Elegante Lösungen für vernetzte Quartiere

Für den Energieforscher Matthias Sulzer von der Empa ist klar, dass die Ziele der Energiestrategie 2050 nur erreicht werden können, wenn die Gebäude energieeffizienter und vernetzter werden. Die Digitalisierung eröffnet dabei Chancen für Energiedienstleister, welche dank neuen Geschäftsmodellen die Herausforderungen packen können.

Sie sind bei der Empa Leiter des SCCER-FEEB & D. Was muss man sich unter diesem Buchstabenmonster vorstellen?

Diese englische Abkürzung steht für eines von acht schweizerischen Kompetenzzentren für Energieforschung. Unter der Führung der Empa sucht ein interuniversitäres Team nach neuen Technologien und Lösungen im Gebäudebereich. Beteiligt sind mehr als hundert Forscher von ETH, EPFL, Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule Luzern, Universität Genf und Empa.

Welches Ziel haben Sie und Ihr Team vor Augen?

Wir erforschen, was wir bei Gebäuden verändern und verbessern müssen, um die Vorgaben der Energiestrategie 2050 zu erreichen. Dabei geht es vor allem um die Dekarbonisierung, also die Reduktion des CO2-Ausstosses, den Ersatz des mittelfristig wegfallenden Atomstroms und die Erhöhung der Energieeffizienz. Wir werden dabei unterstützt vom Bund, der uns beauftragt hat, für mehr Innovationen in diesen Bereichen zu sorgen.

Matthias Sulzer Leitet an der Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) das Kompetenzzentrum für energieeffiziente Gebäude und Quartiere, eines von acht nationalen Forschungszentren für Energieforschung. Matthias Sulzer hat zudem einen Lehrauftrag an der ETH Zürich und an der Hochschule Luzern.

Matthias Sulzer leitet an der Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) das Kompetenzzentrum für energieeffiziente Gebäude und Quartiere, eines von acht nationalen Forschungszentren für Energieforschung. Matthias Sulzer hat zudem einen Lehrauftrag an der ETH Zürich und an der Hochschule Luzern.

Sie sind bei der Empa Leiter des SCCER-FEEB & D. Was muss man sich unter diesem Buchstabenmonster vorstellen?

Diese englische Abkürzung steht für eines von acht schweizerischen Kompetenzzentren für Energieforschung. Unter der Führung der Empa sucht ein interuniversitäres Team nach neuen Technologien und Lösungen im Gebäudebereich. Beteiligt sind mehr als hundert Forscher von ETH, EPFL, Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule Luzern, Universität Genf und Empa.

Welches Ziel haben Sie und Ihr Team vor Augen?

Wir erforschen, was wir bei Gebäuden verändern und verbessern müssen, um die Vorgaben der Energiestrategie 2050 zu erreichen. Dabei geht es vor allem um die Dekarbonisierung, also die Reduktion des CO2-Ausstosses, den Ersatz des mittelfristig wegfallenden Atomstroms und die Erhöhung der Energieeffizienz. Wir werden dabei unterstützt vom Bund, der uns beauftragt hat, für mehr Innovationen in diesen Bereichen zu sorgen.

Wie sehen diese Innovationen aus der Forschung konkret aus?

Zunächst geht es um die Forschung am Gebäude selbst, etwa bei den Fenstergläsern der Zukunft. Aktuell eruiert die EPFL die Möglichkeiten von dynamischen Gläsern. Diese können mittels im Glas integrierter, aber für das Auge unsichtbarer Mikroprismen im Sommer die Hitze abhalten und im Winter möglichst viel Licht und Wärme ins Gebäude leiten.

Sie erforschen aber vor allem auch die energieeffiziente Vernetzung von Gebäuden auf Quartierebene. Warum?

Soll ein einzelnes Gebäude alle Anforderungen der Energiestrategie erfüllen, ist das heute noch nicht wirtschaftlich. Wenn hingegen verschiedene Gebäude in einem System zusammenwirken, funktioniert das viel besser und wir kommen zu eleganteren Lösungen. Mit solchen dezentralen Energiesystemen können wir zudem mehr erneuerbare Energie in das Energiesystem Schweiz integrieren. Wird erneuerbare Energie dort genutzt, wo sie gewonnen wird, wird das Gesamtenergiesystem robuster, günstiger und sicherer.

Was sind weitere Vorteile dieser dezentralen, vernetzten Energiesysteme?

Nehmen wir das Beispiel von einem Wohn- und einem Bürogebäude. Während im Bürogebäude durch Computer und sonstige Geräte viel Abwärme anfällt, ist im Wohnhaus viel Energie nötig für Heizung und Warmwasser. Werden nun beide Gebäude vernetzt und tauschen sich aus, ist das ein Gewinn für beide – einer gibt dem anderen, was er zu viel hat. So sinkt der Aufwand für beide. Ähnlich funktioniert dies bei Speicherbatterien für Photovoltaikanlagen. Hat jedes Gebäude eine eigene Batterie im Keller, ist der finanzielle Aufwand gross. Günstiger wird es, wenn sich zwei oder mehrere Gebäude eine Batterie teilen und diese gemeinsam nutzen.

Es gibt aber sicher auch noch ein paar Knackpunkte zu lösen.

Auf technologischer Seite sind wir bereits sehr weit, viele Geräte und Komponenten sind vorhanden. Die grösste Herausforderung sehe ich beim optimalen Zusammenspiel aller Komponenten als wirkungsvolles System. Dabei braucht es nicht nur technische Lösungen, sondern auch neue, partizipative Prozesse, damit möglichst viele Beteiligte zusammenarbeiten und gemeinsam die passende Lösung entwickeln.

Wo funktioniert die Vernetzung gut, wo ist es schwieriger?

Bei Bauprojekten auf der grünen Wiese ist es relativ einfach, ganzheitliche Vernetzungsprojekte zu realisieren, vorausgesetzt, die Investierenden können vom Nutzen solcher Anlagen überzeugt werden. Bei bestehenden Bauten und Quartieren kommt man oft nur über einen mehrstufigen Transformationsprozess zum Ziel. Der kann mit einzelnen Ausbauschritten wie einem Fernwärmenetz beginnen. Später können weitere Infrastrukturen wie etwa das Strom- und Gasnetz einbezogen und weiterentwickelt werden. Letzteres wird in Zukunft weiterhin eine wichtige Rolle für vernetzte Quartiere spielen, wenn vermehrt synthetisches und biogenes Gas aus erneuerbaren Energien erzeugt und eingespeist wird.

Es werden also nicht nur einzelne Gebäude vernetzt, auch die Energiesektoren Strom, Wärme und Mobilität spielen immer mehr zusammen. Weshalb macht das Sinn?

Zunächst macht es aus technischer und umweltpolitischer Sicht Sinn: Die Energieeffizienz wird erhöht und die erneuerbaren Energien werden wirtschaftlicher genutzt. Die Zusammenführung der bisher als Wirtschaftseinheiten weitgehend getrennten Sektoren ist aber auch nötig, um neue Geschäftsmodelle zu entwickeln. Ein solches entsteht zum Beispiel, wenn die Elektromobilität, die Bereitstellung der dafür nötigen Ladeinfrastruktur und der Verkauf des Stroms kombiniert werden. Für den Nutzer resultiert ein einfaches Mobilitätsabo und der Dienstleister kann die Energiebereitstellung und -speicherung – etwa mit den Batterien der Elektrofahrzeuge – optimieren.

Und dann kommen durch die Digitalisierung noch weitere Branchen ins Spiel …

Die Digitalisierung treibt das Zusammenwachsen der Sektoren tatsächlich weiter voran: Auch Finanz- und Versicherungsdienstleister sowie Anbieter aus der Informations- und Kommunikationstechnologie mischen plötzlich mit; zum Beispiel wenn im Hypothekargeschäft umfassende Dienstleistungspakete geschnürt werden, in denen nicht nur die Finanzierung, sondern auch der Unterhalt der Immobilien mit den technischen Infrastrukturen oder die Energieversorgung integriert sind.

Die Digitalisierung spielt auch beim Energiemanagement und bei intelligenten Steuerungen eine immer wichtigere Rolle. Was kommt da noch auf uns zu?

Bei den Steuerungen und Regelungen in den Gebäuden sind neue, selbstlernende Algorithmen zentral. Diese brauchen wir auch zwischen den Gebäuden, damit übergeordnete Systeme interagieren und zusammenwirken. Dabei werden verschiedenste Sensoren als Bausteine des Internets der Dinge, Informationen über Speicherzustände und Wetterentwicklungen, typische Muster der Nutzer oder Preissignale aus dem Energiemarkt integriert. So werden künftig Quartiere als Multi-Agenten-Systeme mehr oder weniger selbständig miteinander interagieren.

Das stellt auch neue Anforderungen an die Energieversorgungsunternehmen.

Zweifellos. Der kulturelle Wandel vom Versorger zum Dienstleister muss weitergehen. Die Energiedienstleister müssen neue Produkte entwickeln und ihren Kunden zeigen, was sie können. Denn die Nutzer wollen sich nicht um Dinge kümmern, die viele Entscheidungen erfordern oder neue Probleme verursachen. Komfort und Einfachheit stehen im Mittelpunkt. Den Anwenderinnen und Anwendern ist es letztlich egal, ob die eigentliche Energie in einem attraktiven Dienstleistungspaket nur noch als Dreingabe mitgegeben wird. Für die Energiedienstleister wird die Zukunft anspruchsvoll, aber es öffnet sich auch ein neues, spannendes Feld.

 

«Mit dezentralen Energiesystemen können wir mehr erneuerbare Energie integrieren.»
Matthias Sulzer

 

Wird erneuerbare Energie dort genutzt, wo sie entsteht, profitiert unser Energiesystem. Energie 360° hat gemeinsam mit Partnerunternehmen erfolgreich verschiedene Projekte umgesetzt, die dezentral produzierte Energie nutzen. Zahlreiche weitere Projekte – einzelne Gebäude ebenso wie Areale und ganze Quartiere – sollen folgen.

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