Erdspeichersystem hat Betrieb aufgenommen

Die ETH Zürich erhält den Preis des Internationalen Netzwerks für einen nachhaltigen Campus (ISCN) in der Kategorie "exemplarische Bauprojekte". Ausgezeichnet werden jeweils Leuchtturmprojekte von Hochschulen. Im ISCN sind mehr als 30 Universitäten aus der ganzen Welt zusammengeschlossen, die sich das Ziel einer nachhaltigen Entwicklung des Hochschulcampus auf ihre Fahnen geschrieben haben.

Die Idee hinter dem dynamischen Erdspeicher ist so einfach wie raffiniert. Während Gebäude im Winter beheizt werden, haben gewisse Gebäude auf dem Campus während des ganzen Jahres einen Kühlenergiebedarf. Das heisst, sie geben Energie in Form von Abwärme ab (z.B. von Grossrechnern). Früher verpuffte diese Abwärme und wurde nicht weiter genutzt. Der dynamische Erdspeicher schafft nun Abhilfe, und zwar gleich im doppelten Sinne: Überschüssige Wärme, die vor allem im Sommer anfällt, wird mit Hilfe von wassergefüllten Erdsonden im Boden eingelagert, um sie im Winter für das Heizen zu benutzen. Durch das Heizen wird dem Speicher in den kühlen Monaten Wärme und die Temperatur des darin zirkulierenden Wassers sinkt. Im Sommer kann man den Prozess umkehren, indem man das Wasser nutzt, um Gebäude zu kühlen. Der Erdspeicher funktioniert somit als eine Art Batterie, die saisonal aufund entladen wird.

Je nach Betriebszustand schwanken die Wassertemperaturen in den Leitungen und im Erdspeichersystem zwischen 4 und 20°C. Gebäude mit Kühlbedarf können mit diesen Temperaturen über grössere Zeiträume direkt gekühlt werden. Gebäude mit Wärmebedarf werden durch Wärmepumpen beheizt, welche am Erdspeicher angeschlossen sind. Dank den im Winterhalbjahr durchschnittlich relativ hohen Temperaturen im Erdspeicher arbeiten die Wärmepumpen mit einem hohen Wirkungsgrad. Das heisst, es braucht nur wenig Zusatzstrom, um die Gebäude zu beheizen. Bis zum Abschluss des Projekts im Jahre 2025 will man fast 90% der Gesamtenergie zum Heizen und Kühlen aus dem Erdwärmespeicher beziehen und nur noch ein Zehntel aus Strom erzeugen.

Bis heute wurden 230 von insgesamt rund 800 Erdsonden verlegt und zwei Unterstationen gebaut, in denen die Temperatursteuerung einzelner Gebäudekomplexe erfolgt. Der Versorgungsring ist seit April 2012 geschlossen, seither sind die ersten drei Gebäude an das Erdspeichernetz angeschlossen. Im Frühjahr 2013 folgt ein weiteres Speicherfeld. Das ganze Erdspeichersystem besteht im Endausbau aus sieben bis neun örtlich getrennten, aber vernetzten Erdspeicherfeldern, die je nach Angebot und Bedarf und je nach Jahreszeit unterschiedlich geladen und entladen werden können.

Das Erdspeichersystem ist zentral, um die CO₂-Emissionen auf dem Campus Hönggerberg zu senken. Die weitgehende Substitution fossiler Brennstoffe durch ein dynamisches Erdspeichersystem könnte aber auch für die Schweiz als Vorbild dienen, findet ETH-Präsident Ralph Eichler: «Der Ausstieg aus der Kernenergie bedingt einen raschen Umbau des Energiesystems mit heute vorhandener Technologie sowie Forschung für eine langfristige Versorgung. Ein Projekt wie das dynamische Erdspeichersystem zeigt, dass Heizen und Kühlen von Gebäuden mit deutlich weniger externer Energie zu machen ist und die CO₂-Emissionen gleichzeitig massiv sinken.»


Dynamischer Erdspeicher: 20 Jahre Aufund Ausbau

Die ETH Zürich hat 2006 mit dem Aufbau des Erdspeichernetzes auf dem Campus Hönggerberg begonnen. Die Idee dazu entstand ursprünglich in einer Variantenstudie zur zukünftigen Energieversorgung des Hönggerbergs unter der Leitung von Amstein und Walthert (A&W). Die ETH Zürich hat diese Idee zusammen mit den Ingenieurbüros A&W und Lauber IWISA weiterentwickelt. Dynamisch heisst das Erdspeichersystem deshalb, weil es einerseits fürs Heizen wie auch fürs Kühlen verwendet werden kann; anderseits, weil die Erdspeicherfelder je nach Bedarf individuell genutzt werden können. Das Projekt kostet insgesamt ca. 37 Mio. Franken, wobei 17 Mio. Franken eigentliche Mehrkosten sind. Die ETH hätte das bestehende Heizsystem total sanieren müssen und wird durch das Erdspeichersystem voraussichtlich rund 1 Mio. Franken Energiekosten pro Jahr einsparen.