Hybridbox gewinnt Watt d’Or

Jahrelang hatte die Sekundarschule Knonau-Maschwanden-Mettmenstetten ZH, liebevoll «Sek Mättmi» genannt, nach ­einer Energielösung gesucht. Ziel war, mit vernünftigem Budget möglichst viel CO2 einzusparen und möglichst viel Energie selbst zu produzieren. Schliesslich machte die Hybridbox das Rennen: das systemisch konzipierte Energiesystem mit Sektorkopplung durch die intelligente Energiezentrale (eben die Hybridbox). Bei der Entwicklung dabei war Roger Balmer, Mitinhaber der Hybridbox AG aus Eschlikon TG.

Heute ist die Schulanlage mit fünf Gebäuden und einem Hallenbad in Mettmenstetten vollständig klimaneutral und erreicht dank Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpen und einer Wärme-Kraft-Kopplungsanlage übers Jahr gesehen einen Selbstversorgungsgrad von rund 54%, bei der Stromversorgung sind es gar 70%.

Bald tiefere Steuern?

Die Hybridbox, die intelligente Energiezentrale, ist in vielen der Leuchtturmprojekte der Umwelt-Arena ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Gebäudetechnik: Beim Mehrfamilienhaus in Zürich-Leimbach, bei der enkeltauglichen Altbausanierung an der Glattbrugger Bruggwiesenstrasse und an der Oberen Wallisellerstrasse in Opfikon, in den CO2-neutralen Wohnüberbauungen in Männedorf und Urdorf, wo Mieterinnen im Rahmen eines Energieverbrauchsbudgets Wärme und Haushaltsstrom zum Nulltarif erhalten.

«Hinter dieser Auszeichnung steht auch die Stiftung Umwelt-Arena», so Roger Balmer. «Sie unterstützte uns von Beginn an erfolgreich und mutig. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir die Hybridbox, deren modularen Aufbau, ihre Funktionsweise und konkrete Anwendungen den Besucherinnen in der Umwelt-Arena-Ausstellungswelt vorstellen dürfen.» Die Umwelt-Arena biete zudem für interessierte Gruppen Themenführungen an.

«Wir machten die Erfahrung, dass die Energieberater gerne bei ihrer Lieblingslösung bleiben.»

Markus Ruggiero, Zuständiger Ressort Infrastruktur Sek Mättmi

Auch in Mettmenstetten machte die Hybridbox das Rennen, die intelligente Zentrale, welche das Energiesystem mit Photovoltaik-Anlagen, Wärmepumpen und einer Wärme-Kraft-Kopplungsanlage (WKK) steuert. Andere Lösungen mit einzelnen Technologien hatten nicht überzeugt: zu teuer, zu wenig vernetzt. Heute ist die Schulanlage mit fünf Gebäuden und einem Hallenbad vollständig klimaneutral. Für die Schülerinnen und Schüler gehört die vollständig erneuerbare und klimafreundliche Energieversorgung nun zum Schulalltag. Und auch die Steuerzahlenden freuts: Die Einsparungen bei den Energiekosten sind so hoch, dass grob umgerechnet sogar der Steuerfuss um fast einen halben Prozentpunkt gesenkt werden könnte.

Den Blick über den Tellerrand wagen

Die erfolgreich umgesetzte Energielösung hat aber eine lange Vorgeschichte. Schon 2011, als ein Heizkessel saniert werden musste, wurden Alternativen zur bestehenden Ölheizung geprüft, die pro Jahr rund 75 000 Liter Heizöl verbrannte. Ziel war, möglichst viel CO2 einsparen zu können und einen möglichst hohen Selbstversorgungsgrad zu erreichen. Und dies mit einem vernünftigen Investitionsbudget. Eine Schnitzelheizung erfüllte die Ziele nebst den hohen Kosten nicht, eine reine Wärmepumpenlösung kam wegen des grossen Energiebedarfs des Hallenbads nicht in Frage. Ebenso wurde ein Erdsondensystem aufgrund der hohen Investitionskosten verworfen.

«Wir machten die Erfahrung, dass die Energieberater gerne bei ihrer Lieblingslösung bleiben und nicht über den Tellerrand denken. Auch die Kosten verlieren sie häufig aus den Augen», fasst Markus Ruggiero, Verantwortlicher für das Ressort Infrastruktur der Sek Mättmi, die lange Lösungssuche zusammen. «Uns ging es darum, unsere Vorbildfunktion wahrzunehmen – bezüglich Klimaschutz, der Energiestrategie 2050 des Bundes, aber auch gegenüber den Steuerzahlenden.» Am Schluss sollten alle Ziele erfüllt werden und die Bürgerinnen und Bürger Vertrauen haben, dass die zuständigen Leute die richtigen Lösungen umsetzten.

Zuerst alles messen

Die richtige Lösung kam schliesslich von Roger Balmer, Inhaber der Pro-Energie GmbH, und Roland Zwingli, die bereits beim Projekt der Umwelt-Arena Schweiz für das energieautarke Mehrfamilienhaus in Brütten mitgearbeitet hatten. «Bevor wir unser Konzept für die Sek Mättmi entwickeln konnten, galt es zu messen. Niemand wusste bis dahin über die tatsächlichen Energieflüsse der Schulanlage Bescheid. Eine massgeschneiderte Energieplanung ist so aber nicht möglich», erinnert sich Roger Balmer. Es wurden also Messpunkte installiert und im gleichen Zug bereits erste Energiefresser eliminiert, beispielsweise alte Lüftungsanlagen und Boiler ersetzt. «Auf Basis der gemessenen Daten konnten wir dann entscheiden, wie die gesetzten Ziele erreicht werden können.»

«Die Hybridbox macht es möglich, dieses komplexe Energiesystem mit relativ einfachen Elementen zu betreiben.» 

Roger Balmer, Inhaber Pro-Energie GmbH

Heute können alle Energieflüsse live verfolgt werden. Sie laufen zusammen in einer intelligenten Energiezentrale, der Hybridbox, die auch in der Überbauung der Umwelt-Arena und der René Schmid Architekten AG in Männedorf, die mit dem Watt d’Or 2021 ausgezeichnet wurde, im Einsatz steht. Die Hybridbox ist das Element, das die Sektorkopplung ermöglicht. Sie regelt das Heizen, Kühlen, die Abwärmenutzung, die Stromproduktion für den Eigenverbrauch oder die Einspeisung ins Netz; sie regelt auch die mit Biogas betriebene Wärme-Kraft-Kopplungsanlage, die im Winter sowohl Wärme als auch Strom (90 Kilowatt) produziert.

«Der Mensch soll im Zentrum stehen. Die Hybridbox macht es möglich, dieses komplexe Energiesystem mit relativ einfachen Elementen zu betreiben.» Das neue Energiesystem ermöglicht heute, den Energiebedarf der Sek Mättmi im Sommer vollständig zu decken – dies klimaneutral sowie unabhängig: Der gesamte frühere Ausstoss von rund 245 Tonnen CO2 fällt weg. Dafür sorgen die Photovoltaik-Anlagen (PV) mit einer Leistung von 222 KilowattPeak (kWp), die Luft-Wärmepumpe und die Abwärmenutzung.

Die Schülerinnen und Schüler haben mitgeholfen – mit Unterstützung von Solafrica, der Gewinnerin des Watt d’Or 2023  – die PV-Panels zu installieren. In der kälteren Jahreszeit läuft die WKK-Anlage mit Biogas aus dem eigenen Klärschlamm der Gemeinden, die in der ARA Schönau Cham zusammengefasst sind. «Pro Jahr können wir so rund 75 000 Franken, also rund die Hälfte der früheren Energiekosten, einsparen», rechnet Roger Balmer vor. Vor der Installation der neuen Energielösung bezog die Sek Mättmi 250 Megawattstunden Strom aus dem Netz. Jetzt kann sie übers Jahr 70 Prozent des Strombedarfs selber produzieren. «Aber: Das Ende des Baus ist der Start des Optimierens», betont Roger Balmer. Denn schon sind neue Ideen in Diskussion oder bereits in Planung, beispielsweise eine optimal abgestimmte Speicherbatterie und Wasserstoff beziehungsweise Methanol, kleine Windkraftanlagen auf dem Dach oder eine weitere PV-Anlage, welche dann den Velo-Park überdacht. «Wir stecken einen Franken rein und bekommen zwei Franken heraus. Das verstehen auch die Steuerzahlenden, die letztlich die Budgets für klima- und energiefreundliche Lösungen bewusst bewilligen», ist Markus Ruggiero überzeugt.

Mit dem Watt d’Or zeichnet das Bundesamt für Energie seit über zehn Jahren Bestleistungen im Energiebereich aus. Ziel des Watt d’Or ist es, diese bekannt zu machen und so Wirtschaft, Politik und die breite Öffentlichkeit zu motivieren, die Vorteile innovativer Energietechnologien für sich zu entdecken. (pd./rs.)