Kälte aus dem Fern­netz

Ener­gie­ef­fi­zi­en­te Ver­sor­gung des «Cam­pus Zen­trum» der ETH Zü­rich

Das in­no­va­ti­ve Fern­käl­te­netz ist eine Pio­nier­leis­tung, die den Cam­pus der ETH Zü­rich im Zen­trum von Zü­rich nach­hal­tig küh­len wird. Das Käl­te­netz nutzt ein be­ste­hen­des Ka­nal­sys­tem, das die ver­streut lie­gen­den Ge­bäu­de und For­schungs­zen­tren ver­bin­det. Es ga­ran­tiert eine si­che­re und ef­fi­zi­en­te Ver­sor­gung des ge­sam­ten Cam­pus.

Wärmeverbunde spielen eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, die Ziele der Energiestrategie 2050 im Gebäudesektor zu erreichen. Es werden immer mehr Quartiere und Städte erschlossen. Das Ziel ist, mehrere Wärmeverbunde zu verbinden, um so die bestehenden Energiezentralen besser zu nutzen und den Anteil erneuerbarer Energien zu erhöhen. Während die Fernwärme bereits etabliert ist, hat die Fernkälte noch grosses Potenzial. Mit dem Pionierprojekt «Kältenetz Zentrum» geht die ETH Zürich mit eicher+pauli neue Wege.

Gemeinsam wurde ein wegweisendes und flexibles Fernkältenetz geplant und umgesetzt, das den Campus der ETH Zürich über Generationen nachhaltig kühlen wird. Das Netz verbindet alle bestehenden Kältenetze und übernimmt die bisherige Kälteerzeugungen teilweise und kombiniert sie mit drei neuen Hauptkältezentralen.

Kälte durch den Kanal

Das markante «Campus Zentrum» der ETH Zürich im Herzen von Zürich ist ein Begriff. Weniger bekannt ist, dass unter den Hörsälen und Forschungsgebäuden ein weitverzweigtes Energiekanalsystem existiert, welches die vielen Gebäude verbindet. Über diesen «Energiekanal Zentrum» oder kurz EKZ wird Energie mittels Dampf, Kälte und anderen Medien (Wasser etc.) zu den einzelnen Gebäuden – wie etwa dem Rechenzentrum – geführt. Bis anhin haben über fünf unabhängige Kältezentralen die Gebäude versorgt. In einem Pionierprojekt wurde das historisch gewachsene System neu aufgesetzt. Das neue, zusammenhängende Kältenetz nutzt das bestehende Kanalsystem. Es ermöglicht eine energieeffiziente und sichere Versorgung mit der optimalen Wirtschaftlichkeit und den nötigen Redundanzen in sämtlichen derzeitigen und zukünftigen Gebäuden.

Ef­fi­zi­en­te Reg­ler

Ein eigens für dieses Projekt entwickelter Regler steuert und kontrolliert nicht nur alle Erzeuger, sondern auchalle Verbraucher im gesamten Netz aktiv. Damit wird eine minimale, bedarfsgesteuerte Kälteerzeugung erreicht. Es wird stets auf eine maximale Abwärmenutzung für die gekoppelten Wärmenetze gefahren und darauf geschaut, dass jeweils die aktuell effizientesten Maschinen im Betrieb sind. Neben der Energieeffizienz wird auch die Versorgungssicherheit für die ETH Zürich massiv erhöht. Möglich machen das eine automatische Überwachung von Produktion und Bedarf, die Möglichkeit zum automatischen Sektionieren des Netzes bei Unterbrüchen sowie ein automatischer Lastabwurf bei Kälteunterdeckung. Gleichzeitig konnte die installierte Leistung im Vergleich zur vorherigen Situation reduziert werden.

Käl­te­netz der Zu­kunft

Früher wurde das Areal der ETH Zürich über fünf unabhängige Anlagen versorgt. Mit dem Kältenetz Zentrum werden nun alle 23 Gebäude verbunden und über drei hocheffiziente Energiezentralen versorgt. Insgesamt kann so auf die Installation von ca. 4 MW Kälteleistung verzichtet werden. Die Mastersteuerung über alle Zentralen und Verbraucher ist die Hauptinnovation und das Herzstück der Anlage. Die Masterregulierung sorgt dafür, dass immer nur die effizientesten Kältemaschinen produzieren. Sie bevorzugt Maschinen, die Abwärme nutzen und sorgt auch bei Unterbrüchen im Netz für eine effiziente Kälteproduktion.