Umspannen im Untergeschoss

Spezial

Mittelspannung - Normalerweise sind Umspannwerke an der Erdoberfläche. Anders in Zürich-Oerlikon. Dort wurde eine Anlage unterirdisch errichtet. Das machte ein neues Abwärmekonzept mit Fernwärmeanschluss möglich. In den Schaltanlagen ist statt SF6 ein klimafreundliches Isoliergas im Einsatz.

27. Oktober 2015

Seit Ende August ist das Umspannwerk des Elektrizitätswerks der Stadt Zürich (Ewz) an die Stromversorgung angeschlossen. Die dort installierten Hoch- und Mittelspannungsschaltanlagen wandeln die Spannung von 150kV in 22kV um. Damit wird ein modernerer Standard erreicht, denn die Stadt Zürich hatte beschlossen, die Anforderungen für Netzspannung im Stadtgebiet von 11 auf 22kV zu erhöhen. Die Transformatoren und Schaltanlagen liegen drei Stockwerke unter der Erdoberfläche.

 

Netzstützpunkt On top

Die unterirdische Bauweise des Umspannwerks hatte sich in Vorstudien als die beste Variante für den erforderlichen Neubau herauskristallisiert. Der Grund: Freie Grundstücksflächen sind Mangelware; ein Problem, das Zürich mit vielen anderen Boomtowns gemeinsam hat. Darüber hinaus sollte über dem Umspannwerk ein sogenannter Netzstützpunkt entstehen, der eine Basis für Arbeiten am Stromnetz bildet.

Denn die Kombination aus Umspannwerk und Netzstützpunkt ermöglicht eine gemeinsame Nutzung von Lager, Werkstatt und Sozialräumen für über 40 Ewz-Mitarbeiter in der Region Zürich-Nord. Insgesamt umfasst das Gebäude demnach fünf Stockwerke. Der Großteil des Bauwerks war allerdings unterirdisch angelegt und damit war klar: Die Umsetzung eines technisch so anspruchsvollen Vorhabens erfordert umfangreiche Erfahrung, exzellente Hoch- und Tiefbautechniken sowie spezielles Ingenieur-Know-how. Das EVU beauftragte das Consulting- und Engineering-Unternehmen Pöyry Schweiz als Generalplaner.

 

Bau auf schwachem Untergrund

Die besondere Herausforderung des Projekts seit Baubeginn im Jahr 2011 bestand vor allem im Baugrund. Dieser war angesichts des in dieser Region schwachen Untergrunds und hohen Grundwasserspiegels, der bereits bei 2m beginnt, problematisch. Die drei unterirdischen Stockwerke sollten schließlich circa 15m in den Boden reichen.

Zudem mussten Rohrblöcke, Zuleitungen und Kabelführungen unterirdisch so verlegt werden, dass die Funktionsweise garantiert werden kann. Um das Grundwasser zurückzuhalten, entwarf Pöyry eine Doppelwandkonstruktion und einen umlaufenden, circa 1,20m breiten Gang im Gebäudeinneren. »Ein so komplexes Projekt bringt zahlreiche geologische und gestaltungstechnische Herausforderungen mit sich«, sagt Ewz-Projektleiter Pascal Müller.

»Pöyry hat unter großem Zeitdruck und unter sehr schwierigen Bedingungen die hochgesteckten Ziele erreicht.« Die innovative Idee der Doppelwandkonstruktion hat sich bewährt und gewährleistet aktuell den sicheren Betrieb in Oerlikon. Denn die im Zwischenraum angesammelte Feuchtigkeit kann dort bei Bedarf abgepumpt werden. So bleibt das Gebäude trotz des hohen Wasserdrucks trocken.

Klimafreundliches Isoliergas

Eine weitere Innovation macht das unterirdische Umspannwerk zum Vorzeigeprojekt. Denn gemeinsam mit ABB setzt Ewz in Oerlikon neuartige, gasisolierte Schaltanlagen ein. Diese ersetzten weltweit erstmals das üblicherweise eingesetzte Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF6) vollständig durch ein klimafreundliches Gas. SF6 wird in der Elektrotechnik seit Jahrzehnten zur elektrischen Isolierung und Stromunterbrechung verwendet. Unter Druck stehendes SF6 sorgt für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb von gasisolierten Schaltanlagen, da es eine wesentlich höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als andere Isolationsmedien.

 

Mehr Nachhaltigkeit

Der Nachteil: SF6 zählt zu den bekannten Treibhausgasen. Das vorschriftsgemäße Management des Gases ist daher mit erheblichen Kosten, insbesondere bei den Außerbetriebnahmen alter Schaltanlagen, verbunden.

Das alternative Gasgemisch von ABB weist ähnliche Eigenschaften wie SF6 auf, kann jedoch die CO2-äquivalenten Emissionen über den Lebenszyklus der Anlage um bis zu 50% reduzieren. Für Ewz ist das neue Umspannwerk ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Dieses Ziel war auch für Pöyry bei der ingenieurtechnischen Planung des Umspannwerks maßgebend. Denn die Anlage wurde technisch so optimiert, dass der Energieaufwand für die Wärme- und Kälteversorgung so gering wie möglich ist. »Ein innovatives Baukonzept mit Vorbildcharakter für Metropolregionen«, sagt Michael Gräfensteiner, Mitglied der Geschäftsleitung von Pöyry Schweiz.

 

Abwärme für die Nachbarschaft

Die Abwärme der zwei laufenden Transformatoren (ein Reserve-Transformator ist ständig einsatzbereit) wird für eigene Heizzwecke genutzt. Die durch den Betrieb der Transformatoren entstehende Wärme heizt dabei nicht nur automatisch die drei Untergeschosse. Sie wird zudem über eine Lüftungsanlage abgesaugt und wärmt den oberirdisch gelegenen Netzstützpunkt. Die gesamte Anlage ist zudem so ausgelegt, dass Nachbarschaftsgebäude künftig ebenfalls mit Fernwärme beheizt werden können.

Denn dank des platzsparenden Neubaus kann das alte Umspannwerk, das sich direkt neben dem unterirdischen Neubau befindet, komplett zurückgebaut werden. Bis zum Jahr 2018 fungiert die bisherige Freiluft-Hochspannungsschaltanlage zwar noch als Reserveversorgung. Aber mit ihrem bevorstehenden Rückbau wird wertvoller Baugrund in bester Lage an die Stadt Zürich zurückgegeben.

Bauland für Immobilienprojekte

Durch den Erlös der rund 5.200 m2 großen Fläche können so beispielsweise Mehrkosten der unterirdischen Bauweise gedeckt werden.

Das neue Umspannwerk rechnet sich nicht nur deshalb. Denn es stattet Zürich für die nächsten 100 Jahre mit einer stabileren Stromversorgungsquelle aus und bietet künftig ausreichende Netzkapazitäten.

Der unterirdische Standort schützt erheblich besser vor Sabotageakten oder Zerstörungen der Netzinfrastruktur.

Dabei ist das Gebäude selbst alles andere als hermetisch abgeschlossen. Eine große Fensterfront, der sogenannte Guckkasten, ermöglicht Interessierten die Sicht auf den Betrieb der Schaltanlage unter der Erde.

Erschienen in Ausgabe: 09/2015