Haustech 7/2018

Neue Netze weben

Mit der Siedlung Sturzenegg hat die Stadt St. Gallen ihr erstes smartes Quartier erhalten. Durch eine enge Zusammenarbeit zwischen Baugenossenschaft, Stadtwerken und Gebäudetechnikern entstand ein energetischer Musterknabe, der auch architektonisch überzeugt. (Foto: Roger Frei)
Michael Staub /

Nicht nur das Zentrum, auch die Peripherie ist für Über-
raschungen gut. Am Stadtrand von St. Gallen ist mit der Siedlung Sturzenegg eine Wundertüte des genossenschaftlichen Wohnens entstanden. Mit 69 Wohnungen markiert sie das grösste gemeinnützige Wohnbauprojekt der Region seit den 1990er-Jahren. Gleichzeitig stellt sie das erste Quartier der «Smart City St. Gallen» dar. Deren Rückgrat ist das städtische Glasfasernetz, ergänzt durch moderne Übermittlungskanäle wie LoRaWAN (siehe Haustech Nr. 9/2017). Betrieben wird das Netz von den St. Galler Stadtwerken (SGSW). Mittels Zählerfernauslesung können sie unter anderem die Strom-, Gas- und Wasserzähler auswerten. Die Daten werden aggregiert und aufbereitet, so kann jede Mietpartei ihren eigenen Energiebezug mit dem anonymisierten Mittelwert der Nachbarn vergleichen. Dazu dient eine spezielle App, mit der auch eine Visualisierung des Energiebezugs und der digitale Austausch mit den Nachbarn ermöglicht wird.

Für die Versorgung mit Strom und Wärme setzt die Siedlung auf Mini-Blockheizkraftwerke, Photovoltaik und Energierückgewinnung mittels Gebäudetechnik. Die verschiedenen Produktions- und Speichersysteme werden durch ein Energiemanagementsystem optimal austariert. «Die Technologien, die wir hier verwendet haben, sind für sich allein nicht unbedingt innovativ. Doch durch die Verknüpfung werden sie aber sehr spannend», sagt Marco Huwiler, Bereichsleiter Innovation bei den SGSW. Die dezentrale Produktion und Speicherung von Energie lasse sich in der Sturzenegg ideal umsetzen und studieren. «Erst durch die Interaktion mit der Bevölkerung erfahren wir, wie die Netze sinnvoll gesteuert werden können», sagt Huwiler.

Moderne Versorgung

Als Projektpartner waren die SGSW seit 2015 involviert. Sie betreiben PV-Anlage und Energiezentrale als Contractor. In der Energiezentrale der Siedlung Sturzenegg liefern zwei gasbetriebene Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) Wärme und Strom für die Heizwärmeversorgung und Warmwasseraufbereitung der drei Gebäude. «Im Prinzip handelt es sich um Verbrennungsmotoren, die einen Generator antreiben», erläutert Ivo Kempter, Geschäftsführer der Kempter + Partner AG, «doch während beim Automotor die Abwärme einfach verpufft, nutzen wir sie hier zum Heizen. Damit dies optimal funktioniert, streben wir möglichst hohe Laufzeiten an.» Mit etwa 5500 Betriebsstunden pro Jahr sollte dies gelingen.

Die elektrische Leistung beträgt 20 Kilowatt, die thermische Leistung 40 Kilowatt je BHKW. Für einen ausgeglichenen Betrieb wurden die BHKW mit einem grossen Speichervolumen von insgesamt 10 000 Litern ergänzt. Mit den beiden Aggregaten können zirka 80 Prozent des jährlichen Energiebedarfs der Siedlung gedeckt werden. Zur Spitzendeckung und als Backup dient ein Gasbrennwertkessel, der 100 Prozent der notwendigen Leistung übernehmen kann. «Die BHKW sind wartungsintensiver und störungsanfälliger als konventionelle Anlagen, daher wollten wir die Spitzenlast abdecken», sagt Kempter. Für die Warmwasserspeicherung stehen vier Behälter mit je 2500 Litern Kapazität im Einsatz. Die Warmwasseraufbereitung erfolgt jeweils über eine pro Gebäude autonome Frischwasserstation.

Auf den Dächern der Siedlung ist eine PV-Anlage mit einer Gesamtfläche von rund 700 Quadratmetern installiert. Ihr erwarteter Jahresertrag beträgt ungefähr 103 000 Kilowattstunden. Nur ein kleiner Teil der Produktion wird ins städtische Netz eingespiesen. Denn wie viele zeitgemässe Projekte nutzt auch die neue Siedlung die Möglichkeiten einer Eigenverbrauchsgemeinschaft (EVG). Wer in der Sturzenegg eine Wohnung mietet, wird automatisch Mitglied der EVG. Aufgrund der Erfahrungswerte aus dem Betrieb wird das System allenfalls mit einem Batteriespeicher ergänzt. So könnte der Eigenverbrauch weiter gesteigert werden.

Vernetzung durch Architektur

Zeitgemäss ist nicht nur die Technik, sondern auch die Architektur. Das Siegerprojekt «Kettfaden» von Wild Bär Heule Architekten verzichtet auf Punktbauten, sondern fasst die Volumen in drei Baukörpern zusammen. Das gewachsene Terrain wird respektiert, die über 60 Meter langen Bauten folgen mit Abtreppungen seinem Verlauf. Dadurch liegt jeder Hauseingang auf einer anderen Höhe. Eine grosszügige Landschaftsarchitektur mit Kirsch- und Nussbäumen, einer Magerwiese sowie einer zurückhaltenden Möblierung der Aussenräume verknüpft die Siedlung mit der umliegenden Natur und öffnet sie zum Bestand. Ein bestehender Moränenhang am östlichen Rand der Siedlung bildet gleichsam den natürlichen Abschluss der Parzelle, er wurde nach Ende der Rohbauarbeiten eins zu eins rekonstruiert.

Auf Wunsch der Genossenschaft erhielt jede Wohnung zwei Balkone. Deren geschossweise alternierende Anordnung vermeidet eine unerwünschte Vertikalisierung. Die Bodenplatten der Balkone wurden mit Ortbeton erstellt und mit Ankern an die Geschossdecken gehängt. Diese sind betoniert, die tragenden Wände hingegen gemauert. Auf die 22 Zentimeter starke mineralische Dämmung folgen ein Hinterlüftungsrost und die Aussenhaut. Sie besteht aus überdeckenden Wabenstreifen mit sechseckigen Eternitschindeln in Dunkelbraun und Türkis.

Aufwendige Energierückgewinnung

Aussergewöhnlich ist der Aufwand für die thermische Energierückgewinnung: Jede einzelne Wohnung ist mit einer «Joulia»-Duschrinne mit integriertem Wärmetauscher ausgerüstet. Die Belüftung der nach Minergie A zertifizierten Wohnungen erfolgt über einen zentralen Monoblock mit Wärmerückgewinnung. Dessen Entalphie-Wärmetauscher gewinnt neben der Wärme aus der Abluft der Wohnungen auch Feuchtigkeit zurück. «Anstelle von Aluminiumplatten wie in normalen Plattenwärmetauschern verwendet dieses Modell eine luftdichte Polymer-Membran, durch die der Dampf diffundieren kann. So übertragen wir die Feuchtigkeit von der Abluft der Wohnungen auf die frische Zuluft», erläutert Ivo Kempter. Der wärmetechnische Wirkungsgrad des Wärmetauschers beträgt 84 Prozent, der feuchtetechnische 74 Prozent.

Was motivierte die Wohnbaugenossenschaft St. Gallen als Bauträgerin für diese vorbildhafte Energiestrategie? «Es geht nicht nur um Strom und Wärme, man muss sich als Bauherrschaft auch in das energetische Gesamtsystem eines Quartiers oder einer Stadt einfügen», sagt Geschäftsführer Jacques-Michel Conrad. Wenn es beispielsweise keine Fernwärme-Anschlussmöglichkeit gebe wie in der Sturzenegg, müsse man eben eigene Energiezentralen bauen. «Als Konsumenten sind wir mitverantwortlich für die Netzstabilität», sagt Conrad, «und wir müssen mithelfen, zukunftsfähige Energiesysteme zu bauen.» 

Mobilität elektrifizieren

Ein weiterer Baustein ist die Mobilität. Veloräume und Garagenstellplätze der Siedlung sind bereits mit Steckdosen ausgerüstet, damit der Umstieg auf E-Bikes oder Elektrofahrzeuge möglichst einfach fällt. Am Eingang zur Siedlung steht eine Doppel-Ladesäule mit 22 kW Leistung. Während ein Parkplatz für das siedlungseigene Mobility-Fahrzeug reserviert ist, dient der zweite als öffentliche Ladestation. Die Ostschweiz sei nach wie vor «sehr autoaffin», sagt Conrad, deshalb brauche der Wechsel Zeit: «Vielleicht bringen wir mit dem Mobility-Auto die Bewohner schon mal vom Zweitwagen weg. Am liebsten hätte ich in der Garage 20 bis 30 Elektrofahrzeuge in allen Grössen, die von allen genutzt werden können.»