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Hochalpine Energieeffizienz

Die Reinigung von Abwasser ist energieintensiv. Deshalb setzt die ARA Gadenstatt in Davos in Zusammenarbeit mit der EnAW auf ein effizientes Energie-Management. Neben einem neuen Heizsystem mit Abwasserwärmepumpe steht in Davos auch das erste hochalpine Solarfaltdach. Damit produziert die ARA Gadenstatt sogar in den schneereichen Wintermonaten Energie.

Musterschülerin in Sachen Energieeffizienz: Dank dem Solarfaltdach HORIZON produziert die ARA Gadenstatt in Davos auch über die Wintermonate Solarstrom.

Eingebettet ins Davoser Bergpanorama erscheint die ARA Gadenstatt in Davos fast unscheinbar. Sie ist die grösste von insgesamt vier Abwasserreinigungsanlagen in der Gemeinde und funktioniert nach dem mechanisch-biologischen Prinzip. In nur fünf bis neun Stunden durchläuft hier das Abwasser den kompletten Reinigungsprozess in zwei parallel verlaufenden Reinigungsstrassen, bevor es über einen Ablaufkanal ins Ausgleichsbecken in Glaris und von dort in einer Druckleitung hinunter nach Filisur fliesst, wo es turbiniert wird. Doch bis das Abwasser in vorgeschriebener Qualität gesäubert ist, braucht es vor allem eines: viel Energie.

Energieintensive Biologie

Nach den Bergbahnen ist die ARA Gadenstatt einer der grösseren Energieverbraucher in der Gemeinde Davos. Das weiss keiner besser als der Betriebsleiter Markus Wendler. Er leitet die Kläranlage seit 2016 und erklärt, wo die meiste Energie benötigt wird: «Damit die Biologie in den sogenannten Belebungsbecken richtig funktioniert, müssen die Becken konstant mit Sauerstoff versorgt werden.» Dafür werde durch 1200 Tellerbelüfter mal mehr und mal weniger Luft hindurchgepresst, und das während 24 Stunden und an 365 Tagen im Jahr, so der Betriebsleiter. Erzeugt wird diese Luft durch drei unterschiedlich grosse Gebläse. Ebenso energieintensiv sei der Prozess im Faulturm. Für die Faulgasproduktion müsse der Schlamm bei 38 Grad Celsius gelagert werden, wofür es eine Vorlauftemperatur von 60 Grad Celsius brauche. «Für die Beheizung des Faulturms und der Gebäude verheizten wir jährlich rund 60 000 bis 70 000 Liter Heizöl», sagt Wendler.

In der Natur der Sache

«Als ARA sind wir bestrebt, die Umwelt nicht zu belasten», so der Betriebsleiter. Deshalb liege der nachhaltige und schonende Umgang mit den Ressourcen in der Natur der Sache. Hinzu kommt, dass sich Davos als Energiestadt zu einer nachhaltigen Energiepolitik verpflichtete. Bis 2036 strebt die höchstgelegenste Stadt Europas die Energieautarkie an. So erstaunt es wenig, dass die ARA Gadenstatt gemeinsam mit der EnAW die Energieeffizienz in der Kläranlage auf Vordermann brachte.

Heizölfrei dank neuem Heizsystem

2016 musste aufgrund gesetzlicher Vorgaben ein Ablaufkanal realisiert werden. Im gleichen Schritt setzte die ARA Gadenstatt eine grosse energetische Massnahme um, indem sie im Ablauf des gereinigten Wassers einen Wärmetauscher integrierte. «Damit entziehen wir dem die ARA verlassenden und gereinigten Abwasser Wärme», erklärt der Betriebsleiter. 2017 folgte die Installation der speziell hergestellten Abwasserwärmepumpe und des Wärmespeichers. Auch wenn die Investition kosten- und zeitintensiv war, habe sie sich aus
energetischer Sicht mehr als gelohnt: Heute verbraucht die Kläranlage praktisch kein Heizöl mehr. «Wir sparen also rund 60 000 bis 70 000 Liter Heizöl ein pro Jahr.»

Bündner Innovation

Auch in Sachen Strom ist die ARA Gadenstatt eine Musterschülerin. So schwebte die Idee einer betriebsinternen Stromproduktion schon länger im Kopf des Betriebsleiters herum. Denn der Standort sei rein theoretisch optimal gelegen für die Energieproduktion mittels PV-Anlage, wie Wendler erzählt. Wären da doch bloss nicht die schneereichen und langen Wintermonate. «Denn mit einer herkömmlichen PV-Anlage produzieren wir in Davos zwischen November und Mai wegen des Schnees keinen Strom», so Wendler. Die Lösung für dieses Problem wurde nur wenige Luftkilometer von Davos entfernt in Zizers entwickelt: Das Solarfaltdach HORIZON verwandelt nämlich industrielle Nutzflächen in Solarkraftwerke und eignet sich besonders gut für Parkplätze, Logistikareale oder Kläranlagen. Die neuartige Technologie, die an einer Klärwerktagung in Chur präsentiert wurde, begeisterte den Betriebsleiter sofort. Doch funktioniert sie auch in der alpineren Höhenlage von Davos?

Stromproduktion selbst im Winter

Nach einem umfangreichen Variantenstudium und genauen Berechnungen war klar: Das Solarfaltdach ist die perfekte Lösung für die ARA Gadenstatt – auch wenn die Investitionskosten hoch sind. «Da wir aber aufzeigen konnten, dass wir mehr als 90 Prozent des produzierten Stroms selbst verbrauchen, kam der Antrag auch im Landrat durch», erinnert sich Wendler. Seit Herbst 2020 steht in Davos auf rund 1500 Meter über Meer nun also das erste hochalpine Solarfaltdach. «Sobald die Messstation Schnee oder Wind registriert, werden die Panels automatisch eingefahren», erklärt Wendler. Und das sei auch schon die ganze Hexerei. Denn durch den automatischen Einfahrmechanismus bleiben die Panels immer schneefrei und dadurch funktionstüchtig: «Mit den ersten Sonnenstrahlen wird das Solarfaltdach wieder ausgefahren. So können wir auch im Winter Solarenergie produzieren», sagt er. Die Idee hinter dem Solarfaltdach sei damit simpel, aber genial.

Viele Pluspunkte, keine Nachteile

Wie genial die Idee ist, zeigen die Ergebnisse an einem schneereichen oder bewölkten Wintertag. Denn auch wenn die Anlage nur wenige Stunden ausgefahren ist, produziert sie ein paar Kilowattstunden Strom. Erklären lässt sich dies mit dem Albedo-Effekt, der eine erhöhte Strahlungsenergie bewirkt. «Selbst im Sommer mit mehr Sonnenstunden haben wir nie dieselbe Strahlungsenergie wie im Winter mit den schneebedeckten Hängen», zeigt sich der Betriebsleiter begeistert. Das Produkt überzeugt ihn aber auch in weiteren Belangen: Es ist «seriös, zuverlässig und einwandfrei». Die Instandhaltung sei marginal, zudem spende das Dach im Sommer Schatten. Das macht nicht nur die Arbeit für seine Mitarbeitenden an wärmeren Tagen sehr angenehm, sondern reduziert auch die Algenbildung im Becken. Auch der EnAW-Berater der ARA Gadenstatt, Claudio Bock, zeigt sich begeistert vom Solarfaltdach. «Für eine ARA ist das Solarfaltdach der optimale Energieproduzent», sagt Bock, der neben der ARA Davos noch weitere ARAs betreut. Ob es denn neben den hohen Investitionskosten gar keinen Nachteil gebe? Der Betriebsleiter denkt lange nach und stellt fest, dass er im Winter etwas mehr Schneeschaufeln müsse rund um die Becken als zuvor. «Das ist aber kaum nennenswert.»

Gemeinsam mit der EnAW über die Ziele hinaus

Gemäss Bock seien nun die grössten Energieeffizienzziele erreicht. «Wir machen aber trotzdem weiter», sagt Wendler und erzählt, dass sie gerade daran seien, den Faulturm zu inspizieren. «Der ist aktuell noch der grösste Energieverbraucher», so Bock. Im Winter sieht man es mit blossem Auge: Denn der Faulturm gibt so viel Wärme ab, dass das Dach immer schneefrei bleibt. Welche Massnahme da ans Ziel führt, ist allerdings noch offen. Klar ist aber, dass die ARA Gadenstatt den Lösungsweg zusammen mit der EnAW angeht. «Die Zusammenarbeit mit Claudio Bock möchte ich nicht missen», betont der Betriebsleiter. «Ich komme mit einer Idee und er macht die Berechnungen und präsentiert Lösungen.»

Weitere Informationen

Normalerweise werden Erfolge laut gefeiert – das neue E-Kehrichtsammelfahrzeug der Stadt Winterthur kommt aber ganz leise daher. Im Vergleich zu Dieselmotoren ist das mit Elektromotor betriebene Kehrichtsammelfahrzeug nicht nur klimafreundlicher, sondern auch angenehmer für die Mitarbeitenden und die Bevölkerung. Finanzielle Unterstützung bietet das «Transportprogramm Fahrzeug- und Fahrteneffizienz» der EnAW.

Das Wichtigste in Kürze

  • Die Stadt Winterthur hat im Juli 2020 ein elektrisches Kehrichtfahrzeug in Betrieb genommen.
  • Das elektrische Kehrichtfahrzeug reduziert nicht nur den CO2-Ausstoss, sondern auch die Lärmemissionen. Eine Investition mit positiven Auswirkungen auf Mensch und Umwelt.
  • Dank dem vom Bund anerkannten Transportprogramm «Fahrzeug- und Fahrteneffizienz» der EnAW wurde die Anschaffung des E-Kehrichtfahrzeugs auch finanziell interessant.

Mit dem neuen elektrischen Kehrichtsammelfahrzeug ist die Stadt Winterthur nicht nur klimafreundlicher, sondern auch leiser unterwegs. (Bild zVg)

Anfahren, bremsen, anhalten, beladen, anfahren. Für den typischen Stop-and-Go-Betrieb eines Kehrichtsammelfahrzeuges macht ein Dieselbetrieb wenig Sinn. Denn durch das ständige Anfahren und Anhalten verbraucht das Sammelfahrzeug im Vergleich zu einem Langstreckenlastwagen sehr viel mehr Treibstoff. Alternativen gab es aber lange keine. Das weiss auch der Umweltingenieur Armin Bachofner. Er ist Leiter Entsorgung des Tiefbauamts der Stadt Winterthur und seit zwei Jahren für die städtische Abfallbewirtschaftung zuständig. Sein erstes Grossprojekt: die Anschaffung eines elektrischen Kehrichtsammelfahrzeugs.

Die optimale Lösung

Ausgelöst wurde der Prozess ursprünglich durch einen Stadtratsbeschluss, der bei der Beschaffung von neuen Fahrzeugen die Prüfung von alternativen Antriebssystemen verlangt. 2020 hat die Stadt Winterthur deshalb ein elektrisches Kehrichtsammelfahrzeug in Betrieb genommen. Nach nur einem Jahr im Einsatz ist Bachofner überzeugt: «Für den Stop-and-Go-Betrieb eines Kehrichtsammelfahrzeuges ist der Elektroantrieb heute die optimale Lösung.»

Diesel im Blut, Elektro im Getriebe

Sogar die Chauffeure, die laut Bachofner alle Diesel im Blut haben, seien heute hellbegeistert. Denn das elektrische Kehrichtsammelfahrzeug ist nicht nur angenehm in der Fahrweise. Dank dem Elektrogetriebe fallen auch die Abgase weg, was den unangenehmen Geruch reduziert. Zudem ist sowohl der Antrieb als auch der elektrische Nebenantrieb für die Schüttung – der Einrichtung zum Ausleeren von Mülltonnen – sehr viel leiser. «Dadurch können die Belader mit dem Chauffeur und untereinander viel besser kommunizieren», so Bachofner. Auch die Bevölkerung werde zur frühen Morgenstunde nicht mehr aus dem Bett gerüttelt, wenn das Sammelfahrzeug durchs Quartier fährt.

Hohe Investition, weniger Kosten im Betrieb

Die leise und angenehme Fahrweise ist aber bei Weitem nicht der einzige Vorteil. Auch in Sachen Energieeffizienz überzeugt die Anschaffung. «Umgerechnet in Diesel äquivalenten brauchen wir im Vergleich zum herkömmlichen Fahrzeug mit dem elektrischen nur etwa ein Viertel der Energie», weiss Bachofner. Zudem fallen die Betriebs- und Unterhaltskosten viel tiefer aus. Nichtsdestotrotz ist die Anschaffung eine grosse Investition, die sich erst nach zehn bis zwölf Jahren ausgleicht. Denn ein elektrisches Kehrichtsammelfahrzeug ist ungefähr doppelt so teuer wie ein Dieselfahrzeug. Hier kommt das «Transportprogramm Fahrzeug- und Fahrteneffizienz» der EnAW ins Spiel, welches Unternehmen bei der Anschaffung eines elektrischen Lastwagens finanziell unterstützt. «Über die Website der Stiftung Klimaschutz und CO2-Kompensation KliK sind wir auf das Transportprogramm aufmerksam geworden», erinnert sich Bachofner und betont, dass die finanzielle Unterstützung mehr als willkommen gewesen sei. Um es in Zahlen auszudrücken: Ein durchschnittliches E-Sammelfahrzeug, das ca. 25 000 Kilometer pro Jahr zurücklegt, spart jährlich rund 60 Tonnen CO2 ein. Dies entspricht einem Erlös aus dem Verkauf der Bescheinigungen an die Stiftung KliK von etwa 7800 Schweizer Franken pro Jahr, rechnet Mireille Salathé, Programmverantwortliche der EnAW, vor.

Elektromotor ist nicht gleich Elektromotor

Hergestellt wird das elektrische Kehrichtsammelfahrzeug in Winterthur. Die Firma Designwerk war 2016 gemeinsam mit Volvo der Pionier in Sachen E-Sammelfahrzeuge und ist es auch heute noch. Aber: «Elektrolastwagen kriegt man heute nicht direkt ab der Produktionsstrasse», sagt Bachofner. Das elektrische Sammelfahrzeug, welches heute in Winterthur fährt, wurde von Volvo in Schweden produziert – mit einem Dieselmotor. Damit fuhr das Kehrichtsammelfahrzeug in die Schweiz, wo der Dieselmotor in der Werkstatt von Designwerk wieder ausgebaut, zurückgeschickt und durch den Elektromotor ersetzt wurde. Elektromotor sei aber nicht gleich Elektromotor, erklärt Bachofner. Die technischen Bedürfnisse an den Elektromotor müssten spezifiziert und ausformuliert werden. Andernfalls könne der Hersteller nicht die optimale Lösung liefern. Gerade der Stop-and-Go-Betrieb, der bei der Kehrichtabfuhr Alltag ist, brauche wahnsinnig viel Kraft in den tieferen bzw. niedertourigen Bereichen. «Wir haben in unserem Sammelfahrzeug einen einstufigen 500-KW-Motor drin», sagt Bachofner. Das entspricht ungefähr 640 PS – ein gigantisch grosser Motor.

Minimaler Punkteabzug

Abzug erhält das elektrische Sammelfahrzeug nur in zweierlei Hinsicht: Ein erster Nachteil für die Stadt Winterthur ist die Höhe der Kabinen. Denn eigentlich sei die ganze Flotte der Stadt mit Niederflurkabinen ausgestattet – so, dass Belader und Chauffeure zügig ein- und aussteigen können. «Zum Zeitpunkt der Beschaffung gab es für die E-Sammelfahrzeuge aber nur Hochkabinen», so Bachofner. Diese seien in punkto Sicherheit weniger optimal, da der Fahrer weiter oben sitzt und damit aufmerksamer sein muss, was am Boden geschieht. Zwischenzeitlich werden aber bereits Elektrosammelfahrzeuge mit Niederflurkabinen hergestellt. Ein zweiter Punkteabzug finde sich in der Batterie: Diese reiche grundsätzlich für eine Tagestour – ausser, die Temperaturen sinken. «Wenn es draussen sehr kalt ist und sowohl die Klimaanlage in der Fahrerkabine als auch die Griffheizung für die Belader im Einsatz sind, dann kann es schon knapp werden», weiss Bachofner. So kam es schon vor, dass die Batterie über Mittag geladen werden musste. Auch deshalb laufe momentan ein Monitoring, auf dessen Basis die Sammeltouren optimiert werden sollen. «Mit der topografischen Routenoptimierung können wir beispielsweise steuern, dass das leere Fahrzeug am Morgen die steilen Hügel hinauffährt und am Nachmittag, wenn es aufgrund der Ladung schwerer ist, eher im Flachen unterwegs ist.»

Ein Publikumsmagnet

Egal, wo das E-Sammelfahrzeug unterwegs ist: «Kinder und Erwachsene erkennen das Fahrzeug und bleiben stehen – es ist ein wahrer Publikumsmagnet.» Eine freudige Botschaft, findet Bachofner, geht es doch bei der Stadt Winterthur nicht nur darum, Energie und Kosten zu sparen: «Die Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und der soziale Aspekt gehen bei uns Hand in Hand.»

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