachhaltiges Energiemonitoring

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Clevere Lösungen für nachhaltiges Wohnen

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Performance weiter verbessert

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BIOENERGIE 30 Der Mehrwert der Bioenergie

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Alt St. Johann: ein moderner Wärmeverbund ersetzt zwei ältere Heizzentralen

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ERNEUERBARE ENERGIEN

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36

Klimaneutraler Strom und Wärme aus den Bündner Wäldern

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Runter vom Öl – Davos im Abwärme-Aufwind

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Mit erneuerbaren Energien umweltfreundlich Haushalten

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Es gibt viele Wege zur Energiewende – Lernen Sie diese an der Swissbau, Stand D106, Halle 1.1 Nord kennen Hoval | Verantwortung für Energie und Umwelt.

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INHALT

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GASWIRTSCHAFT 44 Mehr erneuerbares Gas dank biologischer Methanisierung 44

55

Dekarbonisierung verlangt Weiterentwicklung des Schweizer Gasmarkts

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Aktivkohle und Co. effizient nutzen

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MINERGIE 55 Die Anleitung zum Klimagebäude

55

E-MOBILITÄT 58

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Rapid URI – Der erste vollelektrische Einachsgeräteträger auf dem Markt

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Die neuen CEORA-Mähroboter

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WASSERWIRTSCHAFT 62 Herausforderung Energiewende

62

DIGITALISIERUNG 64 Aargau: Der Hub für Digitalisierungs-Events

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AUS- UND WEITERBILDUNG

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Post-COVID 67

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VORSCHAU 70 An der Swissbau 2022 wird es wieder persönlich

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Vorschau / Impressum

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Was hat Regen mit unserer Energiezukunft zu tun? Dank innovativer Technologien wie Power-to-Gas wird ungenutzter Strom aus Solar- und Windanlagen sowie Wasserkraftwerken in erneuerbares Gas umgewandelt und im unterirdischen Gasnetz teilweise gespeichert – und steht so zur Verfügung, wenn es regnet, der Energiebedarf hoch ist und wenig Strom produziert werden kann. Power-to-Gas gleicht saisonale Schwankungen aus und trägt zur Stabilität der Energieversorgung bei. Und erst das macht erneuerbare Energien zu einem zuverlässigen Teil der Energiezukunft. Wie einfach auch Sie Teil der Energiezukunft werden, erfahren Sie auf gazenergie.ch Je mehr man darüber weiss, desto mehr macht es Sinn.

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TITELSTORY

ORTSNETZSTATIONEN EINFACH DIGITALISIERT GRID GATEWAY Die dezentrale Einspeisung Erneuerbarer Energien sorgt für enorme Schwankungen in Ortsnetzstationen. Damit diese Störungen nicht zu einem unnötigen Ausbau des Verteilnetzes führen, hat Wago die Monitoringlösung Grid Gateway entwickelt. Diese gestattet ohne Programmieraufwand eine sichere Fernanalyse und schafft damit die Voraussetzung für Netzoptimierungen. von Stéphane Rey, Produktmanager Smart Grid

Der PFC200-Controller als Herzstück der Kleinfernwirktechnik erfasst und übermittelt die Messwerte von zwei Trafostationen mit bis zu jeweils 15 Abgängen.

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ie Monitoringlösung Grid Gateway hilft mittels digitaler Ortsnetz­ stationen dabei, die Leistungsfähigkeit von Spannungsnetzen zu beurteilen und so die Netzführung und den Netzbetrieb zu verbessern. Grid Gateway ersetzt hierbei ungenaue Annahmen und Abschätzungen in den Netz­e benen  6 / 7 durch reale und genaue Messwerte und hilft damit Betreibern von Energiever­ teilnetzen, diese nachhaltig zu optimieren. Das Ergebnis sind unter anderem bessere Netzzustandsbewertungen, die

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Möglichkeit zur ressourcenschonenden Netzkoordination und ein effizienter Netzausbau. Die Monitoringlösung eignet sich hierbei für die Digitalisierung bestehender sowie neuer Ortnetzstationen und ermittelt auf bis zu 80 Kanälen die Zustandsdaten, die adressatengerecht aufbereitet sowie sicher und sekundengenau übermittelt und aus der Ferne überwacht werden können. Neben der Beurteilung der Netzqualität in Echtzeit ergeben sich

weitere Vorteile für deren Betreiber. So kann beispielsweise der Asset-Manager durch Zugriff auf die gespeicherten Messwerte und einen digitalen Schleppzeiger die Wartungszyklen der Ortsnetzstation sehr viel präziser planen. Netzmeister werden indes schon aus der Ferne bei Wartungen und Fehlern im Netz auf die Situation vor Ort vorbereitet. Durch die Fähigkeit eines Fern-Updates von Softwaremodulen und Erweiterungen entfallen ausserdem zeitaufwendige Fahrzeiten.


TITELSTORY

Grid Gateway hilft dabei, die Netzebenen 6 / 7 zu stabilisieren, die durch die Einspeisung Erneuerbarer Energien zusehend ins Schwanken geraten.

VERSCHIEDENE MÖGLICHKEITEN DES DATENTRANSFERS Die Digitalisierung der Ortsnetzstationen bedarf keines sonderlichen Aufwands. Die hierfür erforderliche Messtechnik wird einfach am Transformator sowie den einzelnen Niederspannungsabgängen nachgerüstet. Dazu müssen lediglich 3- oder 4-LeiterMesskarten integriert werden, die einfach und modular an die Kleinfernwirktechnik von Wago angereiht werden. Herzstück der Kleinfernwirktechnik ist ein PFC200-­ Controller. Diese speicherprogrammierbare

Steuerung speichert, übermittelt und visualisiert die Messdaten dezentral direkt aus der Ortsnetzstation. Im maximalen Ausbau erfasst diese die Messwerte von insgesamt zwei Trafostationen mit jeweils 15 Nieder­ spannungsabgängen. Die Messwerte der Mittel- und Niederspannungsabgänge, des Transformators, der Stellungsmeldungen und Temperaturen können vor Ort in Form von CSV-Dateien gesammelt oder mittels IEC 60870-5-104 oder dem sicheren Telemetrie-­Protokoll

Stéphane Rey

Ausgabe 02  / 2021 // Seite 7


TITELSTORY

DIE VIELSEITIGKEIT VON GRID GATEWAY Die Anwendungsmöglichkeiten des Grid Gateway sind vielfältig, die Nutzergruppen ebenso. Warum sich der Einsatz lohnt, zeigen folgende Anwendungsmöglichkeiten: > Der Asset-Manager kann durch den Zugriff auf die gespeicherten Messwerte und den digitalen Schleppzeiger die Wartungszyklen der Ortsnetzstation präziser planen. > Netzmeister werden schon aus der Ferne bei Wartungen und Fehlern im Netz auf die Situation vor Ort gezielt vorbereitet. > Aufwendige Fahrzeiten entfallen, da Softwaremodule aus der Ferne aktualisiert werden können.

MQTTS an die Netzleittechnik übermittelt werden. Befehle und Sollwerte lassen sich ebenfalls empfangen und verarbeiten. Die Daten externer Messtechnik, wie zum Beispiel Kurzschluss- / Erdschlussrichtungsanzeiger oder Leistungsmessgeräte, lassen sich einfach über Modbus RTU auslesen.

INTUITIVE GRAFISCHE PROGRAMMIERUNG Die Applikationssoftware Grid Gateway ist in der Handhabung denkbar einfach. Es muss kein aufwendiger Code geschrieben werden, da sich die Funktionen mittels intuitiver grafischer Programmierung definieren lassen. Ausserdem stellt die Applikationssoftware eine komfortable HTML5-­Web­visualisierung bereit, welche die in den Ortsnetzstationen erhobenen Daten für ver­schiedene Nutzergruppen übersichtlich aufbereitet. Die gesamte Parametrierung kann übersichtlich abgespeichert und bei Bedarf auf weitere Ortsnetzstationen aufgespielt werden. Dies erleichtert deren Inbetriebnahme und schafft zudem die Möglichkeit, bereits die Auslegung und Leistungsfähigkeit auf der Netzleittechnik zu simulieren, ohne dass die Feldseite angeschlossen ist.

KONTAKT Wago Contact SA Stéphane Rey Tel. +41 (0) 26 676 74 07 Die erfassten Messwerte werden übersichtlich dargestellt und bieten damit eine gute Entscheidungsgrundlage für Optimierungsmassnahmen.

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Stephane.Rey@wago.com www.wago.com


Für eine klimafreundliche Zukunft: Seewasser als Energiequelle zum Heizen und Kühlen.

Referenzprojekt Seewasserverbunde, Zürich: Mit dem Wasser aus dem See versorgen wir Liegenschaften rund ums Seebecken umweltfreundlich mit Wärme und Kälte. ewz.ch/zürichsee


RUBRIK

DER DOPPELTE NUTZEN VON BIOTREIBSTOFFEN Wer Diesel oder Benzin tankt, weiss mitunter gar nicht, dass darin Biotreibstoff enthalten ist. Denn geringe Beimischungen müssen nicht ausgewiesen werden. Biogene Treibstoffe machen in der Schweiz fast sieben Prozent (Diesel) bzw. annähernd drei Prozent (Benzin) des verkauften Treibstoffs aus. Sie könnten in den nächsten Jahren einen wachsenden Beitrag zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen im Mobilitätssektor leisten. Dies dank ihrer biogenen Herkunft, aber auch dank Effizienzsteigerungen in angepassten Motoren. Das zeigt ein Team aus Forschenden der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in einer neuen Studie. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

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as Netto-Null-Ziel des Bundesrats zur Treibhausgas-Reduktion bis ins Jahr 2050 ist nur zu erreichen, wenn der Mobilitätssektor einen massgeblichen Beitrag zur Dekarbonisierung leistet. Das bedeutet, die fossilen Energieträger Benzin und Diesel müssen durch andere Treibstoffe und Energiesysteme ersetzt werden. Dazu gehören unter anderem Treibstoffe biogenen Ursprungs.

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Nicht von ungefähr sind diese Treibstoffe Gegenstand der aktuellen Schweizer Verbrennungsforschung, die auf zukunftsfähige Technologien ausgerichtet ist. Wie solche Forschung aussehen kann, zeigt das Beispiel des ehemaligen ETH-Forschers Dr. Christophe Barro. Der ausgebildete Maschinenbauingenieur hat mit einem ETH-Kollegen das Start-up

Vir2sense (Baar / ZG) gegründet. Das Jungunternehmen widmet sich der Modellierung des Verbrauchs und der Schadstoffemissionen von Grossmotoren. Denn anders als bei Personenwagen, wo mit dem Elektroantrieb eine ernsthafte Alternative verfügbar ist, sind fossile Motoren in der Schifffahrt oder bei Baumaschinen, aber auch beispielsweise bei mobilen Stromaggregaten etwa für Open-­Air-­Konzerte oder die


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FORSCHUNG

Notstromversorgung, weiterhin gefragt. «Die Technologie des Verbrennungsmotors wird uns auf absehbare Zeit weiter begleiten, wir müssen hier ökologisch und auch wirtschaftlich bestmögliche Lösungen finden», sagt Christophe Barro.

BIOTREIBSTOFFE WIE HVO UND OME In diese Richtung weist ein vom BFE unterstütztes Forschungsprojekt, das Barro im Frühjahr 2021 an der ETH abgeschlossen hat. Darin untersuchte ein Team aus Forschenden von ETH und Empa den Einsatz von Biotreibstoffen. Diese Treibstoffe werden aus Biomasse hergestellt  – in der Schweiz sind das vorrangig biogene Abfälle und Produktionsrückstände, weltweit aber auch Öl-, Zucker- und Stärkepflanzen. Ihre Verbrennung produziert nur so viele Treibhausgase, wie beim Wachstum der Biomasse durch die Pflanzen aufgenommen wurde. Biotreibstoffe werden in der Schweiz Diesel und Benzin beigemischt, in gasbetriebenen Autos eingesetzt (Biomethan) und von Bauern in Traktoren verwendet (vor allem Rapsöl). Gemäss dem Verband Biofuels Schweiz machten

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2019 biogene Treibstoffe 6.7 Prozent am landesweiten Dieselverbrauch aus, 2.6 Prozent am Benzinverbrauch. Wo Biotreibstoffe heute und in Zukunft zur Anwendung kommen, sollen sie mit bestmöglicher Effizienz eingesetzt werden. Zu diesem Zweck haben die Forschenden von ETH Zürich und Empa das Potenzial zur CO2-Minderung von zwei Biotreibstoffen für Dieselmotoren untersucht: Der eine besteht aus hydriertem Pflanzenöl und ist bekannt unter dem Kürzel HVO (für engl.

‹Hydrotreated Vegetable Oil›). HVO kann aus verschiedenen Ausgangsstoffen und mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden. Das Zürcher Forscherteam nutzte HVO des finnischen Unternehmens Neste Oil, das HVO fast ausschliesslich aus Pflanzenölen und fetthaltigen Abfallstoffen produziert. Der zweite untersuchte Treibstoff ist OME (kurz für: Polyoxymethylendimethylether). Wird OME aus Biomasse hergestellt, was eines von mehreren Herstellungsverfahren ist, handelt es sich ebenfalls um einen Biotreibstoff.

VIER PROJEKTPARTNER Die Forschungsarbeiten zum Projekt ReVerDi beruhen unter anderem auf den Vorarbeiten des Projekts NextICE, in dem ebenfalls ein Forscherteam aus ETHZ und Empa den Einsatz von biogenen und mit regenerativem Strom synthetisch her­gestellten Treibstoffren (e-fuels) in Verbrennungsmotoren untersucht hatte (vgl.  BFE-­Fachartikel ‹Ein Motor gemacht für erneuerbare Treibstoffe›, abrufbar unter: https://pubdb.bfe.admin.ch/de/publication/download/9725). Die Empa fokussierte im vorliegenden Projekt ihre Arbeiten auf den Bereich Abgasnach­b ehandlung, die Jungunternehmen Vir2sense und Combustion and Flow Solutions GmbH (Zürich) steuerten Modellierungen bei. Im Zuge von ReVerDi wurde unter anderem ein modulares Simulationssystem entwickelt, um die Optimierung von Motor und Abgasnachbehandlung mit unterschiedlicher Komponentenanordnung und verschiedenen Kraftstoffen zu ermöglichen. BV


FORSCHUNG

WENIGER RUSS, HÖHERE ANTRIEBSENERGIE Das Forscherteam hat diese zwei Biotreibstoffe in verschiedenen Treibstoffgemischen untersucht und dabei gezeigt, dass Biotreibstoffe die CO2-Bilanz um rund 90 Prozent verbessern (vgl. Grafik 01). Dass es nicht 100 Prozent sind, liegt daran, dass bei Produktion und Transport von HVO ebenfalls Treibhausgas-Emissionen entstehen. Nach Einschätzung von Christophe Barro hat besonders HVO das Potenzial, einen Beitrag zur Erreichung des Netto-Null-Ziels an Treibhausgasemissionen bis 2050 zu leisten. Auf HVO basiert der in der Schweiz erhältliche C.A.R.E.Diesel. Skeptischer ist Barro bei OME, weil dieser Treibstoff bei der Herstellung relativ viel Energie braucht. Der Vorzug von OME ist seine hohe Dichte: OME kann mit HVO und einem Stabilisator zum Biotreibstoff R100 vermischt werden. Dieser genügt – anders als HVO für sich genommen – den gesetzlichen Anforderungen an die Dichte von Diesel.

Dr. Christophe Barro (rechts) zusammen mit Dr. Panagiotis Kyrtatos (links). Die beiden ehemaligen ETH-Forscher haben das Spin-off Vir2sense gegründet, das auf die Modellierung von Verbrauch und Schadstoffemissionen von Grossmotoren spezialisiert ist.

Die Forscherinnen und Forscher von ETHZ und Empa haben in ihrem Projekt auch untersucht, wie ein Maximum an Antriebsenergie aus den Biotreibstoffen herausgeholt werden kann, also wie sich mit ihnen maximale Effizienzgewinne erzielen lassen. Hintergrund dieses For-

schungsansatzes ist der Umstand, dass mit Biotreibstoffen betriebene Dieselfahrzeuge weniger Energie für die Regeneration des Russpartikelfilters brauchen, da Biotreibstoffe weniger ringförmige Kohlenwasserstoff-Verbindungen enthalten als Dieselkraftstoff und somit weniger Russ

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FORSCHUNG

Links: Blick auf den (inzwischen abgebauten) Motorenprüfstand in der Maschinenhalle der ETH Zürich. Hier wurden Untersuchungen für das Forschungsprojekt ReVerDi zur Effizienz von Biotreibstoffen durchgeführt. Rechts: Die Grundlage des ETHZ-Prüfstands ist ein Ein-Zylinder-Dieselmotor mit vier Liter Hubraum, wie er beispielsweise in Fähren zum Einsatz kommt.

produzieren. Wird die Software des Motors richtig eingestellt, kann man die Einsparungen beim Partikelfilter in zusätzliche Antriebsenergie ummünzen. Die so erzielten Effizienzgewinne betragen im günstigen Fall gut zwei Prozent (vgl. Grafik 02).

TREIBSTOFF OPTIMAL EINSETZEN Interessanterweise lässt sich dieser Effizienzgewinn nicht nur ernten, wenn ein Fahrzeug ausschliesslich mit Biotreibstoff befüllt wird, sondern auch, wenn der Biotreibstoff nur anteilig im Treibstoffgemisch enthalten ist. Der erzielbare Effizienzgewinn ist stark von der Motorkonfiguration abhängig (beispielsweise Hoch- oder Niederdruckabgasrückführung, Volumenstrom in der Abgasnachbehandlung). Da viele relevante Effekte nicht linear sind, machen sich die Vorteile von Biotreibstoffen in einigen Fällen schon bei einer geringen Beimischung bemerkbar. Die praktische Bedeutung

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dieses Ergebnisses beschreibt Christophe Barro so: «In gewissen Motorkonfigurationen erzielt man insgesamt einen höheren Effizienzgewinn, wenn man fünf Fahrzeuge mit einem Gemisch aus 80 Prozent Diesel und 20 Prozent HVO betankt, als wenn man ein Fahrzeug mit 100 Prozent HVO betankt und die anderen vier mit reinem Diesel. Mit der von uns entwickelten Simulationsplattform findet man sehr schnell heraus, wie man einen bestimmten Biotreibstoff optimal einsetzt.» Die Effizienzgewinne aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Bio­ treibstoffe ermöglichen eine CO2-Min­ derung, denn aus einem Joule – der Energie­m enge – Treibstoff resultiert eine grössere Fahrleistung als bei Diesel. Diese CO2-Minderung ist allerdings eher gering, wenn man sie in einen Vergleich setzt zur CO2-Minderung aufgrund der biogenen Herkunft des Treibstoffs (vgl. Grafik 03).

MESSUNGEN AM ETHZ-PRÜFSTAND Die Motorenversuche und Treibstofftests fanden unter anderem an einem Prüfstand der ETH Zürich statt. Diesem liegt ein EinZylinder-Dieselmotor mit vier Liter Hubraum zugrunde, also ein leistungsstarker Heavy-Duty-Motor, wie er typischerweise in einer Fähre mit sechs bis 16 Zylindern zum Einsatz kommt. Die Messungen wurden ergänzt durch Simulationen eines Motors mit 12 Liter Hubraum, wie er etwa in einem Lkw oder einer Baumaschine verbaut ist. Die Ergebnisse des ReVerDi-Projekts sind von grundlegender Bedeutung für die Dekarbonisierung des Mobilitätssektors, wie Dr. Luca Castiglioni, verantwortlich für das BFE-Forschungsprogramm Mobilität, sagt: «Biogene Treibstoffe wie OME oder HVO können zu einem viel grösseren Prozentsatz Benzin und Diesel zugemischt werden, als dies heute der Fall ist, und dies ohne Einbussen bei der Leistung und mit


FORSCHUNG einer deutlichen Reduktion der CO2-Emissionen. Da solche Mischungen auch bei konventionellen Pkw- und Lkw-Motoren eingesetzt werden können, erlauben sie auch schnelle CO2-Minderungen im aktuellen Fahrzeugpark.»

HINWEISE Den Schlussbericht (in Englisch) zum BFE-Forschungsprojekt ‹Platform to reduce fuel consumption and CO2 emissions of diesel power units using optimized operation and alternative fuels› (ReVerDi) finden Sie unter: www.aramis.admin.ch/ Grunddaten/?ProjectID=41489 Auskünfte zu dem Projekt erteilt Dr. Luca Castiglioni (luca.castiglioni@bfe.admin.ch), Leiter des BFE-Forschungsprogramms Mobilität.

Die Empa hat im Projekt ReVerDi den Aspekt der Abgasnachbehandlung erforscht. Im Bild: Versuchsanordnung zur Untersuchung der Regeneration des Dieselpartikelfilters.

Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Mobilität finden Sie online auf der Internetseite des BFE unter www.bfe.admin.ch/ec-mobilitaet.

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Opbrid Ladesysteme


SOLAR

EIN JAHR VERKÜRZT AUF DREI TAGE Immer häufiger werden Photovoltaik-Anlagen mit einem Batteriespeicher ergänzt, um den Solarstrom in grösserem Umfang selber nutzen zu können. Ein Forscherteam der Ostschweizer Fachhochschule hat nun einen dreitägigen Testzyklus für solche Speichersysteme entwickelt. Mit ihm lassen sich die Jahreskennzahlen von Speichern ziemlich genau ermitteln und die Umwandlungsverluste quantifizieren. Von den Prüfergebnissen profitieren Hersteller, Händler, Installateure, aber auch die interessierte Öffentlichkeit. Batteriespeichersysteme können jetzt objektiv miteinander verglichen werden. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

Aufbau des CCT-Bat-Prüfstands, hier für AC-gekoppelte Systeme, bei denen der Gleichstrom erst in Wechsel- und dann wieder in Gleichstromumgerichtet wird, bevor er zur Ladung der Batterie herangezogen wird. Blau unterlegt sind die Komponenten des Batteriespeichersystems, das auf dem Prüfstand getestet wird. Um dies tun zu können, werden die Stromproduktion der PV-Anlage und der Stromverbrauch des Haushalts emuliert.

I

m Jahr 2020 wurde in der Schweiz soviel Photovoltaik (PV) zugebaut wie nie zuvor: Solarmodule mit einer Leistung von 476 Megawatt wurden installiert, so dass der Schweizer Solarpark nun eine Leistung von nahezu 3 000 Megawatt aufweist und knapp fünf  Prozent des landesweiten Stromverbrauchs mit Solarstrom deckt. Die im Auftrag des BFE von Swissolar erstellte «Statistik Sonnenenergie 2020»

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belegt auch den anhaltenden Trend zum Einsatz von Batteriespeichern: Deren Verkauf nahm gegenüber dem Vorjahr um 65 Prozent zu. Unterdessen werden 15 Prozent aller PV-Anlagen auf Einfamilienhaus-Dächern mit einem Stromspeicher kombiniert. Per Ende 2020 summierte sich in der Schweiz die Speicherkapazität auf insgesamt 28’400 kWh. Die Beweggründe für den Einbau von Batteriespeichern sind

vielfältig; sie reichen vom Wunsch nach Steigerung des Eigenverbrauchs über Technologiebegeisterung und Notstromvorsorge bis zu der Hoffnung, tiefe Rückliefertarife umgehen zu können.

BATTERIE MIT WECHSELRICHTER UND STEUERUNG Batteriespeicher sind eine bedeutende Komponente eines Stromversorgungssystems,


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von natur aus klimafreundlich


SOLAR das auf Photovoltaik fusst. Um so wichtiger ist es, Verhalten und Leistung solcher Systeme zu kennen. Dieses Wissen ist heute noch nicht in hinreichendem Mass verfügbar, wie Evelyn Bamberger, Forscherin am Institut für Solartechnik SPF an der Ostschweizer Fachhochschule (OST) in Rapperswil, betont: «Die Hersteller nennen zwar nutzbare Kapazität und Ladeleistung von Batterien, teils auch maximale Wirkungsgrade des Batteriemoduls oder des Wechselrichters, zum Verhalten des Gesamtsystems im Betrieb aber fehlen meist Angaben.» Diese Lücke will Bamberger mit einem Testzyklus schliessen, den sie zusammen mit einem Team der OST im Rahmen eines BFE-Projekts entwickelt hat. Der Testzyklus macht es möglich, die relevanten Jahreskennzahlen eines Batteriespeichersystems in einem dreitägigen Testverfahren zu eruieren. Ein Batteriespeichersystem umfasst die Batterie (einschliesslich Batteriemanagementsystem) sowie einen oder mehrere Wechselrichter, die den Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom für das Netz umwandeln. Dritte Komponente ist das Energiemanagementsystem, das die Stromflüsse so steuert, dass überschüssiger Strom gespeichert beziehungweise die

Batterie zum gewünschten Zeitpunkt entladen wird. Batteriespeicher gibt es als AC- oder als DC-gekoppelte Systeme (vgl. Textbox 2).

DREI TAGE SIND GENUG Was ein Batteriespeichersystem (kurz: Batteriespeicher) leistet, lässt sich auf Grundlage der Herstellerangaben berechnen, gegebenenfalls auch unter Beizug einer Simulationssoftware wie Polysun. Um festzustellen, ob diese Werte wirklich zutreffen, muss der Batteriespeicher unter realen Bedingungen betrieben werden. Dies kann erreicht werden, indem der Speicher an Emulatoren angeschlossen wird, die reale Ströme aufnehmen (Ladung von PV-Strom) und abgeben (Entladung an Haushalt oder das Stromnetz) können und damit die realen Betriebsbedingungen wirklichkeitsnah nachahmen (Hardwarein-the-Loop-Konzept). Genau das ist der Ansatz des neuen Testverfahrens der OST: Der zu testende Batteriespeicher wird dort im Labor während drei Tagen als Hardware in the Loop unter realitätsnahen Bedingungen betrieben. Die drei Tage des Testzyklus’ entsprechen einem typischen Tag im Sommer, im Winter und in der Übergangszeit. Der Batterie-

speicher funktioniert also im Prinzip wie an diesen drei ausgewählten Tagen. Durch aufwändige Simulationen und Wiederholen bei wechselnden Einflussgrössen haben die OST-Forscherinnen und Forscher das Testprofil (also: PV-Produktion und Haushalts-Verbrauch) so ausgestaltet, dass sich die Messwerte der drei Tage auf ein Jahr hochrechnen lassen. Damit kann der Testzyklus mit hoher Zuverlässigkeit das Verhalten des untersuchten Batteriespeichers während eines Jahres quantifizieren. Oder mit den Worten von Evelyn Bamberger: «Wir können mit unserem Testzyklus innerhalb der kurzen Zeit von drei Tagen zeigen, ob ein Batteriespeicher tatsächlich leistet, was er zu leisten verspricht.»

UNTERSCHIEDE BEI WECHSELRICHTER UND STEUERUNG Nachdem der Testzyklus stand, machten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Probe aufs Exempel: Sie liessen vier Batteriespeicher für Einfamilienhäuser (Ladekapazität zwischen 2.25 und 7.7 kWh) den Textzyklus durchlaufen. Hier zeigte sich, dass der Testzyklus funktioniert und einen Vergleich zwischen den Systemen erlaubt, da jeder Testzyklus unter den gleichen Bedingungen (Wetter,

Ladezustand der Batterie während eines typischen Tages in den vier Jahreszeiten (hier für den Batteriespeicher eines Einfamilienhauses), dargestellt mit Box-Plot-Diagrammen. Die Kreuze (x) zeigen für jede Stunde des Tages den Ladestand, den die Batterie gemittelt über alle Saisonwerte hat (Median). Die blau eingefärbten Rechtecke markieren den Bereich, in dem die Hälfte der Werte liegen, die Punkte stehen für Ausreisser-Werte.

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SOLAR

Ladezustand der Batterie während eines typischen Tages in den vier Jahreszeiten (hier für den Batteriespeicher eines Mehrfamilienhauses), dargestellt mit Box-Plot-Diagrammen. Die Kreuze (x) zeigen für jede Stunde des Tages den Ladestand, den die Batterie gemittelt über alle Saisonwerte hat (Median). Die blau eingefärbten Rechtecke markieren den Bereich, in dem die Hälfte der Werte liegen, die Punkte stehen für Ausreisser-Werte.

Globalstrahlung (also die auf die PV-Module eintreffende Solarstrahlung) des dreitägigen Testprofils. Der erste Tag steht für einen Tag im Sommer, der zweite für einen Tag in der Übergangszeit, der dritte für einen Tag im Winter.

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SOLAR

Mit diesen Emulatoren der Firmen Regatron (links) und Delta Elektronika (rechts) können Leistungen bis zu 10 Kilowatt respektive 45 Kilowatt erzeugt werden. Sie machen es möglich, Batteriespeichersysteme unter realitätsnahen Bedingungen zu testen.

PV-Einspeiseprofil, Verbrauchsprofil des Haushalts) abläuft. Die Gesamtsystemeffizienz der vier Batteriespeicher lag zwischen 88 und 92 Prozent. Diese Grösse gibt an, welcher Teil des PV-Ertrags über die Batterie, aber auch über Direktverbrauch oder Netzeinspeisung genutzt werden kann. Eine Gesamtsystemeffizienz von 88 bis 92 Prozent heisst also, dass die Batteriespeicher die nutzbare Menge an Solarstrom um rund zehn Prozent schmälern (wobei gewisse Umwandlungsverluste auch ohne Batteriespeicher auftreten würden, da ein Wechselrichter in jedem Fall nötig ist). Der Anteil des selbst produzierten Stroms am selbst gebrauchten Strom (Autarkiegrad) lag bei 35 bis 47 Prozent. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weisen in ihrem Schlussbericht zuhanden des BFE darauf hin, dass sich die Batteriespeicher hauptsächlich bei Wechselrichter und Steuerung (Energiemanagementsystem) unterschieden, während die Batterien (in allen vier Fällen LithiumIonen-Technologie) kaum Differenzen zeigten. «Umwandlungs- und Standby-Verluste machen einen wesentlichen Unterschied zwischen den Systemen aus», hält das

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Messverlauf eines Batteriespeichers (hier: AC-gekoppelt) während des dreitägigen Prüfzyklus’. Tag 1 bildet den Sommer, Tag 2 die Übergangszeit, Tag 3 den Winter ab. Die jeweils fünf Leistungskurven stehen für die Batterieleistung AC (rosa), Batterieleistung DC (grün), Netzaustauschleistung (braun), PV-Leistung DC (gelb) und Bezug des Haushalts (lila). Bei Tag 1 (Sommer) sieht man beispielsweise, dass in den Morgenstunden der Speicher geladen wird und dann – weil die Aufnahmeleistung der Batterie ausgeschöpft ist – relativ schnell viel mehr PV-Leistung ans Netz abgegeben wird.

CONCISE CYCLE TEST FÜR BATTERIESYSTEME Der im Haupttext dargestellte Prüfzyklus ist nur die jüngste Spielart eines schon länger angewandten Prüfverfahrens, für das auch die englische Bezeichnung ‹Concise Cycle Test› (CCT) verwendet wird. Concise Cycle Tests – auf Deutsch etwa: kurz gefasster Prüfzyklus – wurden am Institut für Solartechnik SPF in Rapperswil ursprünglich zur Prüfung von Solarthermie-Anlagen in Kombination mit Öl- und Gaskesseln entwickelt. Die Grundidee: Man testet ein Solarsystem während einiger Tage unter so gewählten Bedingungen, dass die Messergebnisse das Verhalten des Systems während eines ganzes Betriebsjahres abbilden beziehungsweise die Jahreswerte extrapoliert werden können. Früher waren die Prüfzyklen zwölf Tage lang, später sechs Tage, jetzt – im Fall der Batteriespeicher – noch drei. Diese drei Tage bilden einen typischen Sommertag, einen typischen Wintertag und einen typischen Tag der Übergangszeit ab. Durch viel Probieren und Optimieren gelang es dem OST-Forscherteam, das Testprofil des CCT-Bat (Concise Cycle Test für Batteriespeicher) so zu gestalten, dass die Werte dieser relativ kurzen Testzeit auf ein Jahr extrapoliert werden können. Grundlage des Testprofils sind Wetterdaten der Stadt Zürich, der Stromverbrauch von Durchschnittshaushalten und eine PV-Anlage, die über das Jahr hinweg so viel Solarstrom produziert, wie der Haushalt verbraucht. Es gibt je ein Testprofil für ein Einfamilienhaus und ein Mehrfamilienhaus. Der Testzyklus weist für einen getesteten Batteriespeicher Effizienz beziehungsweise Verluste aus und zeigt überdies, wie gut er sein Ziel (zum Beispiel Eigenverbrauchssteigerung, Tarifausnutzung, Leistungsbegrenzung) erreicht. Nicht direkt berücksichtigt wird im Testzyklus die Degradation der Batterie (alterungsbedingter Verlust an Speicherkapazität). Da der Prüfzyklus aber die Zahl der Lade-Entlade-Zyklen und den Ladezustand (SOC – State of Charge) erfasst, können daraus Rückschlüsse auf die Degradation gezogen werden. BV


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AC- VERSUS DC-GEKOPPELT PV-Anlagen produzieren Gleichstrom, Batterien speichern Gleichstrom, das Stromnetz aber funktioniert mit Wechselstrom. Für die erforderliche Umwandlung des Stroms von Gleich- in Wechselstrom kennen Batteriespeichersysteme zwei unterschiedliche Spielarten, die etwa gleich verbreitet sind: Bei AC-gekoppelten Systemen wird der Gleichstrom aus der PV-Anlage über einen Umrichter in Wechselstrom umgewandelt – dieser steht nun für den Haushalt zur Verfügung oder kann ins Netz eingespeist werden. Will man Strom speichern, muss der Wechselstrom über einen zweiten Wechselrichter in Gleichstrom umgewandelt werden. Bei DC-gekoppelten Systemen fliesst der Gleichstrom aus der Solaranlage direkt in die Batterie (wobei die Spannung angepasst werden muss mit einem Gleichstrom-Gleichstrom-Umrichter). Bei diesem System ist nur ein Umrichter von Gleich- zu Wechselstrom nötig. BV

Autorenteam im BFE-Schlussbericht fest (vgl. auch Abbildung 07).

GRAUE ENERGIE EINBEZIEHEN Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der OST wollen den Testzyklus in Zukunft weiter verfeinern. Er soll so modifiziert werden, dass er auch Batteriesysteme prüfen kann, die mit prognosebasierten Steuerungen ausgerüstet sind. Diese lernen aus Produktions- und Verbrauchsdaten der Vergangenheit und prognostizieren daraus den künftig erwarteten PV-Ertrag und Haushaltsstrom-

Illustration zu Textbox (oben)

Abbildung 07: Verluste eines der untersuchten Batteriespeichersysteme (hier: AC-gekoppelt) während eines Lade-Entlade-Zyklus (‹AC-Zykleneffizienz›): Die Verluste entstehen durch die notwendige Umrichtung des Stroms bei Ladung und Entladung, durch Standby-Verluste in Ruhephasen und durch die Batterie. Die Verluste betragen in diesem Fall fast ein Drittel der gespeicherten Strommenge und sind damit relativ hoch. Von der AC-Zykleneffizienz zu unterscheiden ist die Effizienz des Gesamtsystems: Sie gibt an, welcher Teil des PV-Ertrags über die Batterie, aber auch über Direktverbrauch oder Netzeinspeisung genutzt werden kann. Die Effizienz des Gesamtsystems liegt bei rund 90 Prozent.

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SOLAR Verbrauch, manche beziehen auch eine Wetterprognose mit ein. Die Algorithmen solcher Steuerungen sind das Ergebnis maschineller Lernprozesse. Zum Training der Algorithmen soll eine spezielle Anlernphase implementiert werden. Bisher wurde für die Anlernung das Drei-TageProfil mehrmals wiederholt, was zu einem gewissen Lerneffekt führte. Allerdings ist

die Reihenfolge der Testtage sowohl auf der Verbrauchs- als auch der Erzeugungsseite untypisch und erschwert somit den Lernprozess des Algorithmus'. Die Testergebnisse lassen sich daher nicht unbedingt auf die gewählten Randbedingungen im Jahr extrapolieren. Prognosebasierte Steuerungen sind notwendig, wenn Batteriesysteme nicht nur zur Eigenverbrauchssteigerung, sondern beispielsweise auch zur Begrenzung der

Netzeinspeise- oder Netzbezugsleistung oder anderer Netzdienstleistungen, zur Ausnutzung flexibler Stromtarife oder zur Steuerung von flexiblen Verbrauchern wie Wärmepumpen oder Elektromobilen eingesetzt werden sollen. Eine weitere Stossrichtung der OST-Forschung besteht darin, ergänzend zur Effizienz und der Funktionsweise auch die Umweltbelastung der verschiedenen Batteriesysteme zu bewerten, wie etwa die graue Energie, die zur Herstellung der Batteriespeicher erforderlich ist.

HINWEISE Der Schlussbericht zum Projekt ‹CCT-­Bat – Heimspeicher Systemtest› ist abrufbar unter: www.aramis.admin.ch/Default? D ­ ocumentID=67434 Anwendungsbezogene Fragen zum neuen Testverfahren beantwortet Evelyn Bamberger (evelyn.bamberger@spf.ch), Institut für Solartechnik (SPF) an der Ostschweizer Fachhochschule (OST) in Rapperswil. CCT-Bat-Projektleiterin Evelyn Bamberger. Die diplomierte Wirtschaftsingenieurin verantwortete früher bei einem Solartechnikunternehmen das Projektmanagement für grössere Solaranlagen. Seit sechs Jahren forscht sie am Institut für Solartechnik SPF in Rapperswil.

Auskünfte zu den Forschungsprojekten erteilt Dr. Stefan Oberholzer (stefan.oberholzer@bfe.admin.ch), Leiter des BFE-Forschungsprogramms Batterien. Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Industrielle Prozesse finden Sie unter www.bfe.admin.ch/ec-strom.

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ENERGIELÖSUNGEN

NACHHALTIGES ENERGIEMONITORING MID ENERGIEZÄHLER

Mit den MID Energiezählern lassen sich die Ströme grosser Verbraucher erfassen, die nicht direkt gemessen werden können. Der Energiezähler entspricht der MID-Richtlinie 2014 / 32 / EU und erlaubt ein nachhaltiges Energiemonitoring sowie eine direkte Verbrauchsabrechnung.

Die MID Energiezähler gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, um für die jeweilige Aufgabe die ideale Lösung anbieten zu können.

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ie Energiezähler gestatten eine nachhaltige Überwachung von Wirk- und Blindenergie, Netzfrequenz sowie Strom, Spannung und Leistung. Damit werden sie den verändernden Anforderungen des Schaltanlagenbaus gerecht, der nach smarten Energiezählern für die verschiedenen Anwendungen im Gebäudebereich und in der Industrie verlangt. So lässt sich mit der kompakten Lösung der Energieverbrauch von produzierenden Maschinen in der auftragsbezogenen Fertigung ebenso messen wie der jeweilige Energieverbrauch der einzelnen Mieter in verteilten Liegenschaften. Die erfassten Daten und Energiequalitätsmerkmale können dabei entweder über das grosszügige Display angezeigt oder bequem in der Energiedaten-ManagementApplikation von Wago erfasst und dargestellt werden. Dafür stehen eine M-Bus- und Modbus-Schnittstelle sowie zwei S0Schnittstellen für beide Energierichtungen mit einstellbarer Impulsrate zur Verfügung. Da das Display zudem beleuchtet ist, lassen sich die Messwerte selbst unter ungünstigen Einbaubedingungen gut ablesen.

KONFIGURATION ÜBER TASTER ODER BLUETOOTH Die Konfiguration des Zählers erfolgt wahlweise über sensitive Bedienelemente unterhalb des Displays oder über eine intuitive App (siehe Infokasten). Letztere ermöglicht eine einfache und schnelle Konfiguration über Bluetooth und ist kostenlos für Android oder iOS erhältlich. Mit der Wago Energy Meter Configurator App lassen sich unter anderem die Modbus-Adressen, die Baudrate, die S0-Impulsrate sowie weitere Parameter einstellen. Neben der Konfiguration können auch die Energie- und Standardmesswerte ausgelesen und je Phase dargestellt werden. Die Werte lassen sich dabei jederzeit speichern und als Report oder als csv-Datei exportieren. Das Versenden von Momentaufnahmen über gängige Mail- und Messenger-Dienste, beispielsweise an den Betreiber einer Ladesäule, ist mit der komfortablen App ebenfalls möglich.

EINFACHE INSTALLATION Die Installation der Wandlerzähler ist aufgrund der bewährten Push-in-Technologie und der Hebel-Anschlusstechnik sehr einfach. Die Verdrahtung erfolgt werkzeugfrei, wobei die Federklemmtechnik Cage Clamp über die gesamte Lebensdauer für eine sichere und wartungsfreie Verbindung

Querschnitt durch den MID Energiezähler

Das beleuchtete Display garantiert auch an schlecht beleuchteten Orten ein fehlerfreies Ablesen der Energiedaten.

sorgt. Mit einer Breite von lediglich 35 Milli­ meter ist die smarte Lösung äussert kompakt ausgeführt und spart damit jede Menge Platz im Schaltschrank. Die passenden Aufsteck-Stromwandler entsprechen dem Modul D des Konformitätsbewertungsverfahrens und können optimal mit den Energiezählern (MID) zu einer Komplettlösung kombiniert werden. Ein Schnellbefestigungsadapter ermöglicht eine einfache und kostengünstige Befestigung. Durch die vielen Montagemöglichkeiten profitiert der Anwender zudem von einer hohen Flexibilität. Erhältlich sind die MID Energiezähler mit und ohne Schweizer MessMV-Zulassung (SR 941.210).

KONTAKT Wago Contact SA Alain Galliker Product Manager Interface & Energy Tel. +41 (0) 26 676 74 47 Alain.Galliker@wago.com www.wago.com

Alain Galliker

IN FÜNF EINFACHEN ­SCHRITTEN ZUM ­MESSERGEBNIS Die MID Energiezähler gestatten ein schnelles und einfaches Energie­ monitoring in Gebäuden und Industrie und bieten damit die Grundlage für nachhaltige und wirtschaftliche Optimierungsmassnahmen. Nach der Installation über die bewährte Push-InKlemme braucht es nur fünf Schritte für das Auslesen der Daten. 1. Wago App Energy Meter Configurator (Android / iOS) herunterladen. 2. Bluetooth-Kommunikation am Zähler aktivieren (mittlere Taste am Energiezähler fünf Sekunden gedrückt halten). 3. Menü auf dem Energiezähler-Display erscheint, Bluetooth wird aktiviert und ein QR-Code angezeigt. 4. QR-Code mit Wago App Energy Meter Configurator einscannen, App und Zähler verbinden sich. 5. Parameter werden angezeigt und können ausgelesen werden. Wenn gewünscht lassen sich diese als CSV-File abspeichern.

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RUBRIK

CLEVERE LÖSUNGEN FÜR NACHHALTIGES WOHNEN Wer Hand in Hand arbeitet, schafft mitunter besonders überzeugende Ergebnisse. Etwa wenn scheinbar unabhängige Probleme nicht isoliert, sondern kombiniert betrachtet werden. Der neue Wärmeverbund in Meilen ist ein starkes Beispiel für eine kluge Zusammenarbeit.

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as Ziel ist klar: möglichst nachhaltig leben. Doch das ist leichter gesagt als getan. Oft stolpern wir über die eigene Bequemlichkeit, etwa wenn es heisst, mit dem Velo den Berg hinauf und durch den Regen zu radeln. Oder wir müssten verzichten, worauf wir nicht verzichten möchten. Zum Beispiel weniger Fleisch essen, weniger mit dem Flugzeug verreisen, weniger Kleider kaufen  – die Liste liesse sich unendlich fortsetzen. Denn wenn es um Nachhaltigkeit geht, ist weniger immer mehr. Die Aus-

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nahme: mehr um die Ecke denken, stärker zusammenarbeiten, intensiver nach gemeinsamen Lösungen suchen.

HEIZEN MIT ZUKUNFT Was dann möglich ist, lässt sich in Meilen schön beobachten. «Besonders beim Heizen ist das Potenzial sehr gross», so Haaike Peeters, Energiebeauftragte der Gemeinde. Gemäss Bundesamt für Statistik ver­ ursachte der Gebäudesektor 2019 rund 24 Prozent der gesamten CO2-Emissionen der Schweiz. 1 Noch immer werden hierzu-

lande fast zwei Drittel aller Gebäude mit fossilen Energieträgern geheizt. 2 Sogar die als «Energiestadt Gold» ausgezeichnete Gemeinde Meilen ist da keine Ausnahme. Um eine Öl- oder Gasheizung zu ersetzen, braucht es Alternativen wie einen Energieverbund. Ein paar engagierte Bürgerinnen und Bürger allein reichen jedoch nicht für ein solches Projekt, hier ist die Energieplanung der Gemeinde gefordert. Und meist braucht es einen Grossverbraucher als Auslöser.


ENERGIELÖSUNGEN In Meilen war dies die Delica AG, die eine neue Lösung für ihre Kühlsysteme suchte. Nach langjähriger Planung kommt die Kälte, um Glace zu gefrieren und Backwaren zu kühlen, heute direkt aus dem Zürichsee. Drei Pumpen befördern das sechs Grad kühle Seewasser zur ehemaligen Midor-Fabrik. So lassen sich pro Jahr rund 20 Millionen Liter Trinkwasser einsparen, die früher zur Kühlung verdunstet wurden. Auch der Strombedarf ist gemäss Markus Müller, Energiemanager der Delica AG, signifikant gesunken.

AUS KALT WIRD WARM Das ist gut, aber noch nicht gut genug. Deshalb wird ab Herbst 2022 auch die Abwärme aus der Fabrik genutzt. Sie wird in einen Energieverbund von Energie 360° eingespeist, mit dem sich nicht nur die Räumlichkeiten der Delica AG heizen lassen, sondern auch an die hundert Liegenschaften in ihrer Umgebung. «Der Verbund bietet zu mindestens 90 Prozent erneuerbare Heizenergie», so Tobias Schneebeli, Projektentwickler bei Energie 360°. Damit wird der CO2-Ausstoss um voraussichtlich 3 000 Tonnen pro Jahr gesenkt. Der Energieverbund ist eine Lösung, die gerade deshalb besticht, weil sie nicht einfach ist, sondern verschiedene Strukturen und Akteure verbindet und grössere Zusammenhänge berücksichtigt. Haaike Peeters betont, dass dafür alle am gleichen Strick ziehen müssen: «Es braucht den politischen Willen, einen grossen Abnehmer wie die Delica AG und die Expertise von Energieanbietern wie Energie 360°.» Dann ist es eine Win-win-Situation für alle. Informationen zum Energieverbund Meilen finden Sie unter www.e360.ag/meilen

Anmerkung 1 www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/klima/ zustand/daten/treibhausgasinventar/gebaeude.html 2 www.bfs.admin.ch/bfs/de/home/statistiken/ bau-wohnungswesen/gebaeude/energiebereich.html

KONTAKT Energie 360° AG Telefon +41 (0) 43 317 22 22 info@energie360.ch www.energie360.ch

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ENERGIELÖSUNGEN

Der hohe Systemwirkungsgrad führt zu einer rascheren Amortisation des Systems.

PERFORMANCE WEITER VERBESSERT ERNEUT TOP-ERGEBNIS BEI STROMSPEICHER-INSPEKTION ERZIELT Fronius erreichte bei der jährlichen Stromspeicher-Inspektion der Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW)-Berlin zum wiederholten Mal Bestplätze. Platz 1 gab es in dem Referenzfall fünf Kilowatt-Peak für den Primo GEN24 6.0. Plus. Auf Rang zwei findet sich der Symo GEN24 10.0 Plus im Referenzfall zehn Kilowatt-Peak. Als einziger Wechselrichterhersteller schaffte es Fronius zudem mit beiden Produkten in die Energieeffizienzklasse A.

D

ie Stromspeicher-Inspektion der HTW Berlin ist eine Studie, bei der jährlich, durch unabhängige Institute, ein branchenweiter Vergleich von Photovoltaik (PV)-Speichersystemen für Privathaushalte durchgeführt wird. In diesem Jahr traten 20, mit dem System Performance Index (SPI) bewerteten, Stromspeichersysteme von 15 Herstellern gegeneinander an. «Wir freuen uns, über das wiederholt herausragende Ergebnis bei der Stromspeicher-Inspektion. Für Installateure und Endkunden bietet diese unabhängige

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Bewertung eine gute Quelle für energieeffiziente Speicherlösungen. Uns zeigt es, dass die laufende Optimierung unserer Produkte Früchte trägt und bestärkt uns darin, diesen Weg weiter zu verfolgen», sagt Martin Hackl, Global Director der Business Unit Solar Energy, Fronius International GmbH. «Der hohe Systemwirkungsgrad bedeutet einen geringeren Energieverlust und das wiederum führt zu höheren Erträgen und somit zu einer rascheren Amortisation des Systems», erklärt Martin Hackl weiter. Den höchsten SPI im Referenzfall 5 kWp erreichte der Primo GEN24 6.0 Plus ge-

meinsam mit der BYD Battery-Box Premium HVS 7.7. Mit 92.2 Prozent liegt der Hybridwechselrichter um einen ganzen Prozentpunkt vor dem Zweitplatzierten. Im Referenzfall zehn Kilowatt-Peak verbesserte sich der Symo GEN24 10.0 Plus mit der BYD Battery-Box Premium HVS 10.2 im Vergleich zum letzten Jahr sogar um 0.6 Prozent auf einen SPI von 94.6 Prozent. «Wir haben uns – trotz Erstplatzierung im letzten Jahr – die Optimierungspotenziale zu Herzen genommen und sind direkt in die Umsetzung gegangen. Das erneute Top-Ergebnis und die Verbesserung der


Performance sind eine Folge davon. Das liegt einer­seits an dem hohen Umwandlungswirkungsgrad, der dank dem Einsatz von Siliziumcarbid (SiC) möglich ist und andererseits an der guten Zusammen­ arbeit mit BYD», erklärt Produktmanagerin Susanne Lampl.

ERFOLGSFAKTOREN: MULTI FLOW TECHNOLOGY, SILIZIUMCARBID UND STARKE PARTNER Der Erfolgsfaktor Multi Flow Technology, das intelligente Management der Energieflüsse 1, erlaubt nicht nur simultane Energieflüsse in alle Richtungen, sondern auch die AC- und DC-Kopplung des Batteriespeichers. Die Basis dafür bildet die Leistungselektronik. Durch den Einsatz von Leistungshalbleitern auf Siliziumcarbid-Basis können sehr hohe Umwandlungswirkungsgrade, sogar bei kleiner Auslastung von wenigen hundert Watt, erzielt werden. Dadurch haben sich Fronius Wechselrichter nachhaltig verändert. Seit mehr als vier Jahren bilden Fronius und das chinesische High-Tech Unternehmen BYD eine strategische Partnerschaft. «Durch unsere gute Zusammenarbeit können wir schnell und effektiv auf Marktanforderungen

Fronius erzielt erneut Top-Ergebnis bei Stromspeicher-Inspektion.

antworten und qualitativ hochwertige Lösungskombinationen anbieten», sind sich Julia Chen, Global Director, BYD BatteryBox und Martin Hackl einig.

Anmerkung 1) Fronius Wechselrichter mit Multi Flow Technology können die verschiedensten Energieflüsse parallel steuern, und das in alle Richtungen.

KONTAKT Fronius Schweiz AG Oberglatterstrasse 11 CH-8153 Rümlang Telefon 0848 FRONIUS (3766487) pv-sales-swiss@fronius.com www.fronius.ch

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Fronius GEN24 Plus ist die Lösung der solaren Energieversorgung. Ob Photovoltaik, Speicher, Notstrom, Wärme oder E-Mobilität, der Fronius GEN24 Plus bietet eine einzigartige Lösungsvielfalt und wird so zum Meilenstein der Energiewende im Eigenheim. www.fronius.ch/gen24plus

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BIOENERGIE

DER MEHRWERT DER BIOENERGIE Energie aus Holz, Klärschlamm, Gülle und anderen biogenen Substraten leistet einen markanten Beitrag zur Energieversorgung der Schweiz. Bioenergie ist regional und nachhaltig, im Vergleich zu anderen Energien aber noch relativ teuer. Trotzdem kann sich Bioenergie auf dem Markt behaupten, wenn sie deutlich macht, welch grossen Mehrwert sie über die eigentliche Wärme- und Stromproduktion hinaus hat. Worin dieser Mehrwert besteht und wie er bestimmt werden kann, das war ein Schwerpunkt der diesjährigen BFE-Tagung zur Bioenergieforschung in der Schweiz. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

Biogasanlage im Kleinformat: In armen Landstrichen Vietnams werden Fermenter genutzt, um zum Beispiel aus den Exkrementen von Schweinen und anderen Nutztieren Biogas insbesondere für Kochzwecke zu erzeugen.

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RUBRIK

B

is im Jahr 2050 soll die Schweiz nicht mehr Treibhausgase emittieren, als natürliche und technische Speicher aufnehmen können. So lautet des ‹Netto-Null›-Ziel des Bundesrats. Was die Schweizer Regierung für das eigene Land postuliert hat, ist zugleich die Leitidee der Internationalen Energieagentur (IEA) für das globale Energiesystem. Um diese ehrgeizige Zielsetzung zu erreichen, sind alle Energien zu stärken, die bei ihrer Produktion kein beziehungweise ein Minimum an CO2 und anderen Treibhausgasen verursachen. Hierzu gehört Energie aus jeglicher Form von Biomasse. Die Netto-Null-Roadmap der IEA geht davon aus, dass sich der Anteil der Bioenergie am globalen Energieverbrauch im Jahr 2050 bezogen auf 2010 verdoppeln wird. «Würde weltweit das nachhaltig nutzbare Potenzial von Bioenergie genutzt, liesse sich damit 20 Prozent der weltweiten Gasnachfrage decken», sagte Dr. Sandra Hermle, Bioenergie-Expertin des BFE, als sie Ende Mai die sechste Tagung zur ‹Bioenergieforschung in der Schweiz› eröffnete. Gleichzeitig unterliegt die Nutzung der Bioenergie einem Wandel. Statt Biomasse für die Bereitstellung von Raumwärme oder zum Kochen zu nutzen, wie vielerorts noch traditionell eingesetzt mit den entsprechenden gesundheitlichen Folgen, wird sie in Zukunft verstärkt etwa zur Herstellung industrieller Hochtemperaturenergie zum Beispiel in der Papier- und Zementindustrie genutzt werden, Sektoren, die schwer zu defossilisieren sind. Zum Kochen können stattdessen beispielsweise kleine Fermenter herangezogen werden, die Biogas aus organischen Abfällen (wie zum Beispiel Gülle, Mist, Küchenabfälle etc.) gewinnen. Solche Fermenter kommen heute schon zum Einsatz, etwa in armen Landstrichen Vietnams, wie Philippe Randin, Direktor der Westschweizer Organisation für Entwicklungszusammenarbeit Nouvelle Planète, an der Bioenergie-Tagung ausführte.

BIOENERGIE HAT MANCHERLEI VORZÜGE Im Zentrum der virtuell ausgetragenen Fachtagung standen aber auch dieses Jahr die jüngsten Erkenntnisse aus der Schweizer Bioenergieforschung und das energiepolitische Umfeld. Dr. Matthieu Buchs, Biomasse-Spezialist beim BFE, orientierte über die aktuellen politischen Dossiers mit signifikanten Auswirkungen auf die Bioenergie. Hierzu gehören insbesondere das Zukunftsmodell zur Förde-

Abschätzung des Mehrwerts (externer Nutzen neben der Energieproduktion) der Biogasanlage Bio-Energ'Etique SA in Bure / JU: Summiert man die Werte aus den sechs Bereichen, resultiert ein Mehrwert von 45 CHF pro MWh produziertem Biogas. Bei einer Jahresproduktion von 11'137 MWh resultiert ein Mehrwert von rund einer halben Million Franken. Diese Zahl darf man nur als grobe Überschlagsrechnung interpretieren, da der jeweilige Mehrwert für die sechs Bereiche auf unterschiedlichen Grundlagen berechnet wurde.

rung der Bioenergie im Stromsektor (KEVNachfolgelösung), die Förderung von erneuerbaren Gasen im Wärmebereich (CO2-Gesetz) oder das neue Gasversorgungsgesetz für klare Regeln im Gasmarkt. Das Auslaufen der kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) Ende 2022 stellt die Branche vor eine Herausforderung, wie Buchs betont: «Im Investitionsbeitrags-Modell gewinnt die finanzielle Verwertung aller Produkte und Dienstleistungen von Bioenergieanlagen, neben der Energieproduktion also zum Beispiel im Umweltschutzbereich oder im Düngerbereich, an Bedeutung.»

Reduktion der Treibhausgas-Emissionen, die Verminderung des Mineraldüngereinsatzes oder die Inwertsetzung bestehender Gasinfrastrukturen. Am Beispiel einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit WärmeKraft-Kopplung im Jura wurde der externe Mehrwert – also der Mehrwert neben der Produktion von Strom (4 350 MWh / a) und Wärme (5 500 MWh / a) – in Geldwert ausgedrückt (vgl. Grafik 02). «Bei allen Unsicherheiten dieser Schätzung fällt der Mehrwert über die eigentliche Energieproduktion hinaus doch ins Gewicht», stelle die Forscherin fest.

Dr. Nuria Montpart vom Beratungsbüro EREP SA (Aclens / VD) stellte eine Studie vor, welche die positiven externen Effekte von Biogas beziehungsweise dem darin enthaltenen Energieträger Methan untersucht. Zu diesen Effekten gehören die

NÄHRSTOFF-KREISLAUF SCHLIESSEN Dieser Mehrwert ist da, doch macht er sich auch bezahlt? «Die Bioenergie an sich wird finanziell gut abgegolten, nicht jedoch deren Beitrag zur CO2-Reduktion oder zur

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BIOENERGIE

© FHNW

Dr. Gillianne Bowman stellte an der Tagung zur Bioenergieforschung eine Studie von WSL und Ökostrom Schweiz vor, die die Nährstoffflüsse in Biogasanlagen und die Wertschöpfung von Vergärungsprodukten untersucht.

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Riedl hat mit seinem Team der Hochschule für Life Sciences FHNW untersucht, wie sich aus Molke über eine membrangestützte Extraktion Milchsäure gewinnen lässt, womit auf eine energieintensive Zentrifugierung verzichtet werden kann. Milchsäure ist ein Wertstoff, der unter anderem für die Produktion von Kunststoff herangezogen werden kann.

Minderung der Nährstoffbelastung», gab Prof. Urs Baier von der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) in Wädenswil zu bedenken. Baier will darauf hinwirken, dies in Zukunft zu ändern, zum Beispiel in der IEA-Fachgruppe ‹Energy from Biogas›, in der Expertinnen und Experten aus 19 Staaten zusammenarbeiten und in der Urs Baier die Schweiz vertritt. Einer der Arbeitsschwerpunkte der Fachgruppe in den nächsten drei Jahren sind die «Co-Benefits von Biogas in einer Kreislaufwirtschaft». An der Tagung wurden verschiedene Projekte vorgestellt, die sich dem Mehrwert der

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Bioenergie-Produktion aus verschiedenen Perspektiven näherten: Die ZHAW entwickelt mit Partnern ein Konzept, um die flüssigen und die festen Bestandteile von Hofdünger (Gülle) getrennt vergären zu können. Auf dem Weg soll in der Schweiz ein bisher ungenutztes Biogas-Potenzial von Drei TWh / a erschlossen, aber auch der Zukauf von Dünger reduziert werden. Ähnlich die Stossrichtung eines Projekts der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL). Die Forschenden der WSL haben gemeinsam mit Ökostrom Schweiz den (monetären und nicht-monetären) Wert verschiedener Gärprodukte untersucht. Gemäss einer

vorläufigen, noch provisorischen Kostenschätzung stecken in einem einzigen Kubikmeter Gärgülle Stickstoff, Phosphor und Kalium im Gegenwert von gut acht Franken, wenn man die Nährstoffpreise von Mineraldüngern heranzieht. Einen anderen Zugang wählt ein Team der Fachhochschule Nordwestschweiz. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen wissen, wie aus Molkeabfällen, die beispielsweise in der Käseproduktion entstehen, durch Einsatz sogenannter Membrankontaktoren der Wertstoff Milchsäure gewonnen werden kann, aus dem sich beispielsweise Kunststoffe herstellen lassen.

BIOLOGISCHE METHANISIERUNG VERBESSERN Ein weiterer Fokus der diesjährigen Tagung zur Schweizer Bioenergieforschung lag auf innovativen Ansätzen, um den Ertrag an Biogas zu steigern. Rohbiogas, wie es in Biogasanlagen produziert wird, besteht zu rund 60 Prozent aus energetisch nutzbarem Methan, zu 40 Prozent aus dem bisher in der Regel nicht energetisch genutzten CO2. Damit das klimaschädliche Kohlenstoffdioxid nicht in die Umwelt abgegeben werden muss, kann es unter Zugabe von Wasserstoff (H2) in Methan verwandelt werden. Für diese Methanisierung von CO2 und H2 zu Methan (CH4) sind katalytische oder biologische Verfahren verfügbar.


BIOENERGIE WÄRME AUS HOLZ Letztere brauchen weniger Energie, da die Prozesse nicht bei hohen Temperaturen und Drücken ablaufen, allerdings ist die Methanausbeute hier bislang geringer. Im ERA-NET-Projekt CarbonATE entwickeln gegenwärtig Forschende der ZHAW und des Paul Scherrer Instituts gemeinsam mit österreichischen Partnern ein optimiertes Verfahren zur biologischen Methanisierung. Grundlage ist ein enzymatischer Prozess zur Abscheidung des CO2 aus dem Rohbiogas. Im ersten Schritt werden hierfür die ausgewählten Enzyme (Carboanhydrase, Formiatdehydrogenase) mittels Expression in Escherichia-coliBakterien produziert. Im zweiten Schritt werden die Enzyme genutzt, um CO2 in Hydrogencarbonat und Formiat umzuwandeln, bevor diese Stoffe schliesslich in einem Bioreaktor (Rieselbettreaktor) zu Methan werden.

GASNETZ ALS SPEICHER FÜR ERNEUERBARE ENERGIEN

BEWÄHRT KLIMASCHONEND SICHER

HINWEISE Die Referate der Tagung «Bioenergieforschung in der Schweiz» unter dem Titel «Mehrwert schaffen – neue Ansätze erforschen – über den Tellerrand hinausblicken» sind abrufbar unter: www.bfe.admin.ch/bfe/de/home/forschungund-cleantech/forschungsprogramme/ ­bioenergie.html Auskünfte zu der Tagung erteilt Dr. Sandra Hermle (sandra.hermle@bfe.admin.ch), Leiterin des BFE-Forschungsprogramms Bioenergie. Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Bioenergie finden Sie unter: www.bfe.admin.ch/ec-bioenergie.

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Im Erfolgsfall resultiert aus dem noch laufenden Forschungsprojekt ein wirksames, kostengünstiges und skalierbares Verfahren zur biologischen Methanisierung. Dieses könnte in Zukunft genutzt werden, um Strom aus Windkraftwerken und Photo-

voltaikanlagen in Form von Gas zu speichern (‹Power-to-gas-Technologie›), wie ZHAW-Forscher Dr. Wolfgang Merkle sagt: «Das Erdgasnetz stellt uns einen riesigen Speicher für erneuerbare Energien aus Wind- und Solarkraftwerken bereit. Das europäische Gasnetz ist so gross, dass es einen Viertel des europaweiten Jahresbedarfs an Gas speichern kann.»

KLASSE

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Blick in das Labor des Instituts für Chemie und Biotechnologie an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Wädenswil. Hier untersucht Dr. Wolfgang Merkle neue Methoden der biologischen Methanisierung.

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RUBRIK

ALT ST. JOHANN: EIN MODERNER WÄRMEVERBUND ERSETZT ZWEI ÄLTERE HEIZZENTRALEN Die neue Fernheizzentrale in Alt St. Johann beliefert über 60 Fernwärme-Bezüger in Alt St. Johann und Unterwasser und ist seit Anfang Oktober 2020 in Betrieb.

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ie neue Fernheizzentrale ersetzt zwei frühere Heizzentralen, die während rund 25 Jahren in Alt St. Johann und in Unterwasser je 20 Wärmebezüger mit umweltfreundlicher Energie aus einheimischem Holz beliefert haben.

neue gemeinsame Fernheizzentrale in Alt St. Johann zu erstellen. Mit der neuen Heizzentrale können zusätzliche Wärmebezüger angeschlossen werden und der Wärmeabsatz wird um 50 Prozent erhöht.

ZUSAMMENFÜHRUNG UND AUSBAU DER KAPAZITÄT

SPATENSTICH ANFANG 2020

HOLZHACKSCHNITZEL AUS DER REGION

Die Fernwärme-Verbindungsleitung zwischen Alt St. Johann und Unterwasser konnte im Jahr 2019 zusammen mit der Erneuerung der Wasser- und Elektroleitungen ausgeführt werden, gleichzeitig wurde auch bereits die Fernwärme-Verbindungsleitung vom Dorf Alt St. Johann bis zur neuen Heizzentrale im Weier erstellt. Anfang 2020 erfolgte der Spatenstich für den Neu-

Um die Versorgung der Fernheizzentrale mit Holzschnitzeln sicherzustellen, ist einerseits die direkte Anlieferung von bereits gehackten Schnitzeln möglich, andererseits ist es auch möglich direkt ab dem Rundholzlager mittels mobilem Hacker in die Holzschnitzellagerhalle zu hacken. Als Brennstoff werden naturbelassene Holzhackschnitzel aus Wäldern und Sägereien

Die bestehenden Heizzentralen mussten nach über 20 Jahren Betrieb aufgrund der verschärften Umwelt- und Emissionsvorschriften saniert werden. Nach einer Machbarkeitsstudie entschied sich die Ortsgemeinde Alt St. Johann, den Wärmeverbund in Unterwasser zu übernehmen und eine

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bau der Fernheizzentrale mit allen technischen Installationen, der Schaltwarte sowie der Schnitzellagerhalle mit einem Lagervolumen von ca. 1 000 Kubikmeter.


BIOENERGIE der Region sowie Restholz aus der Holzverarbeitung verwendet. Der Bedarf beträgt ca. 5 000 Kubikmeter pro Jahr, wodurch eine starke regionale Wertschöpfung erreicht werden kann. Gemäss Projektleiter Urs Zwingli liegt die jährliche Wertschöpfung für die Region dadurch bei rund 150’000 Schweizer Franken. Aus der Lagerhalle gelangen die Holzschnitzel mittels manueller Beschickung mit einem Teleskoplader über den hydraulischen Schubboden und Einschieber in die Holzschnitzelfeuerung.

UTSR VISIO MIT LUVO UND GEREGELTEM BYPASS: FÜR OPTIMALEN WINTERUND SOMMERBETRIEB Das Herzstück der Heizzentrale ist eine moderne Schmid Vorschubrostfeuerung UTSR-900 visio für den industriellen Einsatz. Diese hat einen auf besonders niedrige Teillast erweiterten Leistungsbereich von 135 bis 900 Kilowatt und kann jährlich bis zu 3 500 Megawattstunden Heizenergie produzieren. Mit der UTSR visio Rostfeuerung können Holzschnitzel mit einem Wassergehalt von 10 Prozent bis zu 60 Prozent eingesetzt werden. Für die Feinstaubabscheidung wird ein kompakt an den Kessel angebauter Multizyklon in Kombination mit einem Röhren-Elektrofilter verwendet. Die Holzfeuerung wurde so konzipiert, dass der Wärmebedarf des Heiznetzes über das ganze Jahr hinweg mit nur einem Holzheizkessel nahezu vollständig bedient werden kann. Dies wird durch die besonders niedrige Teillastfähigkeit der Feuerung ermöglicht. Um einen Teillastbetrieb bis auf 15 Prozent der Nennleistung bei gewohnt niedrigen Emissionen realisieren zu können, wurde die Anlage mit einem System zur Luft-Vorwärmung (LUVO) ausgerüstet, welches auch bei sehr tiefer Teillast ausreichend hohe Verbrennungstemperaturen für einen vollständigen CO-Ausbrand sicherstellt. Der zusätzlich installierte geregelte Kesselbypass gewährleistet auch im Schwachlastbetrieb eine hohe Verfügbarkeit des Elektrofilters, da mit diesem System die Abgastemperatur nach dem Kessel so eingestellt werden kann, dass der Filter nie zu stark auskühlt. Komplettiert wird die Biomasse-Heizanlage in A ­ lt St. Johann durch einen 25’000 Liter fassenden Wärmespeicher, der durch das fortschrittliche Schmid Speichermanagement optimal anhand des Wärmebedarfes bewirtschaftet wird. Die Integration und

Ansteuerung der genannten Komponenten durch eine optimierte Schmid Steuerung ermöglicht es ganzjährig einen kontinuierlichen und emissionsarmen Betrieb des Kessels zu gewährleisten. Auf diese Weise konnte die Minimallast der Anlage von herkömmlich 30 Prozent auf 15 Prozent der Nennleistung abgesenkt werden. Es ist es somit auch bei niedrigem Wärme­ bedarf in den Sommermonaten möglich, den UTSR 900 visio Holzheizkessel weiter zu betreiben. Für den Spitzen- und Notbetrieb ist in der Heizzentrale zusätzlich ein Ölheizkessel installiert, der jedoch lediglich null bis fünf Prozent der gesamten Heizarbeit abdeckt. Die gesamte Anlage wurde nach den Vorgaben von QM-Holzheizwerke ausgeführt und wird im Rahmen des Kantonalen Energieförderprogrammes sowie von der schweizerischen Berghilfe unterstützt.

EIN GELUNGENES PROJEKT FÜR ALLE BETEILIGTEN Mit der neuen Fernheizzentrale in Alt St. Johann kann eine Energiemenge von

rund 350’000 Liter Heizöläquivalent pro Jahr substituiert und damit die Umwelt um 1 000 Tonnen CO2 pro Jahr entlastet werden. Die Wärmebezüger sind zufrieden mit der zuverlässigen Wärmelieferung und der Betreiber freut sich über eine hohe Effizienz und Verfügbarkeit der Anlage. Auch der Projektleiter Urs Zwingli ist begeistert: «Planen heisst weglassen. Dieses Anlagekonzept weist den Weg für künftige Fernheizzentralen mit einfachstem Konzept und grösster Versorgungssicherheit, mit geringsten Investitions- und Betriebskosten und gleichzeitig emissions- und energiesparendem Betrieb.»

KONTAKT Schmid AG, energy solutions Hörnlistrasse 12 CH-8360 Eschlikon Tel. +49 (0) 71 973 73 73 info@schmid-energy.ch www.schmid-energy.ch

DAS WESENTLICHE IN KÜRZE Bauherrschaft / Betreiber: Ortsgemeinde 9656 Alt. St. Johann (SG) Einsatz: Wärmeverbund Alt St. Johann – Unterwasser (SG) Projektplanung: Calorex AG, Urs Zwingli, 9500 Wil Brennstoff: 80 % Holzhackschnitzel aus Vollbäumen, Stammholz und Waldrestholz 10 % Restholz aus Holzverarbeitung 10 % Landschaftspflege- und Durchforstungs-Restholz Kesseltyp: Schmid Vorschubrostfeuerung UTSR-900.32 visio Leistung: 135 – 900 kW (15 – 100 %) Austragung: Schubbodenaustragung Abgasentstaubung: Multizyklon, Elektrofilter Inbetriebnahme: September 2020

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RUBRIK

KLIMANEUTRALER STROM UND WÄRME AUS DEN BÜNDNER WÄLDERN Mit dem Label «Energiestadt» hat sich Ilanz für eine nachhaltige Energiepolitik und die Förderung erneuerbarer Energien ausgesprochen. Um die Bevölkerung nachhaltig mit Strom und Wärme zu versorgen, wurden 2014 zusammen mit dem Energiedienstleister ewz das Holzheizkraftwerk und der Fernwärmeverbund Ilanz in Betrieb genommen. Die Anlage beliefert die Bevölkerung mit Ökostrom und mindestens 80 Prozent CO2-neutraler Wärme. von ewz

Das Holzheizkraftwerk Ilanz mit den drei Annahmestellen für Altholz und Schnitzelholz. Das Gebäude ist ein Massivbau aus Beton, teilweise mit Sichtbetonfassaden und Wandverschalungen aus Holz. Der Landanteil der Anlage entspricht circa 1 000 m2 .

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it dem Bau eines Holzheizkraftwerks mit Fernwärmeverbund beschloss die Energiestadt Ilanz, den Einsatz fossiler Energie in ihren öffentlichen Gebäuden zu verringern. Die Nutzung nachhaltiger Ressourcen aus den Wäldern der Region und die Wiederverwertung von Altholz war die ideale Lösung für eine Erzeugung von Strom und Wärme mit reduzierter Umweltbelastung. Zusammen mit dem Energiedienstleister ewz, der für die Planung, den Bau und den Betrieb der Anlage zuständig ist, konnte die Gemeinde Ilanz ihr Ziel mit dem Bau eines

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Holzheizkraftwerks und eines Fernwärmeverbundes erreichen. Die Planung und der Bau des Holzheizkraftwerks und des Fernwärmenetzes dauerten insgesamt 3.5 Jahre. Die Bauarbeiten begannen im März 2014 und die erste Wärmelieferung durch den Verbund erfolgte im Oktober 2014. Mit dem Anschluss einiger grossen Wärmekunden und öffentlichen Gebäuden wurde so eine der ersten Voraussetzung erfüllt, um einen effizienten Fernwärme-

verbund sowie Anlage zu planen und zu betreiben. Der Verbund wird laufend ausgebaut und weiterentwickelt.

REGIONALE UND NACHHALTIGE ENERGIEQUELLE Das Holzheizkraftwerk von Ilanz ist so konzipiert, dass mindestens 30 Prozent des Holzbrennstoffes naturbelassene Waldholzschnitzel sein müssen, die restlichen 70 Prozent sind aus Altholz. Das Altholz kommt aus der Region Ilanz und die Waldholzschnitzel aus dem Forste der Wälder um Ilanz. In 2019 wurden


ERNEUERBARE ENERGIEN

Die Lastwagen laden das Holz durch drei Abladestationen automatisch in einem Silo ab. Das Holz wird schon gehäckselt geliefert und muss nicht mehr weiter behandelt werden, wie zum Beispiel durch ein Trocknungsverfahren. Aufgrund ökologischer und wirtschaftlicher Überlegungen wird im Holzheizkraftwerk Ilanz diese Mischung aus Alt- und Restholz verwertet. Das Altholz kann effizient verbrannt werden. Grund dafür ist, dass Altholz trockener als Waldholz ist. Bei der Verbrennung des Holzes muss nicht viel Wärme aufgewendet werden, um das im Holz gespeicherte Wasser zu verdampfen. Zusätzlich benötigte Energie wird mit Frischholz abgedeckt. In der Anlage werden keine problematischen Holzabfälle verbrannt und die entstandene Asche wird ihrer Belastung entsprechend entsorgt.

HOLZHEIZKRAFTWERK ILANZ: AUS HOLZ WÄRME UND STROM PRODUZIEREN

Wie genau der Prozess zu Strom und Wärmeerzeugung in der Anlage Ilanz verlauft, wird in dem Schema unten abgebildet. Alle drei bis sechs Minuten werden Holzschnitzel und Altholz dank einem Schubboden vom Silo in den Verbrennungsofen befördert. Der Ofen ist mit etwa sieben Tonnen Ziegel gebaut, was höhere Temperaturen von bis zu 700 Grad zu erreichen erlaubt. Die Wärme wird im Ofen gespeichert. Der bei der Verbrennung entstehende Rauch, wird selber bis zu 700 Grad warm. Der heisse Rauch wird vom Verbrennungsofen zu einem Thermoölkessel, welcher als Wärmetauscher dient, weitergeleitet. Im Thermoölkessel gibt der Rauch die Wärme an fliessendes Thermoöl ab. Das Thermoöl fliesst mit 310 Grad weiter zur ORC Anlage. Die ORC Anlage ist aus einem Tank, befüllt mit einer Benzindieselmischung, und einer Turbine ausgestattet. Dank dem fliessenden Thermoöl wird die Benzinmischung erhitzt und sie verdampft, der Dampf treibt die Turbine an, wobei Strom erzeugt wird. Anschliessend wird der Dampf im Kondensator wieder verflüssigt und eine Pumpe beför-

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Das Holzheizkraftwerk besteht aus einer Annahmestation und einem Silo, einem Holzkessel mit einer Gesamtleistung von

2 200 kW, einem Ölkessel, der als Redundanz für Spitzlasten dient und eine Installierte Leistung von 5 0 00 kW besitzt, der ORC Anlage (Organic Rankine Cycle) mit 350 kW sowie einem komplexen Filtersystem für die Rauchgasreinigung.

Verbrennungsofen mit 2 200 kW Gesamtleistung

dert das flüssige Arbeitsmedium zurück in den Verdampfer. Mit dem Abkühlungsvorgang im Tank wird das Fernwärmeleitungswasser erhitzt. Dieses wird durch das Verteilnetz in die Haushalte verteilt. Während dem ganzen Vorgang entstehen Schadstoffe. Aus diesem Grund ist in der Anlage ein einzigartiges und komplexes Filtersystem eingebaut, das eine perfekte Reinigung der entstandenen Rauchgase ermöglich. Die Vorgaben der Luftreinhaltverordnung des Bundes werden damit vollumfänglich eingehalten. Die Asche, welche durch die Verbrennung sowie der Reinigung der Holzofen und des Filtersystems entsteht, wird als Sonderabfall typgerecht entsorgt. Die Anlage ist voll automatisiert und wird durch mehrere Sensoren überwacht. Ein Mitarbeiter von ewz Energielösungen ist für die tägliche Überwachung und Kontrolle der Anlage und die Behebung von Störmeldungen zuständig.

FERNWÄRMENETZ ILANZ Die Wärme, die durch die Holzverbrennung entstanden ist, wird für das Heizen das Fernwärmewasser benutzt. Damit versorgt das Holzheizkraftwerk über 80 lokale Institutionen, Unternehmen und Private mit Wärme. Grosse Kunden sind das

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insgesamt 27’640 m3 Holz verwertet, dieses wurde mittels Lastwagen mit einer Kapazität von 40 m 3 zu der Zentrale geliefert. In 2019 wurden somit etwa 691 Fahrten getätigt.

ORC Anlage

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ERNEUERBARE ENERGIEN

TECHNISCHE DATEN Holzkessel: 2200 kW ORC Modul: 350 kWe Redundanter Ölkessel: 5 000 kW Wärmeproduktion: Min. 7 000 MWh / a CO2 Neutral: Min. 80%, Einsparung fossiler Brennstoffe: Min. 6 200 MWh / a (= 620’000 Liter Heizöl) Entsprechende CO2-Reduktion: 1 600 t / a Produktion Ökostrom: 1 800 MWh / a (=  Versorgung von 360 Haushalten mit Strom) Energiequelle: Altholzgemisch (70 % Altholz, 30 % naturbelassene Waldholzschnitzel) Anzahl Wärmekunden: Rund 80 Länge Leitungsnetz: Rund 8 000 m Länge Leitungsgraben: Rund 4 000 m Angeschlossene Gebäude: über 80

Regionalspital Surselva, das Alters- und Pflegeheim, das Pfrundhaus und städtische Gebäude wie das Rathaus und das Schulhaus. Dank der Nutzung von Holz als Energie­träger wird die Wärme zu mindestens 80 Prozent CO2-neutral und nachhaltig produziert. Im Jahr 2019 wurde der Anteil an fossilen Brennstoffen sogar reduziert. Somit produziert die Anlage bis zu 95 Prozent CO2 neutrale Wärme. Das führt zu einer jährlichen Reduktion des CO2Ausstosses von mindesten 1 600 Tonnen. Das heisst, 620’000 Liter Heizöl können auf diesem Weg eingespart werden. Ausser-

Funktionsschema der Anlage

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dem produziert das Holzheizkraftwerk rund 1 800 MWh Ökostrom der Qualität «naturemade star» pro Jahr. Das entspricht dem Strombedarf von rund 360 Haushalten. Die Spitzenlast im Winter sowie der Wärmebedarf während der Revisionszeit werden durch Heizöl bereitgestellt. Dank seiner hohen Effizienz erzeugt das Holzheizkraftwerk trotz der eingesetzten Primärenergie mehr Wirkenergie als der aktuelle Bestand der Heizölheizungen. Mit der Nutzung von Altholz und Waldschnitzel aus der Surselva zur Wärme- und Stromproduktion werden Importe von fossiler Energie reduziert und der Ausstoss von CO2 verringert. Gleichzeitig wird die Produktion von erneuerbarem Strom ausgebaut. Durch die Verkürzung der Transportdistanzen von regionalem Altholz wird das Verkehrsaufkommen reduziert. Obwohl das Fernwärmenetz schon rund 80 Liegenschaften versorgt, ist das Potenzial zum Ausbau des Fernwärmenetzes vorhanden. Je mehr Wärmeabnehmer/innen sich dem Wärmeverbund anschliessen, desto mehr sinken der Heizölverbrauch und der CO2-Ausstoss.

HOLZWÄRMEVERBUND EINE ÖKOLOGISCHE UND WIRTSCHAFTLICHE LÖSUNG Die Anlage in Ilanz ist ein gutes Beispiel wie Energieerzeugung nachhaltig gestaltet wer-

den und gleichzeitig die lokale Wertschöpfung dank neuer Arbeitsplätze gesteigert werden kann. Dies dank der Nutzung von lokalen, nachwachsenden Rohstoff, welcher fossile Brennstoffe aus weiterer Entfernung ersetzt. Auch ökonomisch macht das Sinn, weil man durch die Verwendung dieses Holzes unabhängiger von den mittel- bis längerfristigen Preisentwicklungen bei den «klassischen» fossilen Brennstoffen wird. Für den einzelnen Kunden ist der Anschluss an einen Wärmeverbund eine sichere und effiziente Art, ein Gebäude zu beheizen. Der angeschlossene Wärmebezüger braucht keinen Heizraum mehr und muss sich nicht um die Kaminreinigung, die Abgasmessung oder das Nachbestellen von Heizöl kümmern. Stattdessen bezieht er die benötigte Menge Wärme zu einem festgelegten Energiepreis, der aus einer monatlichen Grundgebühr und einer Gebühr auf Basis der effektiv bezogenen Wärme besteht. Damit werden die Kosten der Wärme vorhersehbar und Überraschungen wie beim Einsatz von Öl oder Gas lassen sich vermeiden.

KONTAKT ewz Tramstrasse 35 CH-8050 Zürich energieloesungen@ewz.ch www.ewz.ch/energielösungen


RUBRIK

RUNTER VOM ÖL – DAVOS IM ABWÄRME-AUFWIND ZORTSTRÖM OPTIMIERT VERSORGUNG IM SCHWEIZER KONGRESSZENTRUM Über viele Jahrzehnte unbeachtet und verschenkt, bringt sich die Abwärme in Position für ihren Einsatz im globalen Transformationsprozess. Als weltweit bedeutendste ungenutzte Energiequelle hat sie neben Solar, Geo und Bio das Zeug zum ganz grossen Durchbruch in der Wärmewende - speziell in industriellen Hochtemperaturumgebungen. Dass durchdachte Rückgewinnungskonzepte aber auch in vielen anderen Einsatzfeldern Wirkung zeigen können, demonstriert der Umstieg des bekannten Davoser Kongresszentrums auf eine bivalente Versorgungslösung. 36 Prozent weniger Heizöl verzeichnet seitdem dessen Verbrauchsbilanz. von Zortea Gebäudetechnik GmbH

Die Welt schaut nach Davos. Jährlich lädt der beschauliche Ort zu international renommierten Veranstaltungen in sein Kongresszentrum.

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avos ist eine Reise wert – unter Skifahrern, Wanderern und Naturliebhabern ist man sich einig. Gleichzeitig ist der eigentlich so beschauliche Ort im Kanton Graubünden ein lang etablierter Schauplatz für Wissenschafts- und Wirtschaftsexperten aus aller Welt. Eines der bekanntesten baulichen Aushängeschilder von Davos ist das Kongresszentrum «Davos Congress», in welchem sich zu vorpandemischen Zeiten international bekannte Persönlich-

keiten die Klinke in die Hand gaben – etwa während des jährlich stattfindenden Weltwirtschaftsforums. Das Alpenstädtchen gibt sich seit jeher offen, gastfreundlich und bereits seit Längerem: ambitioniert nachhaltig. «Wir möchten in unserem Ort den Klimaschutz mit Nachdruck vorantreiben und sehen speziell im Gebäudesektor weit­ reichende Potenziale für Effizienzoptimierung und Ressourcenschonung, die sich

für Mensch und Umwelt bezahlt machen,» erklärt Cornelia Deragisch, Leiterin des Hochbauamtes in Davos. «Im Zuge von Objekt-Neuplanungen aber auch bei Gebäude-Sanierungen versuchen wir, alle Anforderungen, die sich uns als Gastgeber für Touristen, Geschäftsleute oder Wissenschaftsvertreter stellen, auf möglichst umweltentlastende Weise in Einklang zu bringen und damit die Energiewende vor unserer Haustür in die richtigen Bahnen zu lenken.»

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ERNEUERBARE ENERGIEN

ABWÄRMENUTZUNG VON DER EISHALLE BIS ZUM KÜHLSCHRANK Beispielgebend für die umweltorientierte Anpassung im Bestand ist das energetische Optimierungsprojekt des Kongresszentrums und seines angegliederten Wellness- und Erlebnisbades «Eau-là-là». Vielfach ist der 1969 entstandene Gebäudekomplex in den vergangenen Jahren bereits um- und ausgebaut worden, auch die Wärmeversorgung wurde kürzlich einer technischen Revision unterzogen. Allein der zu beheizende Seminar- und Tagungsbereich umfasst heute drei autonom nutzbare Gebäude mit 34 Räumen auf einer Fläche von insgesamt 12’000 m². Hinzu kommen die Bedarfsgrössen an Raumwärme und Trinkwarmwasser für den Bad-Betrieb. In Summe lag der Pirmärenergieverbrauch vor der Projektumsetzung bei 500’000 Liter Heizöl jährlich. Diverse Eingriffe im und am Gebäude sollten einen zukünftigen Energiesparkurs unterstützen. Die effektivste Massnahme bestand darin, die monovalente fossile Wärmeversorgung auf Bivalenz umzustellen. Dabei sah die Planung des Ingenieurbüros Amstein + Walthert (Chur) vor, eine Energiequelle zu nutzen, die grundsätzlich schon immer zur Verfügung stand, technologisch jedoch bis dahin noch nicht nutzbringend erschlossen werden konnte: die Abwärme aus dem Gebäudekomplex und aus der Kälte­ produktion in der benachbarten Eissporthalle. Die nutzbaren thermischen Leistungen liegen bei 365 kW Hochtemperaturabwärme aus der Eishalle sowie 150 kW Niedertemperaturabwärme aus dem Kongressgebäude.

Die 5-stufige Zortström-Lösung aus Hohenems ermöglicht eine effiziente Nutzung aller (Abwärme-)Niedertemperaturen aus der Eis- und Kälteproduktion vor Ort.

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«Der Alpentourismus insgesamt sieht sich massiv mit den Folgen des Klimawandels konfrontiert», berichtet Andri Schorro, Leiter Sportanlagen bei der Gemeinde Davos. «Gleichzeitig sind wir natürlich bestrebt, unseren Gästen ganzjährig attraktive Sportund Freizeitaktivitäten anzubieten. Viele davon sind hoch energie­intensiv und fordern von uns entsprechend neue umweltgerechte Lösungen, die möglichst umgehend realisiert werden können. Die Integration des Wärmerückgewinnungsverfahrens in den thermischen Versorgungsprozess hat hier eine beachtliche Hebelwirkung gezeigt; möglich war sie allerdings überhaupt erst auf Grundlage eines hydraulisch sauberen Verteilprozesses.»

stufen zwischen 45 und 75 Grad Celsius und exakter Temperaturtrennung. Angeschlossen sind sämtliche Wärmeerzeuger/ Wärmequellen und Verbraucherkreise des Wärmenetzes. Sogar kleine AbwärmeLieferanten wie etwa Kühlschränke werden über den Zortström Multi in die energetische Infrastruktur integriert. Durch eine komplette hydraulische Entkopplung aller ankommenden und abgehenden Volumenströme können diese vollständig unabhängig voneinander, ohne wechselseitige Beeinflussung und in allen Betriebszuständen gleichbleibend stabil bewegt werden, auch bei hohen Druck-

NEUE ÖKOBILANZ Ein System, das diese Anforderungen heute auf praktikable und hocheffektive Weise erfüllt, entwarfen und fertigten die Energieexperten von Zortea aus dem österreichischen Hohenems (siehe Infokasten). Die Integration der Hydraulik-Zentrale Zortström Multi schuf erstmals die Voraussetzungen dafür, Abwärme-Temperaturen aus dem gesamten Gebäudekomplex und aus der Kälteerzeugung der angegliederten Eishalle hocheffizient in das Wärmenetz des Standorts einzuspeisen und damit sowohl das Kongresszentrum selbst als auch das angegliederte Wellness- und Erlebnisbad «Eau-là-là» thermisch zu versorgen. Die in Davos verbaute Anlage verbindet die Funktionen einer hydraulischen Weiche und eines Verteilers mit fünf Temperatur-

Ing. Christian Zortea-Soshko, Geschäftsführung / Leitung Technik, CEO

Anlagenschema: Durch die heute mögliche Einbindung der Abwärme in die thermische Versorgungsstruktur vor Ort kann eine Primärenergieeinsparung von 180’000 Litern Heizöl pro Jahr erzielt werden.


RUBRIK oder Temperaturdifferenzen. Sowohl die Erzeuger- als auch die Verbraucherseite lassen sich durch die präzise Temperaturvorhaltung mit der jeweils optimalen Arbeitstemperatur bzw. den gewünschten Soll-Vorlauftemperaturen ansteuern; die Energie der Rückläufe kann wiederum aktiv durch Einbindung in eine niedrigere Temperaturstufe genutzt werden. Auf diese Weise ist eine Zuschaltung der zwei Ölkessel-Anlagen mit jeweils ein Mega­ watt Leistung nur noch zur Abdeckung von Spitzenlasten und für Hochtemperatur-­ Abfragen erforderlich. Die Effektivität des neuen Versorgungskonzepts spiegelt sich in der Verbrauchsbilanz des fossilen Energie­ trägers: 180’000 von ehemals 500’000 Liter Heizöl spart der Gebäudebetreib jährlich ein. Dies entspricht 36 Prozent und einer CO2Reduktion von 478.8 Tonnen.

BETRIEBSSICHERHEIT UND PRÄZISION SPEZIELL IN KOMPLEXEN UMGEBUNGEN Bivalente Energielösungen können eine sinnvolle Interimslösung im Transformationsprozess darstellen und dort hohe Effizienzverbesserungen erzielen, wo der Einsatz konventioneller Primärenergien noch nicht vollständig durch erneuerbare Energien abgelöst werden kann. Darüber hinaus gewährleisten sie ein Höchstmass an Betriebssicherheit und thermischer Präzision, was in vielen Einsatzfeldern - wie etwa dem Gesundheitswesen, der Fertigungsindustrie und auch in öffentlichen Einrichtungen mit entsprechender Verkehrssicherungspflicht – unbedingt vorausgesetzt wird. Ähnlich wie das Energieoptimierungsprojekt Davos gibt eine Vielzahl erfolgreich umgesetzter Zortström-Lösungen ein Beispiel dafür, dass solche Anforderungen auch in komplexen Versorgungsumgebungen (bezogen auf Grösse, Alter, Objekteigenschaften sowie die Art und Anzahl der Erzeuger und Abnehmer) unkompliziert und gewinnbringend erfüllt werden können.

KONTAKT Zortea Gebäudetechnik GmbH Ing. Christian Zortea-Soshko Rudolf-von-Emsstraße 32 A-6845 Hohenems Telefon +43 (0) 55767 2056 13 office@zortea.at www.zortea.at

TECHNOLOGIE-LÖSUNG FÜR EIN BEKANNTES HYDRAULISCHES GRUNDSATZPROBLEM Vor mehr als 30 Jahren entstand in dem Vorarlberger Familienbetrieb Zortea die energietechnologische Antwort auf das immer wiederkehrende Problem einer unzureichenden Systemhydraulik. Das Zortström-Prinzip erwies sich als so einfach und effektiv, dass früh die ersten nationalen und internationalen Umwelt- und Innovationspreise folgten: Heute ist die 26-fach patentierte Technologie wirtschaftlichkeitssteigernder Teil von über 5 800 Energielösungen in ganz Europa. In den vergangenen Jahrzehnten hat Zortea die Zortström-Technologie in nahezu allen Anwendungskontexten eingesetzt – im Gesundheitswesen und Gewerbe ebenso wie in Industrie, in Verwaltungskomplexen, in Freizeiteinrichtungen oder in Schulgebäuden. Die erzeugerseitigen Kombinationsmöglichkeiten der Zortström-Technologie sind dabei unbegrenzt: Biomassekessel, Wärmepumpen, Solarthermieanlagen oder Abwärmekapazitäten lassen sich hocheffizient in eine energetische Versorgungsstruktur integrieren und durch frei wählbare Spitzenlastsysteme bzw. Fernwärmeanschluss ergänzen. Für Grossprojekte plant und fertigt Zortea die Anlagen grundsätzlich als Individuallösung, aber auch Objekte mit einer geringeren Grundlast - kleinere Gebäude oder Einfamilienhäuser etwa - können mit entsprechenden Kompaktausführungen ausgerüstet werden. Diese bieten insbesondere Monteuren den Vorteil einer sehr unkomplizierten Installation und Inbetriebnahme bei gleichzeitig geringen Wartungsaufwänden für den Betreiber oder Bauherren. Die funktionale, ökologische und ökonomische Wirksamkeit der ZortströmTechnologie wurde in den vergangenen Jahren vielfach im Rahmen wissenschaftlicher Studien und durch zahlreiche Betriebsbilanzen aus der Praxis untermauert. Sie zählt damit zu den effektivsten Instrumenten eines nachhaltigen und zugleich besonders wirtschaftlichen Energiemangangents.

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RUBRIK

MIT ERNEUERBAREN ENERGIEN UMWELTFREUNDLICH HAUSHALTEN Die Energieversorgung in der Schweiz setzt Zeichen. Die «neuen» erneuerbaren Energien, wie Sonne, Holz, Biomasse, Wind und Geothermie kommen immer stärker zum Zug. Aktuell stammen rund 60 Prozent der gesamten Schweizer Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen. 380 Elektrizitäts-versorgungsunternehmen bieten zertifizierte Stromprodukte aus erneuerbaren Energien an. Damit werden circa fünf Prozent an schweizerischer Stromnachfrage abgedeckt. von Max Raeb

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rneuerbare oder regenerative Energie stammt aus nachhaltigen Quellen, die nach menschlichen Massstäben unerschöpflich sind. Energie kann an und für sich weder verbraucht noch erneuert werden (Energieerhaltungssatz). Sie kann lediglich Systemen zugeführt und Systemen entnommen werden. Zum Beispiel das Holz. Holz in Form eines Rohstoffs steht im Wald oder liegt auf einem Scheiterhaufen. Zündet man es jedoch an und verwendet es als Brennstoff spielt es seit Beginn der Menschheit eine entscheidende Rolle. Wir Menschen nutzen unterschiedliche Energieströme, die aus verschiedenen Energiequellen entspringen. Zu diesen Quellen zählen die Strahlung aufgrund von Kernfusion in der Sonne, die vorhandene Wärme im Erdinnern und die Erdrotation mit den damit verbundenen Effekten (Gezeiten). Auf der Erde können diese Energiequellen in Form von Sonnenlicht- und wärme, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme genutzt werden. Energie wird genutzt und abgebaut. Unsere wichtigste Energiequelle ist die Sonne. Die

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darin ablaufende Kernfusion ist die Quelle der solaren und der vielen anderen regenerativen Energien. Für nahezu alle laufenden Prozesse in der irdischen Biosphäre ist die Sonne der ständige Energielieferant. Diese Prozesse bringen nachwachsende Rohstoffe hervor. Die forcierte Verbrennung (für Heiz- oder Antriebszwecke) tritt an die Stelle von natürlicher Verrottung. Ausschliesslich die Geothermie und die Gezeitenkraft stehen nicht im Zusammenhang mit der Sonne als Energiequelle. Energie wird nicht nur genutzt sondern auch abgebaut. Vor allem fossile Energiequellen wie Steinkohle oder Erdöl werden in der heutigen Zeit um einiges schneller verbraucht, als dass sie sich neu bilden können. Im Grunde genommen wären auch sie erneuerbar, aber leider nicht auf menschlichen Zeitskalen, da ihre Bildung mehrere hundert Millionen Jahre beanspruchen würde. Darum ist auch das Prinzip der Nachhaltigkeit entscheidend. Der Mensch darf eine Ressource nicht stärker beanspruchen, als diese sich regenerieren kann.


ERNEUERBARE ENERGIEN

DIE SCHWEIZ PRESCHT VOR Um unser Land künftig mit mehr erneuerbaren Energien versorgen zu können, werden eifrig diverse Projekte lanciert. Auf dem Mont-Crosin im Jura steht beispielsweise die grösste Schweizer Windpark­ anlage. Dank der windexponierten Kuppenlage wird die Windkraft mit Hilfe von Rotoren auf die Turbinen umgelenkt und dient so der Stromgewinnung. Aufgrund der topographischen Gegebenheiten wird die Windenergie in der Schweiz jedoch nie einen grossen Anteil zur Stromproduktion beitragen. Die eigentliche Basis der Stromversorgung hierzulande bildet die Wasserkraft. Rund 60 % des Strombedarfs werden durch sie abgedeckt. Die zahlreichen Gewässer sind optimale Voraussetzungen für die Stromerzeugung aus Wasserkraft.

IM BIOENERGIEDORF SPIELT BIOMASSE DIE ENTSCHEIDENDE ROLLE Es ist bekannt, dass in der Schweiz die Gletscher schmelzen. Anstatt die Eis­

massen einzutüten, sollten wir das Umweltproblem auf einem anderen Weg lösen. Ein gutes Projekt, welches sich zum Nachdenken lohnt, sind sogenannte Bioenergiedörfer. Die Ortschaft Jühnde in Niedersachsen, Deutschland, hat sich für ein Bioenergiedorf entschieden. In Zusammenarbeit mit einer Wissenschaftlergruppe wird die Wärme- und Stromversorgung auf den erneuerbaren Energieträger Biomasse umgestellt. Biomasse (Energiepflanzen, Gülle) als Energieträger ist CO 2 -neutral, da beim Verbrauch nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie die Pflanzen in ihrer Wachstumsphase aufgenommen haben.

UMWELTAUSWIRKUNGEN TRETEN AUF Die Gewinnung von erneuerbaren Energien wirft leider auch Schattenseiten auf. Baut man beispielsweise Staumauern, sind massive Eingriffe in die Umwelt unumgänglich. Das beweist die Realisation des DreiSchluchten-Damms in China. Mehr als eine

Million Menschen mussten umgesiedelt werden. Bei Stauseeprojekten besteht die Gefahr von Veränderungen im Oekosystem, da riesige Flächen geflutet werden und in die saisonale Wasserstandschwankungen der Flüsse eingegriffen wird. Auch Windparks geraten in die Kritik einiger Landschaftsschützer. An gewissen Standorten stellen die Windmühlen eine Gefahr für Vögel und Fledermäuse dar. Bei der Verbrennung von Biomasse (Holz) entstehen Schadstoffe wie Stickoxide und Schwefeldioxid. Treten diese ungefiltert in die Luft, gelten sie als erhebliche Quelle für Feinstaub. Der neue Trend heisst Biodiesel. Biodiesel wird aus Palmöl gewonnen. Um möglichst viel Palmöl anzubauen, roden Landwirte tropische Regenwälder, in denen grosse Mengen CO2 gespeichert sind. So werden jährlich riesige Flächen Regenwald in Palmenplantagen umgewandelt. Wählt man die falsche Anbaumethode, verödet die Fläche für immer.

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RUBRIK

MEHR ERNEUERBARES GAS DANK BIOLOGISCHER METHANISIERUNG Die Gasversorgung der Schweiz fusst gegenwärtig noch schwergewichtig auf Erdgas. Um die Schweizer Klimaziele zu erreichen, muss der fossile Energieträger durch erneuerbares Gas abgelöst werden. Ein Schritt in diese Richtung: Dank einer Erweiterung – der Methanisierung von CO2 und Wasserstoff – lässt sich die Produktionsleistung von Biogas-Anlagen markant erhöhen. Eine Machbarkeitsstudie des Aargauer Energieversorgers Eniwa AG erläutert die ökologischen Vorzüge dieses Verfahrens bei kleinen und mittelgrossen Anlagen ebenso wie die ökonomischem Erfolgsbedingungen. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

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ie Eniwa AG mit Sitz im aargauischen Buchs versorgt rund um Aarau mehr als 100'000 Kundinnen und Kunden in rund 30 Gemeinden mit Energie, Wasser und Glasfaserverbindungen. Rund die Hälfte der Energie liefert Eniwa in Form von Gas. Der Grossteil ist heute noch fossiler Herkunft (‹Erdgas›), acht Prozent stammen aus erneuerbaren Substraten (‹Biomethan›). Ein wichtiger Lieferant für das erneuerbare Gas ist die BiogasAnlage ‹Swiss Farmer Power› in Inwil (LU), an welcher Eniwa beteiligt ist. Ein Teil des Bedarfs wird durch Importe gedeckt. Die Netto-Null-Strategie des Bundesrats stellt Eniwa und andere Schweizer Gasversorgungsunternehmen vor gewaltige Herausforderungen. «Im Jahr 2050 werden wir nur noch klimaneutrales Gas liefern. Wir müssen die inländische Produktion massiv ausbauen. Zusätzlich wird es auch Importe

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von erneuerbarem Gas brauchen», so Samuel Pfaffen, Leiter Unternehmensentwicklung bei Eniwa. Während der Gasabsatz aufgrund der Substitution der Wärmeerzeugung durch Fernwärme und Wärmepumpen insgesamt zurückgehen wird, nimmt der erneuerbare Anteil zu. Eniwa steht also vor der Aufgabe, in den kommenden Jahren deutlich mehr erneuerbares Gas zu beschaffen.

CO2 WIEDERVERWENDEN, KREISLÄUFE SCHLIESSEN Erneuerbares Gas wird heute in landwirtschaftlichen und industriellen Biogas-Anlagen (unter anderem bei Abwasserreinigungsanlagen) durch Vergärung von organischen Stoffen erzeugt. In vielen Fällen wird das dabei entstehende Rohbiogas in einem Blockheizwerk in Strom und Wärme umgewandelt. Ist ein Netzanschluss vorhanden, kann das Gas auch eingespeist wer-

den. Hierfür muss das im Rohbiogas enthaltene Kohlendioxid vorgängig abgetrennt werden. Übrig bleibt der Energieträger Methan (CH4), der mit Erdgas identisch ist, aber als ‹Biomethan› bezeichnet wird, da er auf organischen Substraten basiert. Die Abtrennung von CO2 aus dem Rohbiogas und die Abgabe in die Atmosphäre ist klimapolitisch nicht sinnvoll. Eine Alternative besteht darin, das CO2 durch Beigabe von (erneuerbarem) Wasserstoff (H2) zu erneuerbarem Gas zu ‹veredeln›. Pilotanlagen im Hybridwerk in Solothurn und bei der Zürcher Kläranlage Werdhölzli haben die Tauglichkeit dieses Verfahrens grundsätzlich bestätigt (vgl. BFE-Fach­ artikel ‹Alles nutzen, was im Klärgas steckt›, abrufbar unter www.pubdb.bfe. admin.ch/de/publication/download/8736). Im Winter  2021 / 22 wird die Technologie beim Limmataler Regiowerk Limeco in


GASWIRTSCHAFT Dietikon (ZH) erstmals im industriellen Massstab zum Einsatz kommen.

ENIWA-PROJEKT IN REINACH Eniwa ist am Limeco-Projekt beteiligt – und möchte die Technologie zur Methanisierung von CO2 aus Rohbiogas nun möglicherweise auch selber zur Umrüstung ihrer bestehenden Biogas-Anlage bei der ARA in Reinach (AG) nutzen. Dieser Zielsetzung dient eine vor kurzem abgeschlossene Machbarkeitsstudie unter dem Namen ‹BioBooster›, die vom Bundesamt für Energie finanziell unterstützt wurde. Die Biogas-Anlage in Reinach erzeugt aktuell 2.6 GWh Biomethan pro Jahr. Wird das im Rohbiogas enthaltene CO2 methanisiert, wären es künftig 4.3 GWh. Der Zuwachs würde grob geschätzt für die Versorgung von 85 Vier-Personen-Haushalten im Einfamilienhaus reichen und entspräche rund 5 Prozent der Menge, die Eniwa heute an Biomethan liefert. Wenn sich das Verfahren bewährt, soll es zudem in der zukünftigen Biogas-Anlage in der Telli in Aarau in grösserem Massstab zum Einsatz kommen. Die Studie mit Beteiligung der Ostschweizer Fachhochschule (OST) und der Firma microbEnergy Gmbh (Schwandorf / D) hat die Machbarkeit der Methanisierung bestätigt. Im vorliegenden Fall wird die biologische Methanisierung mittels Mikroorganismen (Archaeen) genutzt (vgl. Textbox). Ein Labortest mit Klärschlamm der ARA Reinach war erfolgreich. Erstaunlich dabei: Die Methanisierung durch Mikroorganismen kann auch nach langen Stillstandszeiten innert Minuten von Null auf volle Leistung hochgefahren werden. «Die Anlage arbeitet damit sehr flexibel», betont Samuel Pfaffen. Diese Flexibilität macht es möglich, den für die Methanisierung

benötigten Wasserstoff dann zu produzieren, wenn ‹überschüssiger› Wind- oder Solarstrom zur Verfügung steht. So entsteht erneuerbares Gas, das ins Gasnetz eingespeist werden kann und dort fossiles Gas substituiert. «Power-to-Gas ist eine hoffnungsvolle Technologie zur Schliessung der Winterlücke», sagt Pfaffen.

HOHE KOSTEN Ob Eniwa das Projekt in Reinach realisiert, ist noch offen. Grund sind die hohen Kosten. Eniwa verkauft das Biomethan aktuell mit einem Aufpreis von sieben Rappen / kWh. Biomethan aus einheimischer Produktion darf laut Pfaffen zwar etwas mehr kosten als importiertes Biomethan, muss aber bezahlbar bleiben. Wegen des hohen Einkaufspreises von erneuerbarem Wasser-

stoff (aktuell circa 20 Rappen / kWh), liegen die Gestehungskosten für Biomethan aus der Reinacher Kleinanlage im günstigsten der untersuchten Szenarien bei 25 Rappen / kWh, also etwa doppelt so hoch wie der Zielpreis von Eniwa, der bei circa 12 Rappen / kWh liegt. Die Preiskalkulation im ‹BioBooster›-Projekt ist eine Momentaufnahme und bezieht sich auf Methanisierungsanlagen kleiner und mittlerer Grösse (unter 300 Nm3 Rohbiogas pro Stunde). Bei grösseren Anlagen sind tiefere Gestehungspreise möglich. Der entscheidende Faktor für die Wirtschaftlichkeit der Methanisierung – so eine weitere Erkenntnis des Projekts – ist der Marktpreis für erneuerbaren Wasserstoff. Dieser könnte in Zukunft dank grösserer

BIOLOGISCHE METHANISIERUNG Seit 2015 wird bei der Abwasserreinigungsanlage (ARA) im aargauischen Reinach Biomethan ins Gasnetz eingespeist (circa 25 Nm3/h). Ausgangsstoff ist das im Faulturm der ARA erzeugte Rohbiogas. Dieses Rohgas besteht im wesentlichen aus Methan (circa 60 Prozent und CO2 (circa 40 Prozent). Damit das Biomethan ins Netz eingespeist werden kann, wird das Rohbiogas durch einen Membran-Filter (physikalischer Filter) der Schweizer Firma Apex geleitet (vgl. BFE-Fachartikel ‹Biogas-Veredelung im kleinen Massstab, abrufbar unter www.pubdb.bfe.admin.ch/ de/publication/download/9813). Alternative Verfahren zur Entfernung des CO2 sind die chemische Absorption (Aminwäsche), die Druckwechseladsorption, die Druckwasserwäsche, die physikalische Absorption und kryogene Verfahren. Bisher wird das abgeschiedene CO2 an die Atmosphäre abgegeben. Dank der biologischen Methanisierung kann das Kohlendioxid zusammen mit erneuerbarem Wasserstoff ebenfalls in erneuerbares Gas (und Wasser) umgesetzt werden. Dies geschieht über einen Stoffwechselprozess in Mikroorganismen (Archaeen), der bei einem Druck von neun bar und einer Temperatur von 65 Grad Celsius abläuft. Das hierbei entstehende Methan hat eine Reinheit von über 96 Prozent und erfüllt damit die Voraussetzung zur Einleitung ins Erdgasnetz. Es gibt alternative Methanisierungsverfahren, die laut Pfaffen aber noch tiefere Technologiereifegrade aufweisen. BV

Energiebilanz der biologischen Methanisierung, wie sie in der Machbarkeitsstudie für die Produktion von erneuerbarem Gas (auch als ‹synthetisches Methan› bezeichnet) bei der ARA Reinach erstellt wurde. Die biologische Methanisierung für sich genommen hat laut BioBooster-Schlussbericht einen berechneten Wirkungsgrad von 69 Prozent. Wird zudem die bei der Methanisierung entstehende Wärme genutzt, liegt der Wirkungsgrad noch höher.

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© microbEnergy

RUBRIK

Die deutsche Firma microbEnergy hat mit Klärschlamm aus der ARA Reinach Laborversuche durchgeführt. Sie konnte zeigen, dass dieses Substrat für die biologische Methanisierung geeignet ist.

­ lektrolyse-Anlagen und günstigerem WindE und Solarstrom auf das Niveau von nichterneuerbarem Wasserstoff (heute im Bereich von fünf bis neun Rappen / kWh) sinken. «Dieser günstige Wasserstoff wird dann grösstenteils importiert werden, da in der Schweiz auf absehbare Zeit zu wenige Betriebsstunden mit ‹überschüssigem Strom› zur Verfügung stehen, um Elektrolyseure wirtschaftlich zu betreiben», sagt Pfaffen.

HINWEISE Der Schlussbericht zum Forschungsprojekt ‹Bioboost – Flexibler Biogas-Booster› ist abrufbar unter: www.aramis.admin.ch/ Texte/?ProjectID=45241 Auskünfte zum Projekt erteilt Dr. Sandra Hermle (sandra.hermle@bfe.admin.ch), Leiterin des BFE-Forschungsprogramms Bioenergie. Visualisierung der Anlage zur biologischen Methanisierung, wie sie in der Machbarkeitsstudie für die ARA Reinach entworfen wurde: der Bioreaktor (grau) wird links flankiert vom Aktivkohle-Filter, rechts vom Wärmetauscher mit Kompressoren. Der Container ganz rechts dient der Speicherung von Additiven.

Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Bioenergie finden Sie unter: www.bfe.admin.ch/ec-bioenergie.

AquaPower

Zu 100 % klimaneutral Uniper ist einer der größten Betreiber von Wasserkraftwerken in Europa. Mit AquaPower bietet Uniper Schweizer Stadtwerken sowie Industriekunden grüne und garantiert CO2-freie Stromlieferungen.

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GASWIRTSCHAFT

Power-to-Gas-Anlage in Falkenhagen (Sachsen, Deutschland)

DEKARBONISIERUNG VERLANGT WEITERENTWICKLUNG DES SCHWEIZER GASMARKTS Bis 2030 sollen in der Schweiz die CO2-Emissionen um 30 % gesenkt werden. Das Ziel ist klar. Doch der Einsatz der unterschiedlichen Instrumente, mit denen man den Markt grüner stellen kann, bedarf der Justierung. Ein Baustein ist die Weiterentwicklung des Gasmarktes: Die Schweizer Gasindustrie will bis 2030 einen 30%igen Anteil des auf dem Schweizer Wärmemarkt eingesetzten Erdgases durch «grüne Gase», wie Bioerdgas und Wasserstoff, ersetzen.

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RUBRIK

U

niper ist in Deutschland Vorreiter in Sachen Power-to-Gas-Technologie und kennt schon heute die Wasserstoff-Wertschöpfungskette aus der praktischen Anwendung. Doch die bisher errichteten Elektrolyseanlagen sind nur ein Anfang. Weitere Projekte werden vorangetrieben und bahnen den Weg für die Zukunft. So kooperiert Uniper etwa mit dem Hafenbetrieb Rotterdam bei der Produktion grünen Wasserstoffs und baut in Wilhelmshaven an der deutschen Nordseeküste einen zentralen Hub für klima­freundlichen Wasserstoff. Wie ernst es Uniper mit dem Vorantreiben der Entwicklung von grün erzeugtem Wasserstoff als Energieträger ist, zeigen auch die Pläne des Unternehmens bis 2025 ein  Gigawatt an Solar- und Windenergie aufzubauen und weitere drei Gigawatt in den dann folgenden Jahren. Damit legt Uniper unter anderem die Basis, um auch beim grünen Wasserstoff zu wachsen und diesen perspektivisch ihren Kunden zu wettbewerbsfähigen Preisen anbieten zu können. Dabei strebt Uniper auch Koope-

rationen mit Schweizer Partnern in Sachen Wasserstoffproduktion an: Gemeinsame Projekte werden initiiert, durch die sich zum einen die Verfügbarkeit von Wasserstoff erhöht und durch die zum anderen die Projektpartner an Original-Produktionspreisen partizipieren können.

BIOERDGAS EIN BAUSTEIN ZUR UMSETZUNG DER SCHWEIZER ENERGIESTRATEGIE Bereits heute ist Bioerdgas eine Möglichkeit mit viel Potenzial für die Grünstellung der Gasversorgung in der Schweiz. Als erneuerbarer und CO2-armer Energie­ träger liegen seine grossen Stärken vor allem in den Synergien mit anderen Bereichen, wie der Landwirtschaft oder der Abfallverwertung. Letztere rückt als Grundstoff immer stärker in den Fokus: Denn anstatt Abfälle zu verbrennen, könnte man diese in Biogas und weiter veredelt in Bioerdgas umwandeln. Weitere Pluspunkte von Bioerdgas sind sein im Vergleich zum herkömmlichen

Erdgas über die gesamte Produktionsund Verbrauchskette deutlich geringerer Emissionswert sowie seine Flexibilität bei der Bereitstellung. So kann Bioerdgas nicht nur einen signifikanten Beitrag zur Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele, sondern auch zur Versorgungssicherheit der Schweiz leisten.

EUROPÄISCHE BIOERDGASZERTIFIKATE EINE PRAKTISCHE LÖSUNG Auch wenn die Produktion von Bioerdgas in der Schweiz in den letzten Jahren stetig zugenommen hat, so ist das Potenzial doch beschränkt. Es wird auf eine Kapazität von maximal 5.7 TWh / a geschätzt. Der heutige Erdgasverbrauch der Schweiz wird daher nicht vollständig mit einheimischem Bioerdgas gedeckt werden können. Um dennoch den Einsatz von Erdgas zunehmend durch «grüne Gase» zu ersetzen, bietet es sich an, auf den Import ausländischer Bioerdgaszertifikate zurückzugreifen. Diese müssen allerdings den strengen Schweizer Standards und Regularien entsprechen. Dies kann Uniper gewährleisten: Bereits heute stammen 25 Prozent der Schweizer Importe deutscher Bioerdgaszertifikate von Uniper. Und Tendenz steigend. Das Unternehmen arbeitet dabei eng mit ihren Schweizer Partnern zusammen. Ziel ist es, gemeinsame Dekarbonisierungspläne zu entwickeln und umzusetzen sowie eine zunehmende Versorgung mit «grünen Gasen», wie etwa aus biogenen Abfällen gewonnenem Bioerdgas aus deutschen und anderen europäischen Produktionsanlagen, zu ermöglichen. Bioerdgas und Wasserstoff – zwei Gase deren Bedeutung in den nächsten Jahren weiterwachsen wird. Und auch wenn der flächendeckende Einsatz teilweise noch Zukunftsmusik ist, so werden die Weichen doch bereits heute gestellt.

KONTAKT Uniper Energy Sales Holzstrasse 6 D-40221 Düsseldorf Tel. +49 (0) 211 97 2690 25 solution@uniper.energy www.uniper.energy

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RUBRIK

Adsorptionsprozesse spielen in der Industrie seit langem eine wichtige Rolle. Ein jüngeres Anwendungsbeispiel ist das Verfahren zur CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre, wie es die Zürcher Firma Climeworks anbietet.

AKTIVKOHLE UND CO. EFFIZIENT NUTZEN Die Extraktion von Gasmolekülen aus einem Gasgemisch und deren Anlagerung an einem Feststoff ist ein Prozess, der in vielen industriellen Verfahren eine wichtige Rolle spielt. Für diese Adsorptionsprozesse werden heute in vielen Fällen technische Systeme eingesetzt, die für ihre Aufgabe überdimensioniert sind. Das führt zu einem unnötig hohen Verbrauch von Adsorptionsmaterialien, Investitionsmitteln und Energie. Um dies zu vermeiden, hat ein Forscherteam der Hochschule Luzern ein Modell und einen zugehörigen Leitfaden entwickelt. Sie helfen Verfahrensingenieuren, Anlagen etwa zur Gasreinigung und Gasgewinnung bedarfsgerecht zu dimensionieren. Das energetische Einsparpotenzial veranschlagen die Wissenschaftler auf 25 bis 30 Prozent. von Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

S

Schematische Darstellung eines Adsorptionsprozesses aus der Gasphase: Das Gasgemisch besteht aus zwei Molekülarten (helle und dunkle Kugeln). Das eine Molekül wird von den Oberflächenstrukturen des Adsorbens aufgenommen.

ei es die Reinigung der Luft eines Lackierwerks von Lösungsmitteln, sei es die Trocknung von Gasgemischen im Werk eines KryoflüssigkeitenHerstellers, sei es die Entfernung von Ammoniak aus der Luft eines Viehzuchtbetriebs: In diesen und vielen weiteren Prozessen wird aus einem Gasgemisch ein Stoff mittels Adsorption entfernt. Der Stoff lagert sich dabei an einen Feststoff (Adsorbens) an und wird später von diesem in konzentrierter Form abgetrennt und entsorgt beziehungsweise weiterverwendet. Nicht nur in der Industrie leisten Adsorptionsverfahren wertvolle Dienste, sondern auch in der Gebäudetechnik: In Klimaanlagen wird das Verfahren eingesetzt, um die Luft zu entfeuchten und Geruchsstoffe zu entfernen. Ähnlich in

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GASWIRTSCHAFT der Dunstabzugshaube: Hier bindet ein Aktivkohlefilter die Küchengerüche. Adsorptionsprozesse haben ein breites Einsatzfeld in der chemischen Industrie, etwa bei der Trennung von Gasgemischen in Raffinerien oder der Gewinnung von Stickstoff und Sauerstoff, aber auch in der Lebensmittelindustrie. Von grosser Bedeutung ist die Adsorption von Gasen auch in der Umwelt- und Energietechnik. Ein Beispiel ist die Abtrennung von CO2 zur Veredelung von Rohbiogas oder die Entfernung von Dioxinen oder Quecksilber aus Abgasen. Ein relativ neues Verfahren ist die Abscheidung von CO2 aus der Luft, um so dem Klimawandel entgegenzuwirken. Das hierbei gewonnene Kohlendioxid wird beispielsweise von der Chemischen Industrie anstelle von «technischem CO2» eingesetzt, das bisher eigens produziert werden musste.

ANLAGEN RICHTIG DIMENSIONIEREN Obwohl Adsorber in der Industrie seit langem weit verbreitet sind, besteht bei ihrem Einsatz häufig ein erhebliches Verbesserungspotenzial. «Heute werden oft Adsorber eingesetzt, die für ihre Aufgabe überdimensioniert sind und sehr hohe Sicherheitsmargen aufweisen. Das verursacht nicht nur übermässige Investitionskosten, sondern verschlingt im Betrieb auch unnötig viel Energie», sagt Prof. Mirko Kleingries, ausgebildeter Maschinenbauer mit Industrieerfahrung, der heute das Kompetenzzentrum «Thermische Energiesysteme und Verfahrenstechnik» an der Hochschule Luzern – Technik & Architektur leitet. Kleingries ist Teil eines HSLU-Forscherteams, das seit Jahren Sorptionsprozesse mit Blick auf ihre Anwendungs- und Optimierungsmöglichkeiten untersucht. So entstand bereits in den Jahren 2014 – 16 die vom BFE geförderte Studie «Technische Sorptionsprozesse für energetische Anwendungen» (TSEA). Die Untersuchung fand bei Sorptionsprozessen ein erhebliches energetisches Sparpotenzial, das zu den Einsparungen der Energiestrategie 2050 im Bereich Industrielle Prozesse beitragen kann.

LEITFADEN ERLAUBT STRUKTURIERTE PLANUNG Vor diesem Hintergrund haben die Forscher um Mirko Kleingries in den vergangenen Jahren nach Wegen gesucht, dieses

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Schematische Darstellung eines Adsorptionsrotors, der in einem Industriewerk unerwünschte Duftstoffe aus der Abluft entfernt: Der Rotor besteht aus einem Zylinder (hier vereinfacht als grün-rot-blaues Rechteck dargestellt), der von einem Motor (M) in Drehung versetzt wird. Der Rotor ist an der Oberfläche mit einer wabenförmigen Struktur versehen. Diese Struktur nimmt die in der Abluft enthaltenen Duftstoff-Moleküle auf. In einem zweiten Teilprozess werden die angelagerten Duftstoff-Moleküle vom Rotor abgeschieden und entsorgt; die Abscheidung gelingt, indem der Rotor mit Desorptionsluft (hier bestehend aus einem heissen Luftstrom) sowie Kühlluft durchströmt wird.

I

Aufgabenstellung

Übersicht über die Aufgabenstellung schaffen

II

Ist-Analyse

Übersicht über die bestehende Infrastruktur schaffen, Prozessrandbedingungen erfassen, verfügbare Energien (Elektrizität, Abwärme etc.) erfassen

III

Zielfunktionen

Definition einer oder mehrerer gewichteter Zielfunktionen

IV

Sorbensauswahl

Auswahl des Sorbens auf Basis von Literatur, Herstellerangaben, Auslegungsrichtlinien

V

Prozessdefinition

Definition der Prozessführung, Adsorberbauart, Desorptionsverfahren etc.

VI

Modellerstellung

Erstellen eines mathematischen Modells, vorzugsweise mit 1D-Basismodul aus SYSKON

VII

Modellvalidierung

Modellvalidierung anhand eines Referenzfalls, ggf. Durchführen von experimentellen Untersuchungen

VIII

Sensitivitätsanalyse

Bestimmen der einflussreichen Parameter mithilfe einer automatisierten Sensitivitätsanalyse

IX

Optimierung

Durchführen von Parameterstudien, um Zielkonflikte bestmöglich zu lösen

X

Feinauslegung

Feinauslegung der Anlage, wiederum möglich mit 1D-Basismodul

Um Adsorptionsprozesse aus der Gasphase optimal auszulegen, haben die HSLU-Forscher einen Leitfaden mit zehn Schritten entwickelt.


GASWIRTSCHAFT

Diese Grafik veranschaulicht drei wichtige Parameter einer Gasreinigung mittels Adsorption. Aus der Darstellung können Fachleute beispielsweise ablesen, dass der Rotordurchmesser in diesem Beispiel möglichst gross und die Zyklusdauer möglichst kurz gewählt werden muss, um einen hohen energetischen Trennwirkungsgrad zu erreichen. Die gewünschten Zielsetzungen können durch geeignete mathematische Vorgehensweisen (Pareto-Optimierung) erreicht werden.

Einsparpotenzial zu realisieren. Im BFEProjekt SYSKON entwickelten sie ein mathematisch-physikalisches Modell zur Beschreibung von Adsorptionsprozessen, bei denen aus einem Gasgemisch ein Stoff an einem Festkörper angelagert wird. Im jüngsten Projekt mit dem Namen EESP (für: «Empfehlungen zum Energieeffizienten Einsatz von Adsorptionsprozessen aus der Gasphase») entwickelten sie einen Leitfaden, mit dem Chemie- und Verfahrensingenieure Adsorptionsanlagen planen und korrekt dimensionieren können. Die Auslegung von Adsorptionsprozessen ist komplex, da eine Vielzahl von Einflussgrössen zu berücksichtigen ist. «Wir wollen mit unserem Leitfaden eine strukturierte

Vorgehensweise anbieten, um eine optimale Konzeption von Anlagen zu ermöglichen», sagt Kleingries. Der Leitfaden umfasst zehn Schritte. Dazu gehört die Festlegung der (zum Beispiel ökonomischen oder energetischen) Ziele, die mit dem jeweiligen Adsorptionsprozess erreicht werden sollen, aber auch aufeinander aufbauende Schritte zur technischen Umsetzung (vgl. Textbox 1).

ROBUST UND AUSREICHEND GENAU Ein zentraler Schritt besteht in der Erstellung eines mathematisch-physikalischen Modells, das den Adsorptionsprozess quantitativ beschreibt. Hierfür kann ein Software-Werkzeug herangezogen wer-

den, das die Wissenschaftler im Vorläuferprojekt SYSKON entwickelt hatten. «Das Modell erfasst alle relevanten Wechselwirkungen des Adsorptionsprozesses ausreichend genau, zugleich ist das Modell schnell und robust», sagt Prof. Dr. Ulf Christian Müller, der am HSLU-Kompetenzzentrum im Bereich Fluidmechanik und Thermodynamik unterrichtet. «Gegenüber auf dem Markt verfügbaren Tools, die oft sehr ausgefeilt und unflexibel sind, lässt sich unser Werkzeug dank seines modularen Aufbaus mit relativ wenig Aufwand auf eine grosse Palette von Anwendungsfällen anpassen», so Müller. Das Modell kann nach der Validierung für die Sensitivitätsanalyse und die

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GASWIRTSCHAFT Optimierung des vorliegenden Adsorptionsprozesses herangezogen werden. Einzig für die Feinauslegung der Anlage, dem letzten der zehn Schritte des Leitfadens, ist das Modell nicht konzipiert. «Wer unseren Leitfaden befolgt, vermeidet eine Überdimensionierung seiner Adsorptionsanlage und entgeht so einer Gefahr, wie wir sie in der Praxis oft beobachtet haben», sagt Müller. Gestützt auf zwei praxisnahe Beispiele schätzt Müller die energetischen Einsparungen durch korrekte Dimensionierung auf 25 bis 30 Prozent. Dass solche Effizienzsteigerungen auch praktisch umsetzbar sind, wollen die Wissenschaftler der HSLU künftig mit Anwendungen ihres Modellierungs-Werkzeugs in der industriellen Praxis zeigen.

HINWEISE Der Schlussbericht zum Projekt «Empfehlungen zum Energieeffizienten Einsatz von Adsorptionsprozessen aus der Gasphase» (EESP) sowie der «Leitfaden zur systematischen Auslegung technischer Adsorptionsprozesse aus der Gasphase» sind abrufbar unter: www.aramis.admin.ch/­ Texte/?ProjectID=47440. Der Schlussbericht zum Projekt «Systematische Konzipierung industrieller Ad- und Desorptionsprozesse» (SYSKON), in dem das Modell entwickelt wurde, ist abrufbar unter: www.aramis. admin.ch/Texte/?ProjectID=40680. Eine Vorstudie rund um Sorptionsprozesse unter dem Namen «Technische Sorptionsprozesse für energetische Anwendungen» (TSEA) ist abrufbar unter: www.aramis. admin.ch/Texte/?ProjectID=35930. Unterstützung bei der Implementierung eines industriellen Adsorptionsprozesses mithilfe der im Haupttext genannten Software leisten Prof. Dr. Mirko Kleingries (mirko. kleingries@hslu.ch), Leiter des Kompetenzzentrums ‹Thermische Energiesysteme und Verfahrenstechnik› sowie Prof. Dr. Ulf Christian Müller (ulfchristian.mueller@hslu. ch), Dozent am Kompetenzzentrum «Fluidmechanik und numerische Methoden». Auskünfte zu den Forschungsprojekten erteilt Dr. Carina Alles (carina.alles@bfe. admin.ch), Leiterin des BFE-Forschungsprogramms Industrielle Prozesse. Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Industrielle Prozesse finden Sie unter www.bfe.admin.ch/ec-prozesse.

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IN ZEHN SCHRITTEN ZUM ZIEL Der von Forschern der Hochschule Luzern erarbeitete Leitfaden ermöglicht ein systematisches Vorgehen zur Auslegung von Adsorptionsprozessen aus der Gasphase. Die zehn Schritte sind nachfolgend in Stichworten wiedergegeben: > Aufgabenstellung: Die Kernaufgabe des Prozesses wird definiert. > Ist-Analyse: Alle verfügbaren Prozessdaten (wie Temperaturniveaus, Gasvolumenströme, Drücke und Umgebungsbedingungen) werden zusammen­ getragen, Parameter der Prozessführung bestimmt und die für die Anlage verfügbaren Räumlichkeiten abgeklärt. Ein Augenmerk richtet sich auf die verfügbaren Energien (Abwärme, Prozessdampf usw.). > Zielfunktionen: Festlegung der Ziele, die mit dem Adsorptionsprozess erreicht werden sollen (z. B. tiefe Prozesskosten, geringer Energieverbrauch). > Sorbensauswahl: Festlegung des Adsorbens, das die vorliegende Anwendung optimal erfüllt (unter Beizug der Gleichgewichts- und Kinetikdaten, wobei deren Genauigkeit von elementarer Wichtigkeit ist). > Prozessdefinition: Festlegung der Prozessführung und der Bauart der Adsorptionseinrichtung einschliesslich des zugehörigen Desorptionsprozesses (beispielsweise mittels Temperaturwechsel- und / oder Druckwechsel-Desorption). > Modellerstellung: Erstellung eines mathematisch-physikalischen Modells zur Beschreibung des Adsorptionsprozesses, wofür die Forscher der Hochschule Luzern ein Basismodell in der Modellierungssprache Modelica entwickelt haben. Durch Kombination mehrerer Basismodule lässt sich eine Vielzahl von Adsorberarten modellieren. > Modellvalidierung: Das Modell wird validiert, dies mit Referenzfällen aus der Literatur mit angepassten Randbedingungen oder unter Verwendung von Messdaten. Wichtige Kenngrössen betreffen Prozessgleichgewicht und -kinetik, Stoff- und Wärmeübertragung. > Sensitivitätsanalyse: Alle Parameter der Anlage werden variiert und die möglichen Betriebspunkte in einem Haupteffektdiagramm und einem Wechselwirkungs­ diagramm dargestellt. Auf diesem Weg werden die Parameter mit dem grössten Einfluss auf die Zielfunktion(en) und deren Wechselwirkung ermittelt («Design of Experiments» / DoE). > Optimierung: Auf der Grundlage des vorherigen Schrittes wird unter Einbezug mathematischer Methoden bestimmt, wie die Zielfunktion(en) am besten erreicht werden kann (können). > Feinauslegung: Der abschliessende Schritt ist die Feinauslegung der Adsorptionsanlage (die oben erwähnte Modelica-Software ist nicht für die Feinauslegung der Anlage konzipiert). Mit dem Leitfaden und dem Software-Tool stehen die zwei zentralen Werkzeuge für den praktischen Einsatz bereit. Das Tool ist für die beiden mit Abstand wichtigsten Adsorbertypen – Festbett- und Rotoradsorber – getestet und validiert. BV

DIE QUAL DER WAHL Um bestimmte Stoffe aus einem Gasgemisch zu adsorbieren, stehen heute abertausende Adsorptions­m aterialien («Adsorbentien» ) zur Verfügung. Diese lassen sich nach ihren Grundstoffen gruppieren in kohlenstoffhaltige Adsorbentien (z. B. Aktivkohle), oxidische Adsorbentien zum Beispiel Zeolithe oder Silicagel) und Polymeradsorbentien. All diese Adsorptionsmaterialien haben unterschiedliche Eigenschaften und werden für unterschiedliche Zwecke eingesetzt.  »,,

Neben der grossen Verbreitung in industriellen Prozessen kommen Adsorptionsmaterialien auch in Haushalten zum Einsatz. So nutzen Dampfabzugshauben in Küchen in der Regel Aktivkohle, um unerwünschte Düfte aus der Abluft zu entfernen. Ein anderer Anwendungsfall sind Päckchen mit kleinen Kügelchen, wie sie oft Verpackungen beigelegt sind. Die Silicagel-Kügelchen sorgen für die Trocknung der Luft und verhindern so die Beeinträchtigung der verpackten Waren durch Feuchtigkeit. BV


RUBRIK

Zwei wichtige Anwendungsfelder der Adsorptionsprozesse sind die Reinigung von unerwünschten Gasen aus Gasgemischen und die Gewinnung eines Stoffs aus einem Gasgemisch. Die Grafiken zeigen die Energieaufteilung für Beispiele zu den beiden Prozesstypen: In Fall der Gasreinigung entfallen rund drei Viertel der Energie auf die Stromversorgung des Ventilators, der das Gasgemisch durch den Adsorber befördert. Rund ein Viertel der Energie wird für die Erhitzung der Desorptionsluft benötigt, welche die am Adsorber anhaftenden Stoffmoleküle löst. Ganz anders verteilt sich der Energiebedarf beim Beispiel aus der Produktgewinnung: Hier wird viel Wärmeenergie für die Produktion von Heizwasser und Dampf benötigt, nur knapp ein Viertel für den elektrischen Antrieb des Ventilators. Die Unterschiede beim Energiebedarf haben zur Folge, dass beide Anwendungen unterschiedliche Effizienzmassnahmen erfordern.

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© TBD (MDZ)

RUBRIK

DIE ANLEITUNG ZUM KLIMAGEBÄUDE Unser Gebäudepark hat ein riesiges Potenzial, das Wohnen und Arbeiten klimafreundlicher zu gestalten. Eine Minergie-Zertifizierung bietet einen erprobten und staatlich geförderten Weg, diesen Klimaschutz im Alltag zu praktizieren.

G

ebäude haben einen grossen Hebel, die Energiestrategie voranzutreiben. Damit dieser Hebel auch wirkt, braucht es einerseits einfache und massentaugliche Lösungen für die Planung, den Bau und den Betrieb von Gebäuden. Andererseits sollen klima­freundliche Gebäude weiterhin mit dem heute verlangten Komfort ausgestattet sein. Das Label Minergie-A bietet Lösungen für Gebäude mit deutlich kleinerem CO2-Ausstoss als dies das Gesetz vorschreibt. Gleichzeitig profitieren die Bewohnenden von mehr Komfort dank stetiger Frischluftzufuhr und einem ausgeklügelten Schutz vor der zunehmenden Sommerhitze.

MASSENTAUGLICH DANK EFFIZIENZ UND BEHAGLICHKEIT «Der Standard Minergie-A-ECO ist heute das wirksamste Klimagebäude, das wir

bauen können», sagt der Minergie-­ Geschäfts­leiter Andreas Meyer Primavesi und fügt an: «Ein Minergie-A-Gebäude verbraucht nur so viel Energie, wie es selbst produzieren kann». In einem Minergie-A-Gebäude zu wohnen oder zu arbeiten, verbessert aber nicht nur den CO2-Fuss­abdruck, es lebt sich auch komfortabler. Im Sommer wie im Winter bewegt sich die Innentemperatur im idealen Bereich und die Luft ist stets frisch. Wer einen Schritt weitergehen will, baut nach dem Zusatz ECO. Dies garantiert, dass nur Systeme und Materialien zum Einsatz kommen, die mit nachhaltigem Bauen vereinbar sind. Zudem wird sichergestellt, dass auch während des Baus möglichst wenig CO2 ausgestossen wird. Die Tatsache, dass es bereits über 1 000  nach Minergie-A zertifizierte Gebäude in der Schweiz gibt, zeigt, dass

dieser Standard breit anwendbar und ein valables Instrument ist, den grossen Hebel der Gebäude für die Umsetzung der Klima­ziele zu nutzen.

GESUNDE LUFT IM DICHTEN GEBÄUDE Die Minergie-Bauweise kombiniert eine luftdichte, gut gedämmte Gebäudehülle mit erneuerbaren Energien und guter Luft­ qualität. Die dichte Bauweise spart Energie, macht aber einen geregelten Luftaustausch, der konstant für frische Luft sorgt, unabdingbar. Die Lüftung reduziert gesundheitliche Risiken, denn Schadstoffe, Gerüche, CO2 oder Feuchtigkeit in der Raumluft werden abtransportiert und Schimmel wird vermieden. Dies fördert auch die Langlebigkeit der Bausubstanz und spart Geld. Laut BAG treten Feuchtigkeit und Schimmel in der Schweiz in jedem vierten bis fünften Haushalt auf –

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MINERGIE mit hohen Folgekosten im Gesundheitswesen und bei der Schimmelsanierung. Die Corona-Pandemie hat zudem gezeigt, dass ein kontinuierliches Abführen von Aerosolen aus Bürogebäuden und Wohnbauten die Ansteckungsgefahr mit Viren erheblich reduziert.

KLIMAVERTRÄGLICHER HITZESCHUTZ Die grosse Herausforderung besteht darin, den Klimawandel nicht weiter anzukurbeln und die Bewohnenden und Arbeitnehmenden gleichzeitig vor der zunehmenden Sommerhitze zu schützen. Für den Hitzeschutz sind jene Gebäude ideal, die viel Wärme in den Mauern speichern können, einen ausgewogenen Fensteranteil haben und deren Fenster an den richtigen Stellen im richtigen Moment beschattet sind. Eine gut integrierte Kühlung, sei es über Wärmepumpen, Erdsonden oder Klimageräte, ist bei Minergie-A ebenfalls einfach machbar. Zudem spielt eine gute Nachtauskühlung

Minergie auf einen Blick Hochwertig bauen: Minergie ist ein Schweizer Baustandard für neue und modernisierte Gebäude und steht für energieeffizientes Bauen Unbeschwert leben: Alle MinergieGebäude haben eine automatische Lüftung, die kontinuierlich für frische Luft sorgt Sich gut fühlen: Die hochwertig gedämmte Gebäudehülle sorgt für angenehmes Raumklima, geringe Heizkosten und schützt das Klima Individuell planen: Je nach Anforderungen gibt es die Baustandards Minergie, Minergie-P und Minergie-A, den ECO-Zusatz und weitere Zusatzprodukte Nachhaltig denken: MinergieBauten zeichnen sich durch einen sehr geringen Energiebedarf und einen hohen Anteil an erneuerbarer Energie aus Komfortabel wohnen und arbeiten: Hitze, Kälte und Lärm bleiben draussen: Minergiezertifizierte Gebäude bieten eine besonders Behaglichkeit

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über Fenster oder in Kombination mit der Lüftungsanlage eine wichtige Rolle. Der bauliche Hitzeschutz ist dem aktiven Kühlen vorzuziehen. Meist reicht zudem eine leichte Kühlung mittels Erdsonden. Wenn dennoch nötig, darf man auch bei Minergie aktiv kühlen. Stammt der Strom für ein Klimagerät vom eigenen Dach, ist aktiv Kühlen ökologisch verträglich, da gerade dann in der Schweiz genügend erneuerbarer Strom zur Verfügung steht, wenn es heiss und sonnig ist.

DANK INNOVATION ZUM SELBSTVERSORGER Ein energieeffizientes Gebäude muss als Gesamtsystem betrachtet und auch so geplant werden. Es braucht ein gutes Zusammenspiel von Architektur und Gebäudetechnik. Ein Minergie-A-Gebäude hat über das Jahr gesehen eine positive Energie­bilanz. Das bedeutet, dass es seinen Energieverbrauch für Heizung, Warm­ wasser, elektrische Geräte und Beleuch-

tung durch eigens produzierte erneuerbare Energien – meist Photovoltaik  – deckt. Das klappt nur dank einer sehr hohen Effizienz der Gebäudehülle und der Geräte.

BESTAND: MIT PRAGMATISMUS CO2 SPAREN

Für die energetische Ertüchtigung des Gebäudebestands braucht es mehr Kompromisse als im Neubau. Auch hier gibt es aber bewährte Lösungen. Die MinergieSystemerneuerungen sind beispielsweise eine Möglichkeit. Sie kombinieren realistische Vorgaben an die Gebäudehülle mit ganzjährig angenehmem Innenraumklima und weisen eine hervorragende CO2-­ Bilanz auf. Ein rechnerischer Nachweis des Gebäudeenergieverbrauchs ist nicht nötig und die Nachrüstung einer einfachen Grundlüftung ist bei Sanierungen immer machbar. Die Minergie Systemerneuerung bietet Planern und Bauherrschaften einfache und dennoch individuelle Lösungen. Eine


der fünf Systemerneuerungen passt zu jedem Gebäude. Zertifizierungen von Modernisierungen bei Nicht-Wohnbauten sowie die Baustandards Minergie-P und Minergie-A können mittels klassischem Zertifizierungsweg erreicht werden.

KNACKNUSS WINTERSTROM Die Saisonalität von Stromproduktion und -bedarf wird in den nächsten Jahrzehnten an Bedeutung gewinnen: Im Winter ist erneuerbare, saubere Energie für die vielen zusätzlich installierten Wärmepumpen ein knappes Gut. Im Sommer ist Strom dank Photovoltaik zeitweise im Überschuss vorhanden. Wir müssen daher den Fokus ändern und vermehrt saisonal denken.

Technologie

Sichere, einfache, effiziente Hydraulik für Heiz- und Kühlanlagen

Minergie-Gebäude sind darum im Winter besonders energieeffizient, zum Beispiel mit der gut gedämmten Gebäudehülle oder der Wärmerückgewinnung aus der Abluft. Im Sommer wird, wenn möglich, die Überschussproduktion für den Winter gespeichert.

MEHRWERT KLIMA, QUALITÄT UND FINANZEN Minergie bietet Orientierung, wie die Bedürfnisse der Nutzenden mit den Zielen für einen besseren Klimaschutz vereinbart werden können. Damit die Bauherrschaft das komfortable Klimagebäude, das sie bestellt hat, auch tatsächlich bekommt, muss der Weg gemäss «Anleitung» aber auch zu Ende gegangen werden: Nur wer sein Gebäude zertifiziert, bekommt auch die unabhängige Qualitätssicherung und profitiert von finanziellen Vorteilen. Das Minergie-Zertifikat schafft in den meisten Kantonen Zugang zu Fördergeldern, welche in Kombination mit den tieferen Betriebskosten die Mehrkosten von MinergieBauten (circa zwei Prozent) mehr als kompensieren. Weitere Vorteile sind eine erhöhte Ausnützungsziffer und ein gesteigerter Immobilienwert.

ORIENTIERUNG FÜR EINEN ALLTAGSTAUGLICHEN KLIMASCHUTZ Der Gebäudepark muss und kann erheblich dazu beitragen, dass die Energie­s trategie vorankommt und die Klimaziele erreicht werden. Eine Miner­g ie-­Zerti­f izierung bedeutet die Begleitung und externe Qualitätssicherung durch Fachleute aus Planung, Bau, Betrieb und Energie. Diese Begleitung hilft, die Ansprüche an Qualität, Klima, Komfort und Finanzen bewusst abzuwägen und eine Lösung zu finden, die für Mensch und Umwelt funktioniert. Die über 52’000 zertifizierten Minergie-­G ebäude stehen dafür.

Wirtschaftlich wirksam, ökologisch effektiv: maßgeschneiderte Lösungen auf Basis exakter Temperaturtrennung und hydraulischer Entkopplung Individuelles Engineering für Ihr Projekt mit der Erfahrung aus über 5.800 ZortströmInstallationen Hochleistungsfähige, wertbeständige PräzisionsTechnologie - geprüft und zertifiziert durch: - Institut für Solartechnik SPF Rapperswil - Fraunhofer Institut Duisburg

KONTAKT Minergie Bäumleingasse 22 CH-4051 Basel Telefon +41 (0) 61 205 25 50 info@minergie.ch www.minergie.ch

Zortea Gebäudetechnik GmbH 6845 Hohenems, Austria Rudolf-von-Ems-Straße 32 T +43 5576 720 56 office@zortea.at

zortea.at

Ausgabe 02  / 2021 // Seite 57


E-MOBILITÄT

RAPID URI – DER ERSTE VOLLELEKTRISCHE EINACHSGERÄTETRÄGER AUF DEM MARKT Mit dem Rapid URI E041 wird ein Einachsgeräteträger mit vollelektrischem Antriebskonzept ins Produktsortiment aufgenommen, mit welchem eine grosse Auswahl an Anbaugeräten betrieben werden kann.

W

ir haben uns bewusst für einen Geräteträger für einen universalen und vielseitigen Einsatz entschieden, in diesen Bereichen ist die Nachfrage nach elektrischen Antriebskonzepten sehr gross. Die Positionierung des Rapid URI im Leistungssegment vier Kilowatt bildet die Eigenschaften eines Gerätes mit Verbrennungsmotor im Bereich von 9-10 PS ab, somit können sämtliche Anbaugeräte mit Anbaustutzen 52 / 54 Millimeterangebaut und betrieben werden. Hinsichtlich Betrieb, Bedienung und Handling während der Anwendung setzt Rapid wie gewohnt auf intuitive Konzepte und durchdachte Finessen um dem Anwender den Einstieg in diese Technologie leicht zu machen.

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Rapid setzt mit dieser Produktneuheit beziehungweise mit dieser Antriebstechnologie einen weiteren Meilenstein und wir sind stolz in Zukunft einen vollelektrisch angetriebenen Einachsgeräteträger als Serienprodukt auf dem Markt anbieten zu können! Erfolgsfaktoren in der Übersicht: • Keine Abgase am Ort der Anwendung durch elektrische Antriebstechnologie, ermöglicht auch eine Verwendung der Maschine in Innenräumen • Sehr geringe Lärmbelastung • Breites Anbaugerätesortiment vorhanden durch Rapid-Schnellwechselsystem • Intuitive Bedienung durch Überarbeitung der Bedienelemente und Display-­Anzeigen

• Sicherheit durch zwei vollwertige

Totmanneinrichtungen und automatische Feststellbremse • Sehr geringe Transportmasse durch zusätzlich abklappbaren hinteren Teil des Bedienholms • Geringe Betriebskosten für Betreiber

DIE RAPID PRODUKTE, DAS SCHWEIZER SACKMESSER UNTER DEN EINACHSGERÄTEN Die Rapid Technic AG ist weit bekannt. Die Firma, welche immer noch in der Schweiz produziert, nimmt man für ihre technischen Lösungen in der alpinen Berglandwirtschaft wahr. Die Schweizer Firma mit Sitz in Killwangen bietet aber noch vieles mehr als nur Anwendungen der alpinen Landwirt-


RUBRIK

Wildkrautentferner

Kehrmaschine

schaft. Mit unserem Motto «Sie haben ein Bedürfnis, wir die Lösung» bieten wir für jeden Kunden die richtige Anwendung. Dort wo die Handarbeit zu mühsam ist und sich grössere Maschinen zum Beispiel aus Kosten- oder Platzgründen nicht eignen, sind moderne Einachsgeräte perfekt um den Winterdienst, das Kehren im Frühjahr sowie die Rasenpflege im Sommer und die Laubbeseitigung im Herbst professionell, einfach und sicher zu bewerkstelligen. Im Bereich Kommunal bietet sich als Beispiel die mechanische Unkrautbeseitigung, die Reinigung sowie der Winterdienst bestens an. Um etwas konkreter zu werden, hier die Anbaugeräte im Überblick:

MECHANISCHE WILDKRAUTBESEITIGUNG WILDKRAUTENTFERNER Mit der Wildkrautbürste werden Ränder, Kanten und befestigte Flächen von Wildkraut befreit. Die Sauberkeit, Sicherheit und der Schutz von Bauwerken werden damit aufrechterhalten. Bei Bordsteinkanten und Rinnsteinen werden die Entwässerungsfunktionen erhalten sowie die Ansammlung von Sedimenten vermieden. Das Verfahren zieht das Unkraut mittels mechanischer Einwirkung in verschiedene Richtungen und legt es auf der Oberfläche ab.

WEGEPFLEGEGERÄT Mit dem Wegepflegegerät werden wassergebundene Flächen, wie zum Beispiel Schotter-, Splitt- und Kieswege / -plätze einfach, schnell und ökologisch wie ökonomisch sinnvoll gepflegt. Pflanzen werden mittels mechanischer Bewegungen entwurzelt und auf der Oberfläche abgelegt, wo sie einfach entfernt werden können. Dank der variablen Arbeitshöheneinstellung bleibt die Bodenschichtstruktur unbeschädigt. Bearbeitete Flächen er-

Winterdienst Räumschild

strahlen so ohne Einsatz von chemischen Stoffen in einem sauberen, gepflegten Bild.

REINIGUNG KEHRMASCHINE

Die leistungsfähigen Rapid Geräte zum Kehren lassen sich flexibel und ganzjährig einsetzen. Im Sommer werden Staub und Schmutz beseitigt, während im Winter frisch verschneite Beläge schwarz gekehrt werden. Es besteht die Möglichkeit in Fahrtrichtung oder seitlich wegzukehren. Wird der Schmutzsammelbehälter montiert, lässt sich im selben Arbeitsgang der Schmutz sauber aufnehmen. Kommt der Seitenbesen zum Einsatz, wird Sauberkeit bis an Hindernisse wie zum Beispiel Randsteine spielend einfach erreicht.

WINTERDIENST RÄUMSCHILD Rapid Räumschilde zeichnen sich durch ihre Vielseitigkeit, Sicherheit und einfa che Bedienung aus. Mit dem vom Holm aus bequem bedienbaren Schwenkmechanismus wird Schnee effizient in die gewünschte Richtung weggeschoben. Dank werkzeuglos montierbaren Seitenblechen ist rückstandsloses Räumen von grösseren Flächen möglich.

SCHNEEFRÄSE Rapid Schneefräsen zeichnen sich durch ihre einfache und sichere Bedienung aus.

Wegepflegegerät

Sie sind robust konstruiert und innert weniger Augenblicke zum Einsatz bereit. Schnee wird effizient gefräst und präzise an den Bestimmungsort hingeschleudert. Wege und Plätze sind für Benutzer rasch frei und sicher passierbar.

KOMBI-STREUER Mit dem Kombi-Streuer wird Streugut – in der Regel Sand, Salz oder Splitt – fein dosiert und gleichmässig ausgebracht. Durch die kompakten Abmessungen und die grosse Streuweite ist der Kombi-Streuer ideal geeignet auch für schwer zugängliche Stellen und wird hauptsächlich zur Glättebekämpfung eingesetzt.

KONTAKT Rapid Technic AG Industriestrasse 7 8956 Killwangen Telefon +41 (0) 44 743 11 11 www.rapid.ch

FÜR NÄHERE AUSKUNFT KONTAKTIEREN SIE: Philip Schwendener, Leiter Marketing Telefon +41 (0) 44 743 14 13 philip.schwendener@rapid.ch

Ausgabe 02  / 2021 // Seite 59


Gebaut für die autonome Pflege von Grossflächen: CEORATM Mähroboter von Husqvarna.

DIE NEUEN CEORA-MÄHROBOTER HUSQVARNA LÄUTET NEUE ÄRA DER KOMMERZIELLEN RASENPFLEGE EIN Der Kostendruck für das kommerzielle Rasenpflegemanagement nimmt zu, während zeitgleich die Qualitätsansprüche steigen. Gefragt ist effizientes, flexibel planbares Mähen. Mit CEORATM präsentiert Husqvarna eine zukunftsweisende Lösung, die autonomes Mähen auf einer Fläche von bis zu acht Fussballfeldern ermöglicht. Langfristig eröffnet sich durch verschiedenes Zubehör die Möglichkeit, weitere Unterhaltsmassnahmen wie das Düngen oder das automatische Aufsammeln von Golfbällen zu unterstützen.

ÜBER HUSQVARNA Husqvarna ist eine Marke der Husqvarna Group. Seit 1689 am Markt, fertigt das Unternehmen heute hochwertige Garten- und Forstprodukte und führte bahnbrechende Innovationen wie die Vibrationsdämpfung und automatische Kettenbremse bei Kettensägen sowie den weltweit ersten kommerziellen Mähroboter, den Automower ®, auf dem Markt ein. Husqvarna bietet eine breite Palette leistungsstarker Outdoor-Power-­ Produkte für Parks, Wald und Garten und steht für Technologieführerschaft in branchenrelevanten Bereichen wie Kettensägen, Trimmer, Rider-­ Aufsitzmäher und Mähroboter. Husqvarna-­Produkte werden in mehr als 100 Ländern hauptsächlich über Servicehändler verkauft.

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CEORATM besteht aus Antriebseinheit und Mähwerk.


E-MOBILITÄT

V

or über 25 Jahren führte Husqvarna den weltweit ersten Automower auf dem Markt ein. Seitdem haben Millionen von Hausbesitzerinnen und -besitzern mit Husqvarna Mährobotern auf die automatische Rasenpflege umgestellt. Nun führt das schwedische Unternehmen mit CEORATM die kommerzielle Rasenpflege in die nächste Ära: Die neue Roboterlösung, die auf die Pflege von Grossflächen ausgelegt ist, sorgt dank einzigartiger Schnitttechnik in Verbindung mit der häufigen Mähfrequenz für einen grünen und dichten Rasen. CEORATM mäht Flächen bis zu 50’000 Quadratmeter, sei es auf Fussballplätzen, Golfanlagen, in Parks oder auf Firmenarealen. Neben der hohen Rasenqualität profitieren Kommunen und Betriebe von einer Senkung der Kosten um bis zu 30 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen, kommerziellen Mähmaschinen*. Greenkeeper und Landschaftsgärtner können bequem per Smartphone steuern wie, wann und wo CEORATM mäht. Auf Wunsch lassen sich jederzeit individuelle Bereiche mit unterschiedlichen Zeitplänen und Höheneinstellungen definieren. Dank der «Spur für Spur»-Technik mäht CEORATM effizient und systematisch. «CEORA revolutioniert die kommerzielle Rasenpflege» sagt Armin Kummer, Grünflächenberater bei Husqvarna Schweiz. «Mit dem Mähroboter kommt ein neues Teammitglied auf den Platz, welches die Arbeit der Grünflächenpfleger erleichtert und ihnen Zeit für andere Aufgaben frei-

spielt.» CEORATM kann zukünftig durch geplantes Zubehör noch stärker an die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Anwendergruppen angepasst werden. Dazu gehören beispielsweise Anbaugeräte zum Anlegen von Rasenstreifen, ein Linienmarkierungssystem oder ein Fairway-Deck für Golfplätze. Sicherheit, Robustheit und Benutzerfreundlichkeit standen beim Designprozess im Fokus. Die Wartung während der Saison beschränkt sich auf den Messerwechsel und die Reinigung. Praktische Features wie eine spezielle Wartungsposition des Mähwerks erleichtern die Arbeit.

Ein spezieller Fokus bei der Entwicklung lag auf dem Umgang mit Hindernissen auf Rasenflächen. CEORATM besitzt ein «Ultraschall-Remote-Objek tvermeidungssystem», welches den Mäher abbremst und dafür sorgt, dass er seine Richtung ändert, sobald er ein sich näherndes Objekt erkennt. Dank AkkuEinsatz reduzieren sich die Emissionen während des Betriebs auf Null. Dies hilft Fussballvereinen, Golfclubs und der öffentlichen Hand ebenso wie gewerblichen Anwendern bei der Senkung ihres CO2-Fussabdrucks.

FLEXIBLER EINSATZ, ERHÖHTE KONTROLLE UND SICHERHEIT

STARTKLAR FÜR DIE RASENSAISON 2022

Dank des modernen Husqvarna-EPOSSatellitennavigationssystems arbeitet der Mähroboter innerhalb eines kabellos definierten Gebiets mit einer Genauigkeit von zwei bis drei Zentimetern autonom. Anwender profitieren dank dieser Technologie von grosser Flexibilität. Pflegearbeiten wie das Aerifizieren und Vertikutieren sind einfach durchzuführen, da es keinerlei störende Kabel im Boden gibt. Dank der Husqvarna Fleet Services App erhalten die Anwender Echtzeit-Informationen über alle Geräte in ihrem Maschinenpark.

Mit Husqvarna CEORATM 544 EPOS und Husqvarna CEORATM 546 EPOS sind voraussichtlich ab dem ersten Quartal  2022 zwei Modelle des Mähroboters bei ausgewählten Husqvarna-Partnern erhältlich.

Anmerkung * Die Kosten wurden von Husqvarna unter Verwendung der geschätzten durchschnittlichen Gesamtbetriebskosten von CEORATM im Vergleich zu einem konventionellen Aufsitzmäher über einen Zeitraum von fünf Jahren kalkuliert. Die Gesamtbetriebskosten umfassen die für Europa durchschnittlichen Aufwände für Installation, Personal, Energieverbrauch, Service, Wartung und Reparaturen.

DAS SIND DIE PRODUKTDATEN VON HUSQVARNA CEORATM 544 / CEORATM 546 EPOS: > Masse: 124 x 108 x 44 cm > Gewicht: 70 kg > Schnittleistung CEORATM 544 / CEORATM 546: 20’000 Quadratmeter / 25’000 Quadratmeter bei täglichem Mäh-Einsatz 40’000 Quadratmeter / 50’000 Quadratmeter bei Mäh-Einsatz im 2-Tages-Rhythmus 60’000 Quadratmeter/75’000 Quadratmeter bei Mäh-Einsatz im 3-Tages-Rhythmus > Schnitthöhe: 20 bis 70 mm > Schnittmuster: Systematisch; Mähen Spur für Spur > Schutzklasse: IPX5-Standard > Flächenmanagement: Bis zu 20 verschiedene Flächen > Referenzstation: Bis zu 500 m Entfernung

Ausgabe 02  / 2021 // Seite 61


WASSERWIRTSCHAFT

HERAUSFORDERUNG ENERGIEWENDE EUROPÄISCHE WASSERKRAFT GEGEN DIE STROMLÜCKE DER SCHWEIZ Die Umsetzung der Schweizer Energiestrategie stellt alle Akteure vor eine grosse Herausforderung und setzt Fragezeichen hinsichtlich der Versorgungssicherheit und der Stromlücke im Winter. Bereits jetzt ist die Schweiz ein grosser Strom-Netto-Importeur von ungefähr vier TWh. Das sind rund zehn Prozent ihres Stromendverbrauch; im Vergleich zu anderen europäischen Ländern ist dies viel. Hinzu kommt, dass in diesem Jahr die Verhandlungen zum Strom-Rahmenabkommen mit der EU abgebrochen wurden.

I

n diesem Umfeld legt die Schweizer Energiestrategie fest, dass die Bedeutung der Wasserkraft in der Schweiz weiter zunehmen muss. Ist sie bereits heute mit einem Anteil von fast 60 Prozent bei Weitem die

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wichtigste Quelle von erneuerbarem Strom, soll sie bis 2050 weiter signifikant ausgebaut werden – auch, um den fehlenden Strom aus den perspektivisch abzuschaltenden Schweizer Kernkraftwerken zu ersetzen. Die

Schweiz wird also noch stärker auf Wasserkraft setzen müssen. Aber hier gibt es aufgrund der Topografie auch Grenzen. Der Klimawandel tut sein Übriges, was die Verfügbarkeit von Wassermengen angeht.


WASSERWIRTSCHAFT

WOHER ALSO KANN DIE ZUSÄTZLICHE WASSERKRAFT KOMMEN?

HERKUNFTSNACHWEISE GARANTIEREN CO2-FREIE ERZEUGUNG

Der Druck auf die Schweizer Stromversorger ist gross. Eine Möglichkeit, dieser Herausforderung zu begegnen, ist fehlende inländische Wasserkraft aus angrenzenden Nachbarländern hinzuzukaufen. Leider noch immer wenig bekannt in der Schweiz ist, dass Uniper einer der grössten Wasserkraftwerksbetreiber Europas ist, auch wenn Uniper die Schweiz als traditionell sehr wichtigen Markt für sich bezeichnet, in dem es seit vielen Jahrzehnten gute Geschäftsbeziehungen pflegt. Doch durch häufige Namenswechsel ist die Marke Uniper in der Öffentlichkeit trotz dieser guten Verdrahtung in der Schweizer Energiewirtschaft wenig bekannt. Ursprünglich basierten die gemeinsamen Verbindungen vornehmlich auf Geschäften im Gasbereich. Doch das ändert sich aktuell, denn in der Schweiz nimmt das Thema Strom immer mehr an Bedeutung zu. Eine Commodity, die Uniper liefern kann: Allein in Deutschland betreibt das Unternehmen mehr als 100 Wasserkraftwerke, die entlang der Flüsse Lech, Isar, Donau, Main und einiger Seen emissionsfrei Energie produzieren. Mit insgesamt zwei Gigawatt installierter Leistung ist Uniper damit einer der grössten Betreiber von Wasserkraftwerken in Deutschland. Auf Europa bezogen, verfügt Uniper sogar über circa vier Gigawatt installierter Leistungen an Wasserkraft. Denn mit 76 Wasserkraftanlangen in Schweden ist es auch einer der grössten Wasserkraftsbetreiber in Skandinavien.

Über das Uniper-Portfolio können Schweizer Energieversorger ihren Anteil CO2-frei erzeugter Energie aus Wasserkraft erhöhen. Uniper überträgt im Rahmen der grünen Stromversorgung Herkunftsnachweise aus Wasserkraft an die Energieversorger. So können sie Strom beziehen, bei dessen Erzeugung nicht auch nur ein Gramm CO2 pro Kilowattstunde anfällt. Denn: Beim Betrieb der Anlagen kommt es weder zu CO2Ausstoss noch zu Lärm oder Abgasen und durch ihre Herkunftsnachweise weist Uniper transparent nach, dass der gelieferte Strom tatsächlich aus ihrer deutschen, österreichischen oder schwedischen Wasserkraft stammt. Zusätzlich wird durch Festpreise Preissicherheit für die benötigten Strommengen garantiert.

Der Zukauf von Wasserkraft über Herkunftsnachweise gibt dem Schweizer Energiemarkt Planungssicherheit und Preisstabilität und bietet Versorgungssicherheit auch bei einem weiter steigenden Anteil erneuerbaren Energien am Strommix. Und auch im Winter! So leistet Uniper einen signifikanten Beitrag dazu, mögliche Stromlücken in der Schweiz zu schliessen.

KONTAKT Uniper Energy Sales Holzstrasse 6 D-40221 Düsseldorf Tel. +49 (0) 211 97 2690 25 solution@uniper.energy www.uniper.energy

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DIGITALISIERUNG

AARGAU: DER HUB FÜR DIGITALISIERUNGS-EVENTS HIGHTECH ZENTRUM AARGAU PROMOTOR VON INNOVATIONS-FOREN «citelligent 2021: Lösungen für die Stadt von morgen»: Smart-City-Projekte standen im Zentrum dieser Fachtagung, die zum zweiten Mal in Lenzburg durchgeführt wurde, erstmals nicht nur virtuell, sondern real auf Schloss Lenzburg und erneut mit dem Hightech Zentrum Aargau als Co-Organisator, gemeinsam mit der Stadt Lenzburg und dem Beratungsunternehmen savisio AG.

© Abwasserverband Region Lenzburg

von Peter Morf und Ruedi Mäder

Aufschlussreiche App entwickelt: Teil der Kläranlage des Abwasserverbandes Lenzburg.

D

ie Unterstützung von KMU-Innovationsprojekten ist die zentrale Mission der Hightech Zentrum Aargau AG (HTZ) in Brugg. Der HTZSchwerpunkt Energietechnologien und Ressourceneffizienz unter Leitung von

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Dr. Peter Morf engagiert sich auch 2021 – zusätzlich zum Kerngeschäft der Innovationsförderung von KMU – bei einer Reihe von Digitalisierungs-Foren (siehe Box). Bei der citelligent 2021 war das HTZ von Beginn an in die Organisation und Durchführung

involviert. Während Monaten haben Arbeitsgruppen aus Forschung und Industrie Lösungen für Problemstellungen von Städten und Gemeinden entwickelt. Die nun präsentierten Lösungsansätze betreffen fünf Themenblöcke: Energie und Umwelt, Be-


DIGITALISIERUNG zahlsysteme, Infrastruktur, Gesellschaftspolitik sowie Gesundheitswesen. Nachfolgend ein Überblick über sechs Projekte aus dem grössten Bereich, Energie und Umwelt, der von Peter Morf geleitet wird.

NETTO-NULL-SZENARIEN FÜR DIE SCHWEIZ Wie lässt sich dieses Ziel erreichen? Dr. Gianfranco Guidati vom Energy Science Center der ETH Zürich war Leiter des Programms JASM (Joint Activity Scenarios and Modelling). Dort flossen die Resultate der Simulationen und Modelle bezüglich des Energiesystems der Schweiz ein. Guidati gab einen Überblick, wie die Dekarbonisierung und der Umbau des Energiesystems erreicht werden können. Erforderlich und realisierbar sind Aktionen auf allen Ebenen. Privatpersonen können sich beim Zubau von Photovoltaik und dem Wechsel der Heizungssysteme engagieren. Übergeordnet müssten Gemeinden, Kantone und der Bund aktiv werden und unter anderem den gesetzlichen Rahmen anpassen – beispielsweise wenn es darum geht, auf Bundesebene den Preis für CO2 festzulegen. Auch der Ausbau der Speicherseen muss national koordiniert werden. Die Geothermie muss auf kantonaler oder Gemeindeebene vorangetrieben werden.

Mitorganisator: Dr. Peter Morf, Leiter des Schwerpunkts Energietechnologien und Ressourceneffizient, Hightech Zentrum Aargau.

ABFALLBEWIRTSCHAFTUNG MORGEN WiSort ist ein Startup der ETH Zürich mit Beteiligung von Absolventen des Politecnico di Milano. Dr. Ermes Zamboni, CEO des Jungunternehmens, brachte auch gleich den Prototypen der von WiSort entwickelten Abfallsortiermaschine mit. Das Ziel ist es, mit dieser Maschine Stoffe dezentral zu trennen, um sie danach einer gesonderten Nutzung zuzuführen. Zusätzlich könnten Daten zur Entstehung der Abfallströme zu vorgelagerten Effizienzmassnahmen führen. Bis 2023 will WiSort eine marktreife Maschine entwickelt haben. Parallel dazu wollen Zamboni und sein Team ihr WasteManagement-System weiterentwickeln.

ZEV ALS CHANCE FÜR EVU Der Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV) ist eine schweizerische Konstruktion, um Solarstrom in einem Nutzerkreis direkt zu konsumieren. Damit in einem ZEV untersucht werden kann, welche Kosten resultieren und welche Einsparungen möglich sind, müssen die jeweiligen Stromverbräuche für Intervalle von jeweils 15 Minuten ermittelt werden. Dann kann der

Mitorganisator: Dr. Dominik Grögler, Partner der savisio AG, Zürich.

AARGAUER DIGITALISIERUNGS-EVENTS Digitalisierung und Energie gehören zu jenen Themen, die im Mittelpunkt von Schwerpunktprojekten stehen, welche das Hightech Zentrum Aargau (HTZ) allein oder gemeinsam mit Partnerorganisationen durchführt. Auch Corona-bedingt kam es im laufenden Jahr im Spätsommer zu einer Ballung von Events: Anfang September gingen die Open Farming Hackdays im Landwirtschaftlichen Zentrum Liebegg in Gränichen über die Bühne. Digitale Lösungen für eine nachhaltige Land- und Ernährungswirtschaft standen im Zentrum jener zweitägigen Veranstaltung. Die Open Farming Hackdays – eine nationale Veranstaltung – werden auch 2022 wieder auf dem Programm stehen. Auf die Fachtagung «citelligent 2021» im Schloss Lenzburg folgten Ende September 2021 die Energy Data Hackdays. Dieser zweitägige «Hackathon» wurde vom HTZ bereits zum dritten Mal – und wiederum erfolgreich – am HTZ-Sitz in Brugg durchgeführt. Links: www.hightechzentrum.ch | citelligent.ch

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DIGITALISIERUNG mögliche Solarertrag je nach Dachfläche und -geometrie auf den Verbrauch abgestimmt werden. An der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW wurde unter der Leitung von Prof. Stefan Roth, Dozent für Erneuerbare Energien am Institut für Biomasse und Ressourceneffizienz, gemeinsam mit der SWL Energie AG Lenzburg ein Tool entwickelt. Damit lassen sich Energieflüsse und Kosten erheben. Auch kann zum Beispiel der Einsatz einer Batterie getestet werden. Für viele Energieversorgungsunternehmen (EVU) könnte ein solches Werkzeug interessant sein, um ihre Angebote im Bereich ZEV zu optimieren.

STROMMARKTÖFFNUNG – UND DANACH? Das Aarauer Unternehmen Virtual Global Trading AG erstellt zusammen mit der SWL Energie AG eine Plattform, welche den Stromhandel von morgen realisieren soll. Diese Plattform soll es den Nachbarn einer grossen Solaranlage ermöglichen, direkt von dieser Anlage Strom zu beziehen, falls Überschüsse anfallen. Zusätzlich möchte die Virtual Global Trading auf dieser Plattform für die jeweiligen Kunden des EVU zusätzliche Dienstleistungen anbieten, welche derzeit noch entwickelt werden.

Innovatives Waste Management: Ermes Zamboni (links) und Nikhil Prakash vom Startup WiSort.

LÄSTIGE GERÜCHE Als Betriebsleiter des Abwasserverbandes Lenzburg ist Roman M. Bieri auch mit der Klärung der kommunalen Abwässer betraut. Das Gesetz schreibt vor, auch «lästige» Geruchseinflüsse von der Bevölkerung fernzuhalten. Was heisst «lästig»? Zur Beantwortung dieser Frage wählte der Abwasserverband einen innovativen Ansatz. Damit die Bevölkerung sehen kann, dass die Kläranlage permanent läuft und nicht nur dann, wenn sie Geruchsemissionen ausströmt, wurden Geruchssensoren installiert. Solche sind im Bereich der

WC-Automation üblich. Das Prinzip: Sprühen, wenn Gerüche auftreten. Diese Daten werden konstant erhoben und werden der Bevölkerung via Web-Applikation zur Verfügung gestellt. Dieses Instrument könnte zur Einsicht beitragen, dass die Kläranlage die meiste Zeit funktioniert, ohne dass «lästige» Gerüche verbreitet werden.

GEOTHERMIE-POTENTIALE IN DER REGION Gemeinsam mit dem Kanton Aargau hat die SWL Lenzburg eine Studie in Auftrag

CITELLIGENT 2022 BEREITS GESETZT Rund 60 Vertreterinnen und Vertreter der öffentlichen Hand, von Forschungsinstituten und der Privatwirtschaft nahmen an der citelligent 2021 teil. Die Organisatoren zeigten sich mit der ersten physischen citelligent zufrieden. «Durch die heterogene und interdisziplinäre Teilnehmerschaft sind wir unserem Ziel, Städten und Gemeinden auf ihrem Weg zur Smart City konkrete Hilfestellungen anzubieten, ein weiteres Stück nähergekommen», sagt Dr. Dominik Grögler, Partner der savisio AG. Das Format sei auf Anklang gestossen. Die thematische Breite sei bereichernd, aber auch herausfordernd gewesen. «Für die citelligent 2022 am 15. September 2022 werden wir uns jedoch auf weniger Projekte fokussieren, damit diese mehr Raum erhalten», ergänzt Grögler. Eine strengere Selektion werde mit dazu beitragen, das Niveau der Projektqualität und der Präsentationen noch anzuheben.

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gegeben, welche erste Erkenntnisse zur geothermischen Nutzung des Untergrundes im Raum Lenzburg geliefert hatte. In der Folge hat das Unternehmen Geneva Earth Resources mit vorliegenden Daten zum Untergrund, bezogen von Nagra, Swisstopo und anderen, eine 3D-Karte zur Abschätzung der Geothermiepotentiale erstellt. Diese Potentiale wurden mit dem möglichen Verbrauch an der Oberfläche verglichen. Laut Dirk Friedmann, Leiter Vertrieb der SWL, könnte es in Lenzburg interessantes Geothermie-Nutzungspotential geben. In einer nächsten Phase sollen konkrete Umsetzungspläne angefertigt werden.

WIE WEITER MIT DEN PROJEKTEN? Es gehört zu den citelligent-Grundsätzen, dass die anvisierten Lösungen umsetzbar und auf andere Städte oder Gemeinden übertragbar sind. Zudem sollen die Ergebnisse nach dem «Open Source»-Prinzip frei verfügbar sein. Einige der Projekte werden von den involvierten Unternehmen weiterentwickelt. Bei anderen Vorhaben will die savisio AG selber eine treibende Kraft für die Weiterentwicklung sein.


AUS- UND WEITERBILDUNG

POST-COVID LEBEN UND ARBEITEN IN EINER NEUEN ZUKUNFT Noch sind wir mittendrin in der aktuellen Pandemie, ein Blick über den eigenen Tellerrand tut jedoch not, um unsere Vorstellung einer neuen Zukunft in aktives Handeln umzuwandeln. Denn zukünftig wird vieles anders.

S

trategische, technische, organisatorische wie auch soziale Veränderungen waren schon immer ein fester Bestandteil des täglichen Berufslebens. Die Frage die sich nun jedoch stellt, ist wie die neue Normalität nach COVID-19 aussieht. Neue und innovative Geschäfts­ modelle, optimierte Wertschöpfungsprozesse wie auch agile Strukturen und digitale Transformationen sind mehr denn je gefordert. Den veränderten Kunden­

bedürfnissen sowie den neuen Anforderungen des Marktes muss Rechnung getragen werden. Nur wer sich einer neuen Normalität stellt, wird in komplexen Märkten bestehen. Transformation hat somit einen zentralen Stellenwert erhalten, und ist zwingend notwendig um die Weichen für die Zukunft – die Post-COVID-Phase – eines Unternehmens zu stellen. Unternehmen sämtlicher Branchen und Grössen müssen sich jedoch bewusst sein, dass Verände-

rungsprozesse nur dann erfolgreich sind, wenn sie von allen getragen werden. Mitarbeitende mussten während Phasen des Lockdowns ihre Komfortzone verlassen, hier gilt es nun die passenden Formen der Zusammenarbeit zu finden, sei dies virtuell im Home Office oder vor Ort in den Geschäftsräumen (Stichwort: New Work). Die Mitarbeitenden müssen, unabhängig von Ihrem Arbeitsort oder -pensum mit ins Boot geholt und in sämtliche Prozesse mit

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AUS- UND WEITERBILDUNG

einbezogen werden. Im Zentrum jedes unternehmerischen Wandels steht somit der Mensch. Führungskräfte sind mehr denn je gefordert, Klarheit für ihre Mitarbeitenden zu schaffen und in Umbruchzeiten den Lead zu übernehmen (Stichwort: PostCovid-Leadership). Es ist von zentraler Wichtigkeit, dass Teams (virtuell wie real) optimal miteinander harmonieren und Rollen sowie Aufgaben entsprechend definiert und weiterentwickelt werden. Dies setzt

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eine Unternehmenskultur voraus, welche die notwendigen Instrumente und kreativen Freiräume zur Verfügung stellt, um die Stärken jedes einzelnen optimal einzusetzen. Basierend auf Konzepten und Ergebnissen der aktuellen Forschung wissen wir, dass Transformationsprozesse nur Früchte tragen, wenn alle Beteiligten ihren Teil zur erfolgreichen Umsetzung beitragen. Das setzt den Willen und die Fähigkeit der Be-

teiligten voraus, sich weiterzuentwickeln. Dabei gilt es nicht nur eine kundenorientierte Haltung einzunehmen oder in Wertschöpfungsdenken zu agieren, sondern jeglicher Veränderung mit Motivation, Kreativität und dem nötigen Wissen zu begegnen. Jede Transformation ist geprägt von Anpassungen an Anforderungsprofile der Mitarbeitenden. Diese müssen sich fortlaufend neue Kompetenzen aneignen, um wirtschaftliche Veränderungen und


AUS- UND WEITERBILDUNG

FLEXIBLE & MASSGESCHNEIDERTE LEHRGÄNGE > Executive MBA Management in Technology > Executive Diploma Management Excellence > Executive Diploma Digital Leadership > Executive CAS Leadership & HR Management > Executive CAS Project Excellence > Executive CAS Privacy & Innovation

Zusammenhänge zu erkennen und akute Herausforderungen zeitlich und qualitativ optimal zu meistern. Entscheidend ist Erfahrung, theoretisches und praktisches Wissen aber auch Sozialkompetenz zum richtigen Zeitpunkt adäquat einzusetzen, um den Erfolg einer Veränderung zu garantieren. Fehlen diese Voraussetzungen, müssen die entsprechenden Lücken schleunigst geschlossen werden. Eine Weiterbildung, welche massgeschneidert auf die jeweiligen persönlichen Bedürfnisse eingeht, ist unumgänglich. Mitarbeitende können mit einer persönlichen Fortbildung jedoch nicht nur aktuelle Veränderungsprozesse vorantreiben und mitgestalten, sondern investieren zeitgleich in ihren zukünftigen Karrierefahrplan.

FLEXIBEL, MASSGESCHNEIDERT UND PERSÖNLICH Das iimt bietet eine Vielzahl an Weiterbildungsmöglichkeit an, um diese Lücken zu schliessen, bestehendes Wissen aufzufrischen, oder sich neue innovative Denkweisen anzueignen. Sei dies durch gezielte Fachkurse oder in einem kompletten Lehrgang wie einem Executive CAS, Executive Diploma oder Executive MBA. Das iimt bietet alle Möglichkeiten. Das Institut, welches Bestandteil der Universität Freiburg ist, bietet nicht nur die Möglichkeit ein Studium nach Mass zu absolvieren, sondern unterstützt die Studierenden ebenfalls ihre Marktfähigkeit zu festigen und zu steigern. Um den

Teilnehmenden gleichermassen fundiertes Wissen und praktische Erfahrungen zu vermitteln und einen qualitativ hochwertigen Wissenstransfer zu gewährleisten, arbeitet das iimt eng mit Partnern und Experten aus der Industrie und international renommierten Hochschulen, Firmen und Verbänden zusammen. Studierende haben somit die Gelegenheit sich mit Business Experten weltweit zu vernetzen, und das persönliche internationale Netzwerk an wichtigen Kontakten zu erweitern. Investieren Sie noch heute in Ihre Zukunft. Wir beraten Sie gerne und würden uns freuen, Sie am iimt begrüssen zu dürfen.

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PUNKT GEBRACHT www.kmurundschau.ch

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VORSCHAU

AN DER SWISSBAU 2022 WIRD ES WIEDER PERSÖNLICH In wenigen Monaten öffnet in Basel die Swissbau 2022 als erste grosse Fachmesse seit Coronabeginn ihre Pforten. An der beliebten Mehrbranchenveranstaltung erwartet die Besucherinnen und Besucher mit dem Swissbau Focus, dem Swissbau Innovation Lab und den Ausstellern mit ihren Produkten und Dienstleistungen erneut eine geballte Ladung Innovationskraft aus der Schweizer Bau- und Immobilienwirtschaft. Die Swissbau findet vom 18. bis 21. Januar 2022 in Basel statt.

D

ie neuste Besucherumfrage von August 2021 zeigt es deutlich: Von mehr als 4 300 Teilnehmenden freuen sich fast 90 Prozent auf die kommende Swissbau vom 18. bis 22. Januar 2022 in der Messe Basel. Das Bedürfnis, sich

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live zu treffen und auszutauschen, ist präsenter denn je. Dafür bietet die Swissbau als Mehrbranchenmesse mit ihrem breiten Angebot die ideale Plattform. Und dies – dank der Zertifikatspflicht – ganz ohne Masken.

KOMPAKTE MESSE – GROSSES KINO Seit jeher gilt die Swissbau als beliebter Treffpunkt für Entscheidungsträger und Fachpublikum aus der ganzen Schweiz und dem nahen Ausland. Der persönliche


VORSCHAU Austausch und Know-how Transfer, auch über die Branche hinweg, standen auch in den vergangenen Jahren im Zentrum. Dass dies im kommenden Jahr wieder möglich ist, freut den Swissbau Director, Rudolf Pfander: «Auch 2022 wartet die Swissbau, trotz weniger Aussteller, wiederum mit tollen Auftritten verschiedenster Top Brands auf. Es ist grossartig, dass wir die Messe trotz aller Hindernisse durchführen können.» Mit dabei sind erneut Branchenleader aus den unterschiedlichsten Themenbereichen. Ein Höhepunkt ist wiederum die Trendwelt Bad, die mit ihrem einzigartigen Ambiente für ein unvergessliches Besuchererlebnis sorgt. Ein weiteres Highlight: Holzbau Schweiz präsentiert zusammen mit Studenten der Berner Fachhochschule ein bahnbrechendes Konzept für ein Holzhochhaus.

DANK DER SWISSBAU CITY ZU EINEM FOKUSSIERTEN ERLEBNIS

den die Inhalte entwickelt. Interessierte können hier hautnah erleben, welche digitalen Lösungen heute schon Realität sind und welche neuen Technologien und Anwendungen die Zukunft der Branche prägen werden. Themenfokus 2022 ist die Wertschöpfungskette der Bau- und Immobilienwirtschaft im Kontext der Digitalisierung. Dabei steht die Collaboration im Zentrum und die Partner zeigen an praktischen Beispielen auf, wie sie gemeinsam das High Performance Building der Zukunft bauen. Im iRoom, dem 270 Grad Kino, werden diese neuen Ideen in einem 20-minütigen Film präsentiert. Über 80 Partner, von grossen Herstellern bis zu «jungen Wilden», zeigen live ihre innovativen Lösungen.

ABENDÖFFNUNG AM DONNERSTAG BIS 20 UHR Das ganze bunte Programm der Swissbau 2022 lässt sich vom 18. bis zum 21. Januar

2022 in der Messe Basel live erleben. Neu ist, dass die Messe ihre Türen am Donnerstag bis 20.00 Uhr offenhält. Das bietet Besucherinnen und Besuchern ein zusätzliches Zeitfenster für einen Messebesuch. Alle Veranstaltungen der Swissbau sind ab sofort auch im Veranstaltungskalender zu finden.

KONTAKT Swissbau Christine Kern Marketing & Communication MCH Messe Schweiz (Basel) AG CH-4005 Basel Telefon +41 (0) 58 206 52 15 Mobil +41 (0) 79 341 00 56 christine.kern@messe.ch www.swissbau.ch

Das neue Messekonzept Swissbau City bietet dank neu gestalteter Bühnen für die Besucher ein rundes Gesamterlebnis. Thematisch angeordnete Quartiere ermöglichen es den Ausstellern sich neu im Kontext zu Mitbewerbern und Marktbegleitern zu präsentieren. Dazu gehören auch Marktplätze in den vier wichtigsten Themenhallen, auf welchen sich die Communities treffen und austauschen können – gemütliche Bistrots inklusive. Interessierten wird zudem im Speakers Corner praktisches Wissen mittels kurzer Präsentationen und Innovation-Pitches vermittelt. Ebenso finden sich hier auf dem Marktplatz smarte Angebote von spannenden Unternehmen. Doch auch im Swissbau Focus, der interdisziplinären Veranstaltungs- und Netzwerkplattform der Swissbau, erwartet die Besucherinnen und Besucher ein volles Programm mit spannenden Inhalten. In über 80 Veranstaltungen werden aktuelle Themen und zukünftige Trends diskutiert. Der Swissbau Focus vernetzt Experten und Meinungsführer und ist der etablierte Treffpunkt für alle Akteure der Bau- und Immobilienbranche. Main Partner ist der Schweizerische Ingenieur- und Architektenverein SIA. Das Swissbau Innovation Lab ist die Plattform für die digitale Transformation in der Bau- und Immobilienwirtschaft. Gemeinsam mit Bauen digital Schweiz / BuildingSMART Switzerland und dem Schweizerischen Ingenieur- und Architektenverein SIA wur-

SWISSBAU 2022 – DIE FÜHRENDE PLATTFORM DER BAU- UND IMMOBILIENWIRTSCHAFT IN DER SCHWEIZ Veranstalter MCH Messe Schweiz (Basel) AG, Swissbau, CH-4005 Basel Messedauer, Öffnungszeiten Dienstag, 18., bis Freitag, 21. Januar 2022 Dienstag bis Freitag 9 bis 18 Uhr Donnerstag Abendöffnung bis 20 Uhr Eintrittsticket Ticket kaufen oder Gutschein einlösen unter www.swissbau.ch/ticket Alles auf einen Klick Informationen zur Swissbau Community Plattform Swissbau Innovation Lab Veranstaltungskalender Aussteller- und Produkteverzeichnis Medienmitteilungen zur Swissbau Bilder der Swissbau

Ausgabe 02  / 2021 // Seite 71


IMPRESSUM & VORSCHAU

VORSCHAU DIE NÄCHSTE AUSGABE ERSCHEINT IM APRIL 2022 Folgende Schwerpunkte stehen auf unserer Agenda:

Mobilität

Energielösungen

Sicherheit

Aus- und Weiterbildung

Herausgeber Editorial AG Ceres Tower Hohenrainstrasse 24 CH-4133 Pratteln

Projektleitung & Chefredaktion Roland Baer r.baer@editorial.ag

Telefon +41 61 551 39 40 Telefax +41 61 551 39 49

Leitung Produktion & Grafik Sandra Schneider s.schneider@editorial.ag

info@editorial.ag www.editorial.ag

Grafik Nadesh Meyer Melanie Moret

Geschäftsleitung Peter Levetzow p.levetzow@editorial.ag

Aboservice info@editorial.ag

Mitglied der Geschäftsleitung Jan Tanner j.tanner@editorial.ag Verlagsleitung Hasan Dursun h.dursun@editorial.ag

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Autoren Dr. Benedict Vogel Roland Baer Max Raeb Christian Zortea-Soshko Peter Morf Ruedi Mäder

EWZ Stéphane Rey Titelbild Wago Contact SA Bilder Julia Dunlop / Climeworks ETHZ Empa ARA Reinach microbEnergy Nouvelle Planète Ökostrom Schweiz ZHAW SPF Fronius International GmbH Abwasserverband Region Lenzburg Shutterstock

Grafiken EESP Schlussbericht ReVerDi Dr. Benedict Vogel Schlussbericht BioBooster microbEnergy EREP-ENEA Consulting Schlussbericht CCT-Bat Jahresabo Zwei Ausgaben CHF 19.– Einzelpreis CHF 10.– info@editorial.ag ISSN: 2296-7567 A PRODUCT OF PRESTIGE MEDIA GROUP Wiedergabe von Artikeln und Bildern auszugs­weise oder in Ausschnitten, nur mit ausdrücklicher Genehmigung der Redaktion. Für unverlangte Zusendungen wird von der Redaktion und dem Verlag jede Haftung abgelehnt.


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