Cleveres ETH-Heizsystem für CO2-freie Gebäude

Eine Allianz von Schweizer Unternehmen will Gebäude dereinst CO2-frei heizen und kühlen. Möglich wird das durch ein neues ETH-Energiesystem mit tiefen Erdwärmesonden und effizienten Wärmepumpen.

ETH-Forscher montieren auf dem Hönggerberg eine Solarzelle auf den Hybridkollektor, der Wärme und Strom produziert.

ETH-Forscher montieren auf dem Hönggerberg eine Solarzelle auf den Hybridkollektor, der Wärme und Strom produziert. Bild: ETH

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Vor einem Jahr sagte der ETH-Professor Hansjürg Leibundgut provokativ: Er müsse nicht mehr beweisen, dass sein System funktioniere, sondern nur die Industrie von seinen Ideen überzeugen. Das hat er nun offensichtlich geschafft. Gestern präsentierte die ETH Zürich auf dem Hönggerberg die Allianz von zwölf Schweizer Firmen, die unter dem Label 2SOL das an der ETH entwickelte Heiz- und Kühlsystem für Gebäude ohne CO2-Emissionen weiterentwickeln und zur Marktreife bringen wollen. Darunter sind Unternehmen wie der weltweit tätig Solarzulieferer Meyer-Burger, die Heizungsfirma Hoval oder die grosse Schweizer Immobilienunternehmung Halter. Also grosse Player in der Baubranche. Dieses System sei bedeutend für die Energiewende, sagt Patrick Hofer-Noser, Präsident der Allianz.

Das Prinzip ist im Grunde einfach und nicht neu. Im Winter die Wärme nutzen, die im Sommer im Boden gespeichert wurde. Das Besondere ist jedoch, wie die Wärme geerntet und im Gebäude verteilt wird. Sonnenkollektoren auf dem Dach und ein Lüftungssystem in den Wohnräumen führen über Erdsonden überschüssige Sommerwärme in einen Erdspeicher bis 500 Meter tief unter das Gebäude. Eine hocheffiziente Wärmepumpe, das Herz des Systems, stellt die Wärme bereit.

Keine Wärmedämmung

Angefangen hat alles im Juli 2007 an der Bolleystrasse, mitten im Zürcher Hochschulviertel. Dort hat ETH-Professor Leibundgut sein Haus saniert und zum «Labor» gemacht, um das System und die Innovationen zu testen. Nach dem gleichen Prinzip folgte die Sanierung eines ETH-Bürogebäudes auf dem Hönggerberg, Jahrgang 1972. Noch gibt es keine veröffentlichten genauen Zahlen. Doch beide Systeme funktionieren laut Leibundgut nach mehrjähriger Erfahrung einwandfrei. Das Departement Architektur der ETH wollte damit belegen, dass es mit dem «Ernte-Prinzip» keine umfassende Fassadenerneuerung mit Dämmstoffen braucht. An diesen stören sich ETH-Architekten bei Sanierungen, da Isolationen in ihren Augen die Kreativität einschränken.

So ist beim ETH-Energiesystem nicht der Energiebedarf im Zentrum, sondern die Reduktion der Emissionen des klimaschädlichen Treibhausgases CO2 auf null. «Es geht darum, in den kältesten Stunden des Jahres möglichst wenig Strom absolut emissionsfrei zu verbrauchen», sagt Hansjürg Leibundgut. Dafür sollte die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heizwärme im Gebäude möglichst klein sein. Erreicht wird das mit einer guten Wärmequelle. So soll schon bald eine Erdwärmesonde aus Polyestergarn zum Einsatz kommen, die nicht steif ist wie die gängigen Sonden aus Kunststoffrohren, sondern sich wie ein Feuerwehrschlauch aufrollen und bis in eine Bodentiefe von 500 Metern und mehr einführen lässt. Solche Sonden machen die Energieversorgung effizienter, weil in dieser Tiefe auch in der kalten Jahreszeit Temperaturen von über 15 Grad Celsius herrschen. Komme zudem die hocheffiziente Turbowärmepumpe, wie sie derzeit in Entwicklung ist, zum Einsatz, dann sei der Stromverbrauch minimal.

Untergrund nicht auskühlen

Das ganze System ist allerdings nur sinnvoll, wenn dem Boden nicht mehr Wärme entzogen wird, als hineingeführt wurde. Es gibt bereits einige Beispiele, bei denen das nicht der Fall war. In einem Haus in Zumikon, Baujahr 1955, kühlten Erdsonden den Untergrund nach zehn Jahren derart ab, dass sie im Winter in vereisten Böden steckten. Bereits hörte man gestern an der Medienkonferenz Stimmen, die eine gesetzliche Regelung forderten, um künftig solche Entwicklungen zu verhindern.

Beim ETH-System kann dies nicht passieren, weil die im Sommer geerntete Wärme den Wärmeverlust kompensiert. Hansjürg Leibundgut denkt sogar bereits weiter. Seine Vision: Das Erdreich generell als Wärmequelle für die Wärmepumpe zu bewirtschaften. Derzeit untersucht sein Forschungsteam rein rechnerisch, was passiert, wenn man während 20 bis 30 Jahren etwa ein Viertel mehr Wärme mit einer Temperatur von 30 Grad in den Untergrund – zwischen 150 und 500 Meter Tiefe – einspeist, als entzogen wurde. Die Wärme würde sich dann seitlich und nach oben in die kühleren Zonen verteilen. «So könnte man das Erdreich unter einer Stadt als einen zusammenhängenden Speicher interpretieren», sagt Leibundgut. Es sei möglich, die Erdreichtemperatur innert 30 Jahren um 3 bis 4 Grad über den natürlichen Zustand zu erhöhen. «Bei 3 Grad höherer Quelltemperatur nimmt der Strombedarf der Wärmepumpe je nach Heizsystem am kältesten Tag zwischen 10 und 20 Prozent ab.»

Politische Barrieren

Das ETH-System hat vor allem bei Gebäudesanierungen Vorteile, weil es keine Dämmungen vorsieht. Der Kanton Zürich zahlt jedoch bisher nur Fördergelder, wenn bei einer Gebäudeerneuerung à la Minergie-Label gedämmt wird. Laut der Unternehmensallianz 2SOL soll das neue Energiesystem jedoch nicht über Subventionen auf den Markt gebracht werden. Grössere Anlagen sollen im Vergleich zu Bauten mit Dämmsystemen kaum teurer werden.

Dennoch: Die Innovation scheint sich nur durchsetzen zu können, wenn auch politisch Korrekturen gemacht werden. Zum Beispiel sind Erdwärmesonden in Grundwasserschutzgebieten bisher verboten. In den nächsten Tagen wird das Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich über eine Sonderbewilligung für ein Bauprojekt in Kloten orientieren. Der ETH-Professor ist überzeugt, dass die neuen Polyestersonden ökologisch heikle Zonen nicht gefährden. (Tages-Anzeiger)

Erstellt: 05.11.2013, 11:51 Uhr

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