Einzigartiges und umfassendes Energiekonzept
Sämi Zgraggens Vision war, dass das kaum mehr genutzte Wasserkraftwerk einer ehemaligen Sägerei an der Engelberger Aa wieder zum Leben erweckt werden soll. Vor ungefähr 10 Jahren startet er mit den Plänen für sein Vorhaben: die Turbine soll künftig drei Mehrfamilienhäuser mit Energie versorgen. Um das Ziel einer energieautarken Siedlung zu erreichen, entwirft er ein einzigartiges Energiekonzept. Dieses umfasst die Stromerzeugung sowie die Steuerung und Reduktion des Stromverbrauchs.
Unabhängige Energieversorgung durch Wasserkraft und Solarenergie
Die fast vollständige Energieversorgung baut einerseits auf einer Photovoltaik-Gesamtleistung von 124 kWp auf. Das Energiemanagement, der ecoEnergyCoach, maximiert den Eigenverbrauch und speichert Strom-Überschüsse in vier Batteriespeicher, den ecoBatterySystemen, mit jeweils 65 kWh Kapazität. Sind die Speicherkapazitäten ausgeschöpft, wird der Strom in thermische Energie umgewandelt.
Das gesamtheitliche System steuert alle Gebäudefunktionen und unterstützt die Abrechnung
Die Mieter können sowohl die Heizung und Lüftung als auch das Licht und weitere Funktionen ihrer Wohnung über eine zentrale, intuitiv bedienbare App der ecocoach AG bedienen. Beheizt wird das Quartier über drei Grundwasser-Wärmepumpe mit einer Leistung von je 40 kW. Die Hausverwaltung wird erfasst und alle Funktionen bis hin zur Erfassung der Energie- und Wasserströme werden über die ecocoach-App verrechnet. Der Stromverbrauch der Ladesäulen wird automatisch den jeweiligen Mieterinnen und Mietern belastet. Die vier Batteriespeicher, das gesamte Energiemanagement, sowie die intelligente Steuerung der Gebäudetechnik sind alle in das Ökosystem von ecocoach AG eingebunden.
Abbildung: Die ecocoach System Plattform
Mit diesen Komponenten decken die Häuser rund 50 Prozent ihres Strombedarfs. Den übrigen Strom liefert ein Wasserkraftwerk, dass unmittelbar an die Siedlung angrenzt. Mit Hilfe von 70 Millionen Kubikmetern Wasser, dass jährlich durch die Turbine fliesst – das entspricht 465 Millionen Badewannen – erzeugt es eine Jahresproduktion von 380 Megawattstunden Strom. Die Gesamtleistung des Kraftwerks genügt für rund 100 Haushalte, die CO2-Einsparung gegenüber einem Erdgaskraftwerk liegt bei 162 Tonnen pro Jahr.
Die Abstimmung der Energietechnik wird zur Herausforderung
Das Wasserkraftwerk wurde für seine neue Aufgabe zu grossen Teilen umgebaut. Zusätzlich wurden die Mehrfamilienhäuser mit einer Photovoltaikanalage und drei Wärmepumpen ausgestattet. Ein technischer Warmwasserspeicher mit einem Volumen von 10.5 m3 dient als thermische Batterie. Damit steht den Bewohnern der Siedlung möglichst viel nachhaltige Energie zur Verfügung.
Doch weil das Projekt so einzigartig ist, stösst das Team rund um Sämi Zgraggen auf unterschiedliche Herausforderungen: Wie lassen sich die verschiedenen Energiequellen optimal aufeinander abstimmen? Wie soll die Energie im Falle eines Überschusses gespeichert werden? Und wie kann die gesamte Anlage die Verbraucher zur richtigen Zeit mit der richtigen Menge an Energie versorgen? Die unterschiedlichen Komponenten der Energietechnik müssen in Einklang gebracht werden, um eine effiziente Energieversorgung sicherzustellen.
Die Batteriespeicher und das Energiemanagementsystem von ecocoach AG regeln die Energieflüsse
Nach mehreren Konzeptentwürfen stand fest, dass das Energie-Managementsystem, und die Batteriespeicher von ecocoach AG sich besonders gut dafür eignen, die Herausforderungen der Überbauung «Am Aawasser» zu meistern. Der ecoEnergyCoach, das Energiemanagementsystem, wird zur integrativen Komponente für die gesamte Energietechnik. Es misst die Energieflüsse der gesamten Siedlung und steuert sie möglichst effizient. Die ecoBatterySysteme speichern überschüssige Energie in den stationären Speicher und vermögen so Schwankungen in der Energieproduktion und Lastspitzen auszugleichen.
Im neuen Technikraum sind mittlerweile vier Batteriespeicher mit einer Gesamtkapazität von 260 kWh verbaut. Ergänzend ist eine SPS-Steuerung im Einsatz, welche das Energiemanagementsystem optimal unterstützt. Zusätzlich verfügt jede Wohneinheit über eigene Hardware zur Messung von Energieflüssen. Dadurch können die Energieverbräuche auch auf Ebene der Wohneinheiten gemessen werden.
Die ecocoach Plattformlösung visualisiert die Energieflüsse
Die Inbetriebnahme des ecocoach Systems erfolgt über das ecoSetupTool, das Teil der digitalen ecocoach Plattformlösung ist. Per Drag & Drop Funktionen können Installateure die Parametrierung vornehmen oder mögliche Störungsmeldungen überprüfen. Die ecocoach Plattform umfasst zudem eine Web-App für die Überwachung und Steuerung der Energieflüsse. Die Energieproduktion und der Energieverbrauch der gesamten Siedlung werden in Echtzeit gemessen und können visualisiert werden. Dies ermöglicht die laufende Optimierung des Energiehaushalts und die transparente Abrechnung von Nebenkosten.
Auch den Bewohnerinnen und Bewohnern steht die App auf Wohnungsebene zur Verfügung. Dank der Anwendung können sie den Energieverbrauch ihrer Wohnung einsehen oder beispielsweise den Ladezustand ihres Elektroautos überprüfen.
Abbildung: Produktion der PV-Anlage im Verlauf eines Tages ersichtlich in der Web-App
Innovatives Mietpreiskonzept fördert nachhaltiges Verhalten
Die ganze Siedlung steht für Innovation und Nachhaltigkeit. Doch nicht nur der Bau und das Energiesystem an sich sind einzigartig. Sämi Zgraggen hat zudem ein neuartiges Mietkonzept entworfen: Teil des Mietpreises ist ein sogenanntes Energiebudget, das für den individuellen Energieverbrauch zur Verfügung steht. Zusätzliche Energiekosten fallen erst dann an, wenn dieses individuelle Budget ausgeschöpft ist.
In Kombination mit der ecocoach-App, die den Energieverbrauch der Wohneinheiten übersichtlich visualisiert, können Mieterinnen und Mieter künftig jederzeit erkennen, wo sie «energetisch» stehen. Das stärkt das Bewusstsein für den eigenen Verbrauch und fördert ein effizientes Nutzungsverhalten. Darüber hinaus steht den Mieterinnen und Mietern ein Elektroauto zur Verfügung, das sie einmal im Monat für einen Tag kostenlos und anschliessend mit einem Stundenmodell nutzen dürfen.
Richtungsweisend für die innovative und nachhaltige Energiezukunft
Um einen allfälligen Leerstand in seiner Überbauung muss sich Sämi Zgraggen keine Sorgen machen. Dank dem innovativen Mieterkonzept sind alle Wohnungen vermietet. Mit der eigenen Energieproduktion und -speicherung erreicht die Siedlung derzeit einen Autarkiegrad von 90 %. Mit seinem Projekt will der Bauherr Sämi Zgraggen vorangehen und Potenziale aufzeigen: «Die Energiewende ist nur zu schaffen, wenn wir jetzt handeln. Ich will beweisen, wie energetisch intelligentes Bauen und Wohnen heute aussehen kann – und das zu marktfähigen Mietpreisen.»
Sämi Zgraggen hat die lokalen Gegebenheiten genutzt und in der Kombination aus Wasserkraft, Solarenergie und Speicherung eine Chance erkannt. Mit seinem Projekt zeigt er, dass weitgehend energieautarkes Wohnen bereits heute machbar ist – mit Hilfe innovativer Energie- und Gebäudetechnik und von ecocoach AG.
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