Das erste energieautarke Mehrfamilienhaus

In Brütten nahe Winterthur wurde das weltweit erste energieautarke Mehrfamilienhaus in Betrieb genommen. Die Sonne ist die einzige Energiequelle. Das Gebäude hat keinen Anschluss an eine externe Energieversorgung. Das stellte die Planer vor zwei Herausforderungen: Wie wird die Energie möglichst effizient «geerntet» und wie wird sie gespeichert, damit auch an trüben Wintertagen geheizt und gekocht werden kann?

Auftraggeber

René Schmid Architekten, Umwelt Arena Spreitenbach

Eine ästhetische und wirtschaftliche Fassade

Der Energiebedarf eines Mehrfamilienhauses kann nur mit einer grossen Photovoltaikfläche gedeckt werden. Dafür reicht das Dach bei weitem nicht aus. Doch noch stossen Photovoltaikmodule als Fassadenelemente auf wenig Resonanz. Nicht ästhetisch genug, zu teuer – so lauten die Argumente. Das Pionierprojekt in Brütten beweist das Gegenteil: Das neue Mehrfamilienhaus ist von oben bis unten in Photovoltaik gehüllt. Das ist dem Gebäude jedoch nicht anzusehen: Mit seiner matt-anthrazitfarbenen Fassade und den hellen Holzfenstern wirkt es auf elegante Weise natürlich. Die neuartige Fassadenlösung, die unter der Projektleitung von Basler & Hofmann entwickelt wurde, besteht aus rahmenlosen Standard-Dünnschichtmodulen. Durch eine spezielle Oberflächenbehandlung wurde das Modul zu einer homogenen, matt anthrazitfarbenen "Bauplatte" weiter entwickelt. Diese wurde eingehend auf ihre statischen Eigenschaften und ihr Verhalten bei Schlagschatten überprüft.

Nicht nur ästhetisch auch wirtschaftlich schneidet die Fassade sehr gut ab: Die Baukosten liegen etwas niedriger als bei einer Standard-Glasfassade. Dank der Stromproduktion ist die PV-Fassade nach rund 30 Jahren sogar günstiger als eine verputzte Fassade.

Speicherkaskade für die Versorgungssicherheit

Die grösste technische Herausforderung bestand nicht in der ausreichenden Produktion der benötigten Gesamtenergiemenge, sondern in der Bereitstellung zum richtigen Zeitpunkt: Die PV-Hülle produziert einen Grossteil der Energie im Sommer, der Bedarf ist jedoch im Winter am grössten. Bei einem völlig autarken Inselsystem kann diese Differenz nicht in das öffentliche Stromnetz abgegeben und von dort bei Bedarf wieder bezogen werden. Die Energie muss durch Speicherlösungen vor Ort «auf Vorrat gehalten» werden. In Brütten ist eine ganze Serie von Speichern vorgesehen: Als Kurzzeitspeicher dienen Batterien. Als Langzeitspeicher wird mittels Elektrolyse Wasserstoff produziert, der in einem grossen Tank aufbewahrt und bei Bedarf über eine Brennstoffzelle verstromt wird. Als thermischer Langzeitspeicher wirken zwei unterirdische Wassertanks, die bei Stromüberschuss von der Wärmepumpe aufgeheizt werden und ihr in einer Senke als Wärmespeicher zur Verfügung stehen. Dank dieser Speicherkaskade verfügt das Gebäude auch ohne Netzanschluss über eine hohe Versorgungssicherheit.

Unsere Leistungen

Projektleitung PV-Fassade, Konzept PV-Fassade, FE-Modellierung zum Tragverhalten, Speicherdimensionierung und Beratung zu Speicherkonzepten.

Das Bundesamt für Energie hat die Entwicklung der neuartigen Gebäudehülle unterstützt.