Kommunale Energieplanung

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1 Kommunale Energieplanung Planungsbericht Vom Stadtrat Uster beschlossen am 23. Oktober 2012 Von der Baudirektion genehmigt am 21. März 2013

2 Ergänzt mit "Planungszusatz" gemäss Genehmigung der Baudirektion vom 21. März 2013 betreffend Gasversorgungsgebiet, beschlossen von der Fachgruppe Energie am 16. April 2014 Bearbeitung PLANAR AG für Raumentwicklung Rigistrasse 9, 8006 Zürich Tel , Fax Bruno Hoesli, Bauingenieur, Raumplaner NDS HTL FSU, Planer REG A Fabia Moret, Dipl. Umwelt-Natw. ETH, MAS FHNW in nachhaltigem Bauen Philipp Glatt, Dipl. Umwelt-Natw. ETH, MAS Energieingenieur Gebäude

3 Inhalt 1 Einleitung Zweck und Verbindlichkeit Inhalt und Vorgehen 2 2 Analyse der heutigen Wärmeversorgung Gebäudepark Wärmebedarf Primärenergie und Treibhausgasemissionen 8 3 Energiepotenziale Wärmeversorgung Ortsgebundene hochwertige Abwärme Ortsgebundene niederwertige Abwärme + Umweltwärme Leitungsgebundene fossile Energieträger Regional gebundene erneuerbare Energieträger Ungebundene erneuerbare Energieträger 18 4 Entwicklungsprognose und Energieziele Annahmen Bevölkerungs- und Siedlungsentwicklung Wärmebedarfsentwicklung Kommunale Ziele 22 5 Räumliche Koordination der Wärmeversorgung Grundlagen Versorgung im Wärmeverbund Eignungsgebiete Versorgung des übrigen Siedlungsgebietes Wirkungsabschätzung 29 Literatur 31 Glossar und Abkürzungen 33 Anhang 1 Massnahmen zur Umsetzung 35 Anhang 2 Pläne 50 Energieplankarte Potenzialplan Wärmebedarfsdichte 2025 Es wird in der Folge ausschliesslich die männliche Form verwendet. Begriffe, die sowohl die weibliche als auch die männliche Form aufweisen, werden nicht unterschieden und sind gleichwertig.

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5 1 Einleitung Die aktuelle kommunale Energieplanung der Stadt Uster stammt aus dem Jahr 1999 und wurde mit dem "Bericht zur Energiepolitik" festgelegt. Die Energieplankarte wurde 2009 bezüglich Aussagen zur Abwärmenutzung aus der Kanalisation angepasst. Inzwischen haben sich die Energienutzung und -versorgung sowie die Zielvorgaben stark gewandelt, was eine Überarbeitung der strategischen Ausrichtung der Energiepolitik erfordert. Im Rahmen der Revision der Energieplanung soll folglich aufgezeigt werden, wie die bestehende Wärmeversorgung der Stadt an die zukünftigen Gegebenheiten und Herausforderungen angepasst werden kann. Dabei sind die Ziele der kantonalen Energiepolitik und des kantonalen Energiegesetzes zu beachten; namentlich eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Wärmeversorgung, eine rationelle Energienutzung, eine markante Senkung der CO 2 -Emissionen durch die Ausschöpfung der Effizienzpotenziale und einer verstärkten Nutzung von Abwärme und erneuerbaren Energien (inkl. Biogas). 1 Mobilitätsfragen werden obwohl aus energiepolitischer Sicht ebenfalls bedeutend im Rahmen der Energieplanung nicht behandelt. Die Energieplanung stützt sich auf Art. 7 des kantonalen Energiegesetzes (EnerG) und steht in direkter Beziehung zum behördenverbindlichen kantonalen Richtplan Zweck und Verbindlichkeit Mit der Energieplanung werden die Grundsätze der übergeordneten wie auch kommunalen Energiepolitik räumlich konkretisiert. Durch entsprechende Gebietsbezeichnungen wird die räumliche Koordination und Abstimmung zwischen der bestehenden und neu auszubauenden Infrastruktur zur Wärmeversorgung und der Siedlungsentwicklung vorgenommen. D.h. für das gesamte Siedlungsgebiet wird aufgezeigt, welche Energieträger zu Gunsten einer zukunftstauglichen Wärmeversorgung eingesetzt werden sollen. Wirkung Durch das Ausscheiden von räumlich präzise festgelegten Prioritäts- und Eignungsgebieten wird die angestrebte Wärmeversorgung gebietsweise vorgegeben. Mit konkreten Massnahmen wird aufgezeigt, welche Schritte und Abklärungen bis zur eigentlichen Umsetzung zu tätigen sind. Die Nutzung bestimmter erneuerbarer Energieträger kann gemäss Art. 295 Abs. 2 Planungs- und Baugesetz (PBG) vorgegeben werden 3. Auf diese Weise werden Rechtssicherheiten für Investoren und Grundeigentümer geschaffen. Nutzen Mit der Energieplanung wird eine ressourcenschonende und umweltverträgliche Energieversorgung gefördert. Sie zeigt auf, wie und in welcher zeitlichen Folge die übergeordneten sowie kommunalen Energieziele gemäss dem klima- und energiepolitischen Absenkpfad der Stadt (vgl. Kap. 4.3) erreichbar sind. Dadurch 1 Vgl. auch Bericht "Vision Energie 2050" der Baudirektion des Kantons Zürich vom Dezember Entwurf für die öffentliche Auflage, Ermächtigung des Regierungsrates vom 17. November PGB Art. 295 Abs. 2: "Wenn eine öffentliche Fernwärmeversorgung lokale Abwärme oder erneuerbare Energien nutzt und die Wärme zu technisch und wirtschaftlich gleichwertigen Bedingungen wie aus konventionellen Anlagen anbietet, kann der Staat oder die Gemeinden Grundeigentümer verpflichten, ihr Gebäude innert angemessener Frist an das Leitungsnetz anzuschliessen und Durchleitungsrechte zu gewähren." 1

6 lassen sich der anteilsmässig noch sehr hohe Verbrauch an fossilen Brennstoffen sowie der damit verbundene Ausstoss an Treibhausgasen erheblich reduzieren. Dies stärkt letztlich die lokale Wertschöpfung und mindert den Abfluss finanzieller Mittel ins Ausland. 1.2 Inhalt und Vorgehen Ergebnis der Energieplanung Aufbau des Planungsberichts Als Resultat der Energieplanung liegen schliesslich die Energieplankarte mit verbindlicher Festlegungen wie Prioritäts- und Eignungsgebiete und der räumlichen Zuordnung der Massnahmen, der Planungsbericht mit den Erläuterungen und verbindlichen kommunalen Energiezielen sowie der Massnahmenkatalog zur Umsetzung des Energieplans mit Massnahmenbeschrieb, Zuständigkeiten und Prioritäten vor. In Kapitel 2 wird die heutige Wärmenutzung und -versorgung, aufgeteilt nach Energieträger, dargestellt. Aus dem Endenergiebedarf und dem Energieträgermix lassen sich der Primärenergiebedarf und die dadurch verursachten Treibhausgasemissionen ableiten 4. In Kapitel 3 werden die vorhandenen Energiepotenziale bezeichnet. Anhand vorgeschlagener Massnahmen (Kapitel 5) soll die Wirkung der Energieplanung abgeschätzt und deren Bedeutung in Bezug auf das Erreichen der kommunalen Energieziele aufgezeigt werden. Dazu werden in Kapitel 4 die zu erwartende Entwicklung sowie die in diesem Zusammenhang stehenden kommunalen Energieziele festgelegt. Zeithorizont Begleitgruppe Richtpläne enthalten Lösungsansätze mit unterschiedlichen zeitlichen Ausrichtungen. In der Regel sind sie zeitlich auf einen Horizont zwischen 20 und 25 Jahren ausgerichtet. Der Betrachtungshorizont dieser Planung erstreckt sich somit bis Der Planungshorizont resp. Massnahmenhorizont wird auf 2025 festgelegt, was in etwa dem Planungshorizont der Nutzungsplanung entspricht 5. Die Wärmebedarfsentwicklung wird folglich für einen Zeithorizont von rund 15 Jahren unter Berücksichtigung der zu erwartenden Siedlungsentwicklung und der Verbesserung der Energieeffizienz prognostiziert. Längerfristig ausgerichtete Massnahmen sind infolge von nicht absehbaren wirtschaftlichen und technischen Veränderungen nicht zweckmässig. Die Erarbeitung der kommunalen Energieplanung wurde von der Fachgruppe Energie begleitet, bestehend aus folgenden Mitgliedern: Thomas Kübler (Stadtrat) Bruno Modolo (Direktor Energie Uster AG) Walter Ulmann (Stadtplaner) Thomas Bornhauser (Leiter Liegenschaften) Sarina Laustela (Leistungsgruppenleiterin Abfall und Umwelt) Stefan Reimann (Leiter des Geschäftsfeldes Hochbau und Vermessung) Peter Oberholzer (Projektkoordinator, Stadtgeometer) 4 Für die Erklärung der Terminologie siehe Glossar. 5 Gemäss Art. 15 Bundesgesetz über die Raumplanung (RPG): Der Planungshorizont von Orts- bzw. Nutzungsplanungen beträgt 15 Jahre. 2

7 2 Analyse der heutigen Wärmeversorgung Erhebungsmethode Die Berechnung des heutigen Energiebedarfs für Komfort 6 - und Prozesswärme der Stadt Uster basiert einerseits auf einem "top-down" Ansatz, bei welchem der bestehende Gebäudepark mit dem kommunalen Gebäude- und Wohnungsregister analysiert und die Daten der Betriebszählung 2008 ausgewertet werden. Die Resultate dieser Erhebungsmethodik werden mit den aktuellen Bezugsdaten des Energieversorgers (Energie Uster AG) validiert und der Berechnung über die Feuerungskontrolldaten gegenüber gestellt ("bottom-up" Ansatz). So wird der heutige Wärmebedarf auf zwei voneinander unabhängige Arten ermittelt und gegenseitig abgestimmt. 2.1 Gebäudepark Gebäudepark mit grossem Sanierungspotenzial Das kommunale Gebäude- und Wohnungsregister zählt in Uster insgesamt 5'552 Gebäude 7, wovon 4'253 zum Wohnen genutzt werden. Die Wohngebäude sind durchschnittlich rund 50 Jahre alt. Zwei Drittel aller Wohngebäude wurden vor 1985 erstellt. Lediglich 5% wurden bereits einmal wertvermehrend renoviert (Vergabe einer Baubewilligung). Die gesamte Wohnfläche beträgt rund 1.5 Mio. m 2. In Abb. 1 wird die Wohnfläche unterteilt nach Bauperioden mit der durchschnittlichen Energiekennzahl dieser Bauperiode dargestellt. Dieser Kennwert gibt den Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasser in kwh pro Jahr und m 2 beheizte Geschossfläche an. Neubauten dürfen gemäss den heutigen gesetzlichen Anforderungen lediglich einen Verbrauch von rund 50 kwh resp. 5 Liter Heizöläquivalente pro m 2 und Jahr aufweisen, Sanierungen nach dem MINERGIE Standard 6 Liter und Neubauten nach dem MINERGIE-P Standard 3 Liter pro m 2 und Jahr. Energiekennzahl Wärme in kwh/(a*m 2 ) bis Reduktionspotenzial Wärmebedarf Anforderung MINERGIE-Sanierungen Neubau-Standard (MuKEn 2008) 0 500'000 1'000'000 1'500'000 Anteil Warmwasser Wohnfläche nach Bauperioden in m 2 Abb. 1: Wohnfläche der Stadt Uster nach Bauperioden mit mittleren Energiekennzahlen 8 6 Raumwärme und Warmwasser 7 4'516 Wohngebäude (Ein- und Mehrfamilienhäuser), 531 Wohngebäude mit Nebennutzung, 265 Gebäude mit teilweiser Wohnnutzung und 235 Gebäude ohne Wohnnutzung. 8 Die dargestellten Energiekennzahlen nach Gebäudealter stammen aus einer Auswertung für den ganzen Kanton Zürich. Darin berücksichtigt sind schon die bereits realisierten energetischen Verbesserungen. 3

8 2.2 Wärmebedarf Methodik Nachfolgend werden die Wärmebezüge der beiden Kategorien Wohnen und Arbeiten (Dienstleistung, Gewerbe und Industrie) dargestellt. Im Wohnbereich wird der gesamte Energieverbrauch für Komfortwärme resp. Raumwärme und Warmwasser berücksichtigt (inkl. Stromverbrauch der Wärmepumpen, Elektrodirektheizungen und Warmwasserboiler). In der Kategorie Arbeiten wird im Hektarraster die Wärmeerzeugung für Komfort- sowie Prozesswärme dargestellt (exkl. Elektrizität). Komfortwärme Methodik Arbeitsplätze Komfort- und Prozesswärme Wärmebedarf Wohnen Der Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasser beträgt in der Kategorie Wohnen insgesamt 235 GWh für das Jahr Die überbauten Wohnzonen betragen in Uster insgesamt rund 570 ha (inkl. Misch- und Kernzonen sowie Gewerbezonen mit Wohnanteil, Stand 2009). Daraus lassen sich folgende Kennwerte ableiten und mit den kantonalen Durchschnittswerten vergleichen 9 : Wohnfläche pro Person: 49 m 2 (Kt. ZH 2009: 45 m 2 ) Wärmebedarf pro Person: 7.4 MWh/a (CH 10 : 8.2 MWh/a) Wärmebedarf pro m 2 Wohnfläche: 152 kwh/a Durchschn. Wärmebedarf im Wohngebiet: 508 MWh/a pro ha Zonenfläche (die Darstellung der Wärmebedarfsdichte befindet sich im Anhang) Wärmebedarf Arbeiten Die Berechnung des Wärmebedarfs der Dienstleistungs-, Gewerbe- und Industriebetriebe basiert auf den Betriebszählungsdaten Den Beschäftigten im Hektar-Raster werden aufgrund der Branchenzugehörigkeit spezifische durchschnittliche Energiekennzahlen gemäss BFE 2009 zugeordnet. Die Resultate dieser Erhebungsmethode werden den effektiven Verbrauchswerten der Gas- und Stromversorgung sowie den Daten aus der Feuerungskontrolle gegenübergestellt und nötigenfalls angepasst. Gemäss Betriebszählung waren 2008 insgesamt etwa 13'838 Personen in Uster beschäftigt (23% im Industrie- und 77% im Dienstleistungssektor). Dies ergibt 0.44 Beschäftigte pro Einwohner 11 (der schweizerische Durchschnitt liegt bei 0.55 Beschäftigten pro Einwohner). In Uster ist vorwiegend der Dienstleistungssektor (Sektor 3) vertreten. Der Energiebedarf für die Bereitstellung von Komfort- und Prozesswärme (exkl. elektrische Anwendungen und Prozesse sowie Elektrodirektheizungen und -boiler) wird auf insgesamt 120 GWh/a geschätzt. Folgende Kennwerte ergeben sich für diese Kategorie (Vergleich mit den schweizerischen Durchschnittswerten für das Jahr 2010 gemäss BFE 2011 b): Wärmebedarf pro Arbeitsplatz: 8.3 MWh/a (CH: 9.8 MWh/a) 9 Zürich in Zahlen 2011, 2011, Statistisches Amt Kanton Zürich in Zusammenarbeit mit der Zürcher Kantonalbank. 10 Abgestützt auf BFE 2011 b '406 Einwohner auf dem Gemeindegebiet der Stadt Uster im Jahr

9 Durchschnittlicher Wärmebedarf im Industrie- und Gewerbegebiet 12 : 1'128 MWh/a pro ha Zonenfläche (Karten siehe Anhang) Gesamtwärmebedarf der Stadt Uster Der gesamte Endenergiebedarf 13 für Komfort- und Prozesswärme beträgt rund 355 GWh/a. Der Pro-Kopf-Bedarf entspricht 11 MWh/a und liegt damit unter dem kantonalen Durchschnitt von rund 13 MWh/a (AWEL 2011b). Die Wärmeerzeugung erfolgt zu 92% mit fossilen Brennstoffen (63% Erdgas und 29% Heizöl, vgl. Abb. 2). Der Anteil der erneuerbaren Energieträger an der Wärmeproduktion beträgt in Uster gesamthaft etwa 7% und liegt deutlich unter dem schweizerischen Durchschnittswert für das Jahr 2010 von insgesamt rund 15% (BFE 2011 a). 1% 1% 1% 2% 3% 63% 29% Heizölprodukte Erdgas Biomasse Sonne Umweltwärme Fernwärme Elektrizität Abb. 2: Energieträger-Mix der Wärmeversorgung 2010 des gesamten Siedlungsgebiets Energieplanung 1996 Gemäss der letzten kommunalen Energieplanung der Stadt betrug 1996 der Endenergieverbrauch für die Wärmeerzeugung rund 410 GWh/a. Davon wurde lediglich 1% mit der Nutzung erneuerbarer Energien gedeckt. Die Verbrauchsreduktion der letzten Jahre lässt sich u.a. auch mit einem Rückgang verschiedener Produktionsprozesse begründen. Auch lassen sich die Zahlen aufgrund unterschiedlicher Erhebungsmethoden nur bedingt miteinander vergleichen. 12 Die überbauten Gewerbe- und Industriezonen betragen insgesamt etwa 62 ha (inkl. Zonen für öffentliche Werke und Anlagen, Stand 2010). 13 Endenergie siehe Glossar 5

10 Wärmebedarf der gemeindeeigenen Bauten und Anlagen Der Heizwärmebedarf der erfassten gemeindeeigenen Bauten und Anlagen (Verwaltungsvermögen) der Stadt Uster betrug 2010 rund 11 GWh. Die städtischen Gebäude werden heute zu 14% mit erneuerbaren Energien beheizt (siehe Abb. 3). 14% 7% Heizölprodukte Erdgas Biomasse 79% Abb. 3: Energieträger-Mix der Wärmeversorgung 2010 der gemeindeeigenen Bauten und Anlagen 6

11 Für das gesamte Siedlungsgebiet lässt sich eine mittlere Wärmebedarfsdichte von 622 MWh/a pro Hektare errechnen (571 ha überbaute Bauzonen). º MWh/a pro Hektare ) " " " " < '000-5'000 > 5' km Abb. 4: Wärmebedarfsdichte Wohnen und Arbeiten im Hektar-Raster Exkurs Wärmeverbunde Als wichtigste Voraussetzung für den Aufbau eines Wärmeverbunds gilt ein ausreichender Wärmebedarf im nahen Umfeld einer Wärmequelle. Dementsprechend eignen sich besonders dicht bebaute Wohngebiete oder Gebiete mit Grossverbrauchern mit einem hohen, ganzjährigen Wärmebedarf. Um die Wirtschaftlichkeit eines Wärmenetzes gewährleisten zu können, müssen bestehende Siedlungsgebiete einen Wärmebedarf von mindestens 400 bis 600 MWh/a pro Hektare aufweisen. Bei der Auswahl idealer Versorgungsgebiete ist die bestehende Infrastruktur zu berücksichtigen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Investitionssicherheit ist das Siedlungsgebiet längerfristig nicht mit mehreren leitungsgebundenen Energieträgern zu erschliessen. Auch zu berücksichtigen ist die künftig zu erwartende Abnahme des Wärmebedarfs aufgrund von Sanierungsmassnahmen im Gebäudebestand. 7

12 2.3 Primärenergie und Treibhausgasemissionen Für den aktuellen Wärmebedarf lassen sich über die in ESU-Services 2008 ausgewiesenen Faktoren Primärenergie und Treibhausgasemissionen in CO 2 - Äquivalenten ausgedrückt der verwendeten Energieträger abschätzen (siehe Glossar). Diese Werte können mit den langfristigen Zielvorgaben der 2000-Watt- Gesellschaft verglichen werden (siehe Glossar im Anhang). 3'000 3 Elektrizität Watt pro Person 2'000 1'000 t CO 2 -eq. pro Person 2 1 Umweltwärme Sonne Biomasse Fernwärme Erdgas Heizölprodukte 0 Primärenergie 0 Treibhausgasemissionen Abb. 5: Primärenergiebedarf und Treibhausgasemissionen der Wärmeversorgung 2010 pro Person in Uster (ohne Stromprozesse, Verkehr etc.) Primärenergie Treibhausgasemissionen Der Pro-Kopf-Endenergieverbrauch für Komfort- und Prozesswärme beträgt in der Stadt Uster 11 MWh/a. Umgerechnet auf den Primärenergiebedarf ergibt dies 15 MWh/a bzw. eine Dauerleistung von rund 1'700 Watt pro Person (vgl. Abb. 4). Im schweizerischen Durchschnitt beträgt die nachgefragte Dauerleistung für die gesamte Wärmebereitstellung heute rund 2'100 Watt pro Person. Um die Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft erreichen zu können, ist der Primärenergiebedarf der Wärmeerzeugung langfristig auf 700 Watt pro Person zu reduzieren. Bei den Treibhausgasemissionen der Wärmeproduktion liegt die Stadt Uster mit einem Pro-Kopf-Ausstoss von 2.9 t CO 2 -eq. pro Jahr unter dem durchschnittlichen Emissionswert der Schweiz von rund 3.8 t CO 2 -eq. pro Jahr und Person. Zur Begrenzung des Temperaturanstiegs sind die Treibhausgasemissionen der Wärmeproduktion langfristig auf 0.4 t CO 2 -eq. pro Jahr und Person zu senken. Die Verwendung von fossilen Brennstoffen (Heizöl und Erdgas) ist mehrheitlich für die CO 2 -Emissionen verantwortlich. In der Reduktion des Heizwärmebedarfs durch die Sanierung des Gebäudeparks und in der Substitution von fossilen Brennstoffen als Energieträger liegt daher ein sehr grosses Potenzial. Fazit Der im Vergleich zu den schweizerischen Durchschnittswerten tiefere Primärenergieverbrauch und die daraus resultierenden Treibhausgasemissionen der Stadt Uster sind hauptsächlich auf die tiefere Anzahl Beschäftigter pro Einwohner und einen stark ausgeprägten Dienstleistungssektor zurückzuführen Anteil Beschäftigte pro Einwohner von 0.44 in Stadt Uster, Schweizer Durchschnitt bei

13 Exkurs Strommix Der Stromverbrauch im Gemeindegebiet führt zu einem Bedarf an Primärenergie von rund 1'300 Watt Dauerleistung pro Person resp. zu Treibhausgasemissionen von 0.1 t CO 2 -eq. pro Person und Jahr. Im schweizerischen Vergleich beträgt die nachgefragte Dauerleistung 2'600 Watt pro Person resp. 1.3 t CO 2 -eq. pro Person und Jahr. Diese Unterschiede lassen sich mit dem hohen Anteil an Wasserkraft und Strom aus Kernkraftwerken begründen (Primärenergiefaktor Uster vs. 3.0 CH-Wert). 15 Gemäss Stromkennzeichnung der Energie Uster AG wird 49% des verkauften Stroms aus Kernkraft und 50% aus Wasserkraft produziert. Die restlichen 1% sind nicht überprüfbar (UCTE-Mix). 9

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15 3 Energiepotenziale Wärmeversorgung Dieses Kapitel bietet eine Übersicht der für die Heizzwecke (Raum- und Prozesswärme sowie Warmwasseraufbereitung) nutzbaren Wärmequellen der Stadt Uster. Die technische Machbarkeit und Erschliessbarkeit sowie die Wirtschaftlichkeit ihrer Nutzung sind dabei noch nicht abschliessend geklärt. Im Folgenden werden die vorhandenen Energiepotenziale geordnet nach den im Kanton Zürich geltenden Planungsprioritäten erläutert (vgl. Kapitel 5.1). 3.1 Ortsgebundene hochwertige Abwärme Hochwertige Abwärme Als ortsgebundene hochwertige Abwärme wird anfallende Wärme auf einem direkt nutzbaren Temperaturniveau bezeichnet. In der Stadt Uster ist keine hochwertige Abwärme verfügbar, da weder eine Kehrichtsverbrennungsanlage noch grosse Industriebetriebe mit entsprechender Kapazität vorhanden sind. 3.2 Ortsgebundene niederwertige Abwärme + Umweltwärme Niederwertige Abwärme Industrielle und gewerbliche Abwärme Gereinigtes Abwasser Bei niederwertiger Abwärme ist die anfallende Wärme aufgrund des tiefen Temperaturniveaus (unter 30 C) nicht direkt nutzbar, d.h. für ihre Nutzung sind Wärmepumpen erforderlich. In Uster steht keine niederwertige Abwärme aus Industrie- und Gewerbebetrieben zur externen Nutzung zur Verfügung. Die Abwärme verschiedener Kühlprozesse wird bei den meisten Betrieben bereits intern genutzt. Dies stellte sich bei einer Umfrage bei Grossverbrauchern im Gemeindegebiet heraus. Für die Potenzialabschätzung der Wärmenutzung aus dem Abwasser der ARA Uster wurde durch Hunziker Partner AG eine Studie (2007) erstellt, welche zwei Nutzungsalternativen vorsieht: Einerseits die Nutzung der Abwärme aus dem Rohabwasser der Sammelkanäle und andererseits die Nutzung von Wärme aus dem gereinigtem Abwasser (nach der ARA). In einer Diskussion mit Vertretern der Energiekommission, dem Stadtingenieur und weiteren Fachpersonen wurde entschieden, dass lediglich die Wärme aus dem gereinigten Abwasser genutzt werden soll. Ein Teil des Potenzials des gereinigten Abwassers wird bereits heute im Contracting (siehe Glossar) durch die EKZ als Wärmequelle genutzt. Die Überbauungen Turicum, Seeweg, Seeblick und Seegarten werden mit dem gereinigten Abwasser sogenannte kalte Fernwärme (siehe folgender Exkurs) versorgt. Gesamthaft werden daraus rund 2 GWh/a Heizwärme erzeugt. Potenzialabschätzung Zur Versorgung zusätzlicher Gebiete mit ARA-Abwärme ist die Erstellung einer neuen Leitung ab der ARA erforderlich. Gemäss Studie von Hunziker und Partner (2007) können mit einer Erhöhung der Bezugsmenge und der zusätzlichen Nutzung des alten Biologiebeckens als Speicher mit einem bivalenten Heizsystem 11

16 bis zu 15 GWh/a Wärme erzeugt werden 16. Dies ergibt ein freies Potenzial von zusätzlich 13 GWh/a. Damit lassen sich neben dem Entwicklungsgebiet Eschenbüel und dem Zellweger-Areal auch weitere Gebiete versorgen. Exkurs warme oder kalte Fernwärme Die Wärme kann grundsätzlich als kalte Fernwärme (Verteilung auf Temperaturniveau der Wärmequelle) oder als warme Fernwärme (die von einer zentralen Wärmepumpenanlage erzeugt und über wärmeisolierte Leitungen verteilt wird) genutzt werden. Umweltwärme Grundwasser Unter dem Begriff ortsgebundene Umweltwärme wird die Wärmenutzung aus dem Grund- und Oberflächenwasser sowie der Erdwärmenutzung verstanden. Auch hierbei ist eine räumliche Koordination zwischen dem Ort des Vorkommens und dem Ort der Nutzung notwendig. Grundwassernutzungen sind gemäss Wasserwirtschaftsgesetz des Kantons Zürich bewilligungspflichtig. Die Grundwassernutzung bedingt eine minimale Mächtigkeit des Grundwasserstroms von mindestens 2 m und eine gute Durchlässigkeit des Untergrunds. Die Einleitbedingungen für die Rückgabe des genutzten Wassers richten sich nach der eidgenössischen Gewässerschutzverordnung. Darin ist festgehalten, dass durch den Wärmeeintrag oder Wärmeentzug die Temperatur des Grundwassers gegenüber dem natürlichen Zustand um höchstens 3 C verändert werden darf 17. Gemäss der Planungshilfe "Energienutzung aus Untergrund und Grundwasser" (AWEL 2010 a) gelten folgende Bedingungen: In Schotter-Grundwasservorkommen, die für die Trinkwassergewinnung geeignet sind, sind Anlagen mit einer Kälteleistung (Wärmeentzug oder Wärmeeintrag aus dem bzw. ins Grundwasser) von mindestens 150 kw bzw. 100 kw (bei Wärmedämmung entsprechend MINERGIE-Baustandard) zulässig. In Schotter-Grundwasservorkommen, die für die Trinkwassergewinnung ungeeignet sind, sind auch kleinere Anlagen mit einer Kälteleistung von mindestens 50 kw zulässig. Ausserhalb der erwähnten Gebiete sind auch Kleinanlagen, z.b. für Einfamilienhäuser, zulässig. Potenzialabschätzung Abb. 6 stellt das verfügbare Grundwasser und die bestehenden Grundwasserfassungen in Uster dar. Oberflächennahes Grundwasser, welches sich für Wärmezwecke nutzen lässt, kommt vor allem in den Ortsteilen Freudwil und Wermatswil vor (Temperatur des Grundwassers beträgt ab 10 m Tiefe im Minimum 10 C). In der Stadt Uster eignet sich der oberflächennahe Grundwasserleiter aufgrund der geringen Mächtigkeit für die Wärmenutzung nur sehr beschränkt. Allerdings besteht im östlichen Stadtteil ein in etwa 100 bis 150 m Tiefe liegender artesisch gespannter Grundwasserstrom. Aufgrund ungeeigneter Wasserqualität eignet sich dieses Grundwasser nicht zur Trinkwassergewinnung, wohl aber für die Wärmenutzung (gemäss der Studie des geologischen Büros Dr. Lorenz Wyssling AG, 1988/1993). Die Grundwassertemperatur betrage dort zwischen 13 und 15 C. 16 Annahmen: Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe beträgt 4, Abkühlung um 5 K, Deckung des Wärmebedarfs zu 25% mit einem Spitzenkessel. 17 Art. 21 Abs. 3 GSchV 12

17 Wegen der nur sehr geringen Feldergiebigkeit (100 und 200 l/min) wäre bei künftigen Anlagen eine Wiedereinspeisung des abgekühlten Grundwassers in diesen tiefliegenden Grundwasserleiter unabdingbar. Pro m 3 Grundwasser kann bei einer Abkühlung pro C etwas mehr als 1 kwh Umweltwärme gewonnen resp. bis 1.5 kwh mit einer Wärmepumpe auf höherem Temperaturniveau geliefert werden. Das mögliche Nutzungsmass muss im Einzelfall durch hydrogeologische Gutachten oder Pumpversuche bestimmt werden. Wirtschaftlich besonders interessant ist die Nutzung bestehender Grundwasserbrunnen (z.b. Trümpler-Areal). Spannende Kombinationen ergeben sich zudem bei gleichzeitiger oder saisonal abwechselnder Nutzung zu Kühl- bzw. Wärmezwecken. 13

18 Gebiet geringer Grundwassermächtigkeit (meist weniger als 2 m) oder geringer Durchlässigkeit, Randgebiet mit unterirdischer Entwässerung zum Grundwassernutzungsgebiet Gebiet mittlerer Grundwassermächtigkeit (2 bis 10 m) Gebiet grosser Grundwassermächtigkeit (10 bis 20 m) Gebiet sehr grosser Grundwassermächtigkeit (mehr als 20 m) Bereich mit artesisch gespanntem Grundwasser Schlecht durchlässige Deckschichten von meist mehr als 5 m Mächtigkeit (Moränen, Seebodenlehme, Schwemmlehme) Tieferes Grundwasserstockwerk vorhanden Quellhorizont Quellfassung stillgelegte Quellfassung Grundwasserfassung stillgelegte Grundwasserfassung Abb. 6: Grundwasservorkommen der Stadt Uster (Quelle: Erläuterung zur Legende Der Grad der roten Einfärbung der Kreise (Quellen) und Rechtecke (Grundwasserfassungen) gibt die Grössenklasse der Anlagen an (ausgefüllt: Leistung > 3'000 l/min). 14

19 Oberflächengewässer Potenzialabschätzung Bei der Wärmenutzung aus Oberflächengewässern gelten die gleichen Rahmenbedingungen wie bei der Grundwassernutzung. Als mögliche Oberflächengewässer bestehen der Greifensee sowie der Aabach in der Stadt Uster. Bis anhin bestehen keine Fassungen für die Wasserentnahme zu Kühl- und Heizzwecken. Im Winter ist die Wassertemperatur des Greifensees und des Aabachs mit rund 5 C relativ tief 18, was während Spitzenbedarfszeiten zu bescheidenen Leistungsziffern der Wärmepumpen führt (vgl. auch Abb. 9). Das Potenzial der Wärmenutzung aus dem Greifensee und dem Aabach ist theoretisch vorhanden. In den Wintermonaten müssen aber Bedarfsspitzen mit einem redundanten Wärmeerzeuger gedeckt werden (Gefahr des Einfrierens des Wärmetauschers). Es ist daher vorzugsweise das Abwasser oder Grundwasser als Wärmequelle zu nutzen. Erdwärme Exkurs Geothermie Die im Untergrund gespeicherte Wärme wird als Erdwärme oder geothermische Energie bezeichnet. Die Wärme aus dem Untergrund kann auf folgende Art genutzt werden: indirekte Wärmenutzung mittels Wärmepumpen bei Temperaturen unter 30 C (Erdsonden bis etwa 400 m Tiefe) direkte Wärmenutzung für Neubauten bei Temperaturen über 30 C (Erdsonden oder Grundwasser in 400 m bis 2'000 m Tiefe) Wärmenutzung und Stromproduktion aus Tiefengrundwasser bei Temperaturen unter 120 C (hydrothermale Systeme, ab 2 km Tiefe) Stromproduktion und Wärmenutzung aus trockenem Gestein (Enhanced Geothermal System, siehe Glossar) bei einer Temperatur von bis zu 200 C (in Uster erst ab 4.5 bis 6 km Tiefe zu erwarten). Oberflächennahe Anlagen Direkte Erdwärmenutzung Potenzialabschätzung Erdregister, Erdwärmekörbe und Energiepfähle sowie andere thermoaktive Elemente sind aus der Sicht des Grundwasserschutzes in der Regel weitgehend unproblematisch und daher fast uneingeschränkt anwendbar. Die Anlagen müssen aber mindestens 2 m über dem höchsten Grundwasserspiegel liegen. Ausserhalb kartierter Grundwassergebiete und in Grundwasservorkommen, die sich nicht für die Trinkwassergewinnung eignen, sind Erdwärmesondenanlagen grundsätzlich zulässig. Zunehmend von Interesse ist die direkte Nutzung von Erdwärme aus der (mittel-) tiefen Geothermie (ohne Wärmepumpen). Solche Anlagen kombiniert mit Nahwärmeverbunden sind insbesondere für Neubaugebiete mit Niedertemperaturheizungen zu prüfen und werden vom Kanton Zürich zurzeit speziell gefördert. Abb. 6 zeigt die aktuellen Erdwärmenutzungsstandorte und Gebiete, wo die Nutzung möglich ist. Im Kern der Stadt Uster sowie in einem kleinen Teil von Nänikon ist das Potenzial für die Nutzung der Erdwärme mit Erdsonden als gross zu bezeichnen. Ob Tiefengeothermie am Standort Uster mittelfristig realisierbar ist, kann aus heutiger Sicht noch nicht beurteilt werden bzw

20 Wärmenutzung nicht zulässig Erdwärmesonden nicht zulässig, Erdregister, Erdwärmekörbe, thermoaktive Elemente und Grundwasserwärmenutzung mit Auflagen teilweise möglich Erdwärmesonden, Erdregister, Erdwärmekörbe, thermoaktive Elemente und Grundwasserwärmenutzung mit Auflagen teilweise möglich Erdwärmesonden zulässig, Erdregister, Erdwärmekörbe, thermoaktive Elemente und Grundwasserwärmenutzung mit Auflagen teilweise möglich Erdwärmesonden, Erdregister, Erdwärmekörbe und thermoaktive Elemente zulässig, kein Grundwasser vorhanden spezielle Auflagen für Erdwärmesonden Erdwärmesonden aus speziellen hydrogeologischen Gründen nicht zulässig (z.b. artesisch gespannte Grundwasservorkommen, Mineralwasserquellen) Erdwärmesonden (mit Bohrprofil) Erdwärmesonden (ohne Bohrprofil) Quellfassung stillgelegte Quellfassung Grundwasserfassung stillgelegte Grundwasserfassung ohne Wärmenutzung / mit Wärmenutzung Abb. 7: Wärmenutzungsatlas des Kantons Zürich (Quelle:

21 3.3 Leitungsgebundene fossile Energieträger Erdgas Die Stadt Uster ist weitgehend mit dem Leitungsnetz der kommunalen Gasversorgung erschlossen betrug der Verbrauch an Erdgas 223 GWh, rund 63% des Wärmebedarfs der Stadt Uster wurde mit Erdgas gedeckt. Ein zukunftstauglicher Einsatz von Erdgas bedeutet: Ökologisierung des Erdgasverbrauchs durch Steigerung des Anteils an Biogas oder durch die Kombination mit der solarthermischen Brauchwarmwassererzeugung Rationelle Nutzung für die Stromproduktion in Wärmekraftkopplungsprozessen (WKK) mit vollständiger Abwärmenutzung (langfristig ist es sinnvoll, auf eine reine Verbrennung des hochwertigen Energieträgers Erdgas zu verzichten) Erdgas als Redundanz oder zur Spitzendeckung in bivalenten Systemen Erdgas als Energieträger für Hochtemperatur-Prozesse in der Industrie Substitution von Heizöl: Bei der Verbrennung von Heizöl entstehen im Vergleich zum Erdgas 20% mehr Treibhausgasemissionen. Als Übergangslösung soll daher Heizöl kurzfristig durch Erdgas substituiert werden. Erdgas als Treibstoff Bei der Erschliessung von Neubaugebieten nur zur Spitzendeckung bei bivalent betriebenen Wärmeverbunden Erdgasversorgung in Uster Biogas Es herrscht ein breiter Konsens, dass die Gasversorgungsinfrastruktur ein wichtiges Element zur Gewährleistung einer nachhaltigen Energieversorgung ist. Dank in den letzten Jahrzehnten getätigten Investitionen bestehen in Uster gute Voraussetzungen, um das Potenzial der Gasversorgung zu nutzen und insbesondere im Hinblick auf ökologische Aspekte weiter zu entwickeln. So ist der Komplementarität der Erdgasversorgung mit erneuerbaren Energieträgern Beachtung zu schenken. Dies bedeutet insbesondere die Kombination von Erdgasheizung und Solarthermie, der Einsatz von WKK-Anlagen und die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz. Ein zunehmend wichtiger Aspekt bei der längerfristigen Ausnutzung der Versorgungsinfrastruktur bildet der Einsatz bzw. das Angebot von Biogas. Die 1'700 t/a Grüngutabfälle der Gemeinde werden heute in der Kompogas-Anlage in Volketswil vergärt. Seit 2012 hat die Energie Uster AG ein Biogas-Angebot lanciert (z.b. mit Biogas aus der Vergärung der Grüngutabfälle der Stadt). Exkurs Wärmekraftkopplung (WKK) Als effizienter Einsatz des Erdgases zur Wärmebereitstellung bietet sich die gleichzeitige Stromproduktion in Wärmekraftkopplungsanlagen sogenannten Blockheizkraftwerken (BHKW) an. Die Wärmekraftkopplung ist vor allem in der Winterzeit interessant, wenn zugleich die Wärme- und die Stromnachfrage am grössten sind. So kann ein Beitrag zur Deckung der Stromnachfrage zur Bereitstellung von Heizwärme über Wärmepumpen klimagesteuert geleistet werden. 17

22 10% Verluste Brennstoff 100% 60% Nutzwärme BHKW 30% Strom WP 30% Strom 120% Nutzwärme WP 90% Umweltwärme Nutzwärme 180% Abb. 8: Prinzipskizze und Nutzungsgrad einer wärmegeführten WKK-Anlage 3.4 Regional gebundene erneuerbare Energieträger Energieholz Potenzialabschätzung Von der gesamten Waldfläche (733 ha) auf Gemeindegebiet sind 145 ha im Besitz der Stadt Uster, 65 ha gehören der Korporation Uster, 458 ha Privaten und 65 ha dem Kanton Zürich. Nach Einschätzung des Stadtförsters können auf diesen Flächen zusätzlich jährlich 1'500 bis 3'000 m 3 Energieholz genutzt werden. Dies entspricht einem jährlichen Potential von 3 bis 6 GWh/a 19. Zusätzlich stellt Landschaftspflegeholz (Hecken) weiteres Potential dar. Allerdings müsste eine entsprechende Holzfeuerung vorhanden sein, welche diese Holzqualität verarbeiten kann. Im Projekt "Gesundheitsmeile" sollen das Spital Uster, das Blutspendezentrum, die Heime Im Grund und der Wagerenhof mit einer einzigen, neuen Energiezentrale versorgt werden. Dies bietet die Möglichkeit, eine grössere und effizientere Holzheizung zu installieren. 3.5 Ungebundene erneuerbare Energieträger Solarthermie Sonnenenergie ist grundsätzlich überall nutzbar. Vorbehalte bestehen bzgl. Ortsbildverträglichkeit oder topographisch ungünstigen Lagen (z.b. steile, nordexponierte Schattenhänge, hohe Baumbestände). Bei der thermischen Nutzung der Sonnenenergie zur Erzeugung von Raumwärme oder Warmwasser ist zudem der Aspekt der örtlichen Gebundenheit zum Nutzer zu beachten. Die mittlere Energieausbeute pro Quadratmeter Kollektorfläche beträgt ca. 500 kwh/a (d.h. von 300 kwh/a bei Anlagen zur Heizungsunterstützung, bis 19 Bei einem Energieinhalt von 750 kwh/sm 3 gemäss "Klassierung von Energieholz" von Holzenergie Schweiz m 3 entspricht 2.8 Sm

23 600 kwh/a bei reiner Brauchwarmwassererzeugung). Bereits mit 1 m 2 Kollektorfläche pro Person lässt sich ein hoher Beitrag (ca. 70%) an die Warmwasseraufbereitung leisten. Potenzialabschätzung Lediglich 1% des Warmwasser- und Raumwärmebedarfs wird heute in Uster mit thermischen Solaranlagen erzeugt. Das Potenzial ist daher immens. Zu berücksichtigen ist jedoch die Saisonalität des anfallenden Solarertrags und des Wärmebedarfs (siehe auch Abb. 9). Um beispielsweise 50% des jährlichen Warmwasserbedarfs der Haushalte zu decken resp. mindestens 10 GWh/a Wärme zu produzieren, werden bei allen Wohnbauten rund 5 m 2 Kollektorfläche benötigt. Umgebungsluft Potenzialabschätzung Bei der Nutzung der Umgebungsluft ist keine räumliche Koordination erforderlich. Sie lässt sich überall und ohne kantonale Bewilligung oder Konzession nutzen. Jedoch haben Luft-Wasser-Wärmepumpen im Winter in der Zeit des grössten Wärmebedarfs einen tieferen Wirkungsgrad als solche, die Grundwasser oder Abwasser nutzen. Luft-Wasser-Wärmepumpen bedingen jedoch die geringsten Investitionskosten hinsichtlich einmaliger Anschaffungs- und Installationskosten. Luft-Wasser-Wärmepumpen eignen sich aus Effizienzgründen lediglich für die Erzeugung von Raumwärme in Neubauten oder energetisch sanierten Altbauten (siehe nachfolgend). Wie in Abb. 9 dargestellt, ist in den Wintermonaten die Attraktivität der Umgebungsluft als Wärmequelle im Vergleich zum Grundwasser bescheiden Heizperiode Temperatur C Globalstrahlung W/m Abkühlung bei Oberflächen-, Grund- oder Abwasser allgemein höchstens auf 4 C zulässig Jul. Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Jan. Feb. März Apr. Mai Jun Greifensee (Abfluss Glatt bei Fällanden ) Umgebungsluft (Messstation Zürich/Kloten) ARA Uster Grund- und Trinkwasser (vermutet) Aabach Globalstrahlung (Messstation Zürich/Kloten) Abb. 9: Typischer Temperaturverlauf und Globalstrahlung verfügbarer Umweltwärmequellen Quellen: und

24 Exkurs Wärmepumpen Für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe zur Nutzung der Umweltwärme ist sowohl auf die Güte der Wärmequelle als auch auf den Einsatzbereich zu achten. Denn je geringer der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Heizsystem ist, um so weniger Hilfsenergie (Strom oder Bio- und Erdgas) wird für den Wärmepumpen-Antrieb benötigt. Wärmepumpen eignen sich für die Erzeugung von Raumwärme in Neubauten oder energetisch sanierten Altbauten, die mit niedrigen Vorlauftemperaturen im Heizungskreislauf auskommen (z.b. bei Bodenheizungen). In einem Nahwärmeverbund oder zur Erzeugung von Warmwasser sollten aus Effizienzgründen in Serie geschaltete Wärmepumpen respektive Wärmepumpen mit zweistufigen Kompressoren eingesetzt werden (inkl. Spitzendeckung, bivalente Systeme). 20

25 4 Entwicklungsprognose und Energieziele Die vorliegende räumliche Energieplanung konzentriert sich auf die Wärmeversorgung des Siedlungsgebietes. Anhand der vorgeschlagenen Umsetzungsmassnahmen wird die mögliche Wirkung der Energieplanung auf die zukünftige Versorgung grob abgeschätzt und ihre Bedeutung in Bezug auf den angestrebten Absenkpfad (siehe Glossar) vergleichend aufgezeigt. Folgend werden die zu Grunde liegenden Annahmen erläutert. 4.1 Annahmen Bevölkerungs- und Siedlungsentwicklung Bevölkerungsentwicklung Arbeitsplätze Siedlungsentwicklung Die Abschätzung der Bevölkerungsentwicklung lässt sich entsprechend den Angaben des Agglomerationsprogramms Zürcher Oberland ableiten (AFV 2011). Darin ist festgehalten, dass die Bevölkerungszahl in Uster bis 2030 auf 36'000 Einwohner zunehmen kann. U.a. wird durch die Umnutzung des Zellweger-Areals (bis 800 Einwohner) in den kommenden Jahren Platz für eine Zunahme an Einwohnern und Arbeitsplätzen geschaffen. Die Auswirkungen der vom Stimmvolk angenommenen Kulturlandinitiative auf die künftige Verfügbarkeit von zusätzlichem Bauland können zum heutigen Zeitpunkt noch nicht abgeschätzt werden. Heute bietet der Wirtschaftsstandort Stadt Uster rund 14'000 Beschäftigten einen Arbeitsplatz. Das Agglomerationsprogramm Zürcher Oberland geht von einer Zunahme von 1'700 Arbeitsplätzen bis 2030 aus. Die Beschäftigtenkapazität der heutigen Bau- und Zonenordnung beträgt bis zu 24'000 Arbeitsplätze (gemäss kantonaler Schätzung des Amts für Raumentwicklung). Folglich bieten die Entwicklungsflächen und die bestehenden Strukturen genügend Platz für die zusätzlichen Arbeitsplätze. Bei einer Ausnutzung sämtlicher kommunaler Baulandreserven kann die Wohnfläche um mindestens 400'000 m 2 vergrössert werden 20. Durch die nachträgliche Verdichtung der bereits überbauten Flächen kann zusätzliche Wohnfläche für die bestehende Wohnbevölkerung geschaffen werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass der in den letzten Jahren stetig angestiegene Flächenbedarf pro Person längerfristig abflachen wird (BFS 2010). 4.2 Wärmebedarfsentwicklung Kantonale Vorgaben Nachfolgend wird die Entwicklung des Wärmebedarfs bis 2035 grob abgeschätzt. Die dem Absenkpfad zu Grunde liegenden Annahmen beruhen auf dem kantonalen Energiegesetz (Art. 1 EnG, März 2011), welches vorgibt, den CO 2 -Ausstoss der Wärme- und Stromversorgung sowie der Mobilität bis 2050 auf 2.2 t pro Person zu begrenzen. Diese Zielgrösse widerspiegelt das Szenario "Fortschritt" der Vision Energie 2050 des Kantons Zürich (AWEL 2007). Das entsprechende Zwischenziel für das Jahr 2035 gibt vor, die gesamten CO 2 -Emissionen auf 3.5 t pro Person zu reduzieren. Umgerechnet auf die Wärmeversorgung bedeutet dies, dass damit 2035 lediglich rund 1.4 t CO 2 pro Person emittiert werden dürfen (heute 2.9 t CO 2 20 Die Fläche der Baulandreserven beträgt gemäss GIS-Auswertung rund 600'000 m 2. Annahmen: Erschliessungsfaktor der Baulandreserven 0.8; Ausnützungsziffer der Baulandreserven

26 pro Person, vgl. Kap. 2.3). Diese Forderung kann nur mit der Umsetzung von Effizienzmassnahmen und einer gleichzeitigen Abnahme des Anteils fossiler Energieträger an der Wärmeversorgung erreicht werden. Die Energieplanung trägt dazu bei, den Anteil erneuerbarer Energieträger zur Wärmeversorgung zu steigern. Modernisierung des bestehenden Gebäudeparks Energieeffiziente Neubauten Wärmebedarf Arbeiten Wärmebedarfsentwicklung Absenkpfad Um die kantonalen Ziele zu erreichen, ist von einer jährlichen Sanierungsrate der Gebäude von 2% bis 2035 auszugehen. Diese kann erreicht werden, wenn die Anreize der nationalen und kantonalen Förderprogramme durch steigende Energiepreise ergänzt werden. Bis 2025 werden so rund 30% und bis 2035 etwa 50% des Gebäudebestands modernisiert sein. Aufgrund der bautechnischen Fortschritte, der stetigen Verschärfung der Anforderungen an Gebäudesanierungen sowie zusätzlicher Effizienzsteigerungen beim Ersatz bestehender Heizungsanlagen wird der Heizwärmebedarf bis 2025 um mindestens 20% und bis 2035 um rund 30% reduziert. Bei den Neubauten geht der Absenkpfad von einer stetigen Anpassung der Bauvorschriften an die technische Entwicklung aus. Wird bis 2035 von einer Zunahme der Wohnfläche der Neubauten von rund 400'000 m 2 ausgegangen, erhöht sich der Energiebedarf für Raumwärme und Warmwasser um 10 bis 15 GWh/a 21. Die Entwicklung des Wärmebedarfs im Bereich Arbeiten ist nur grob abschätzbar, da dieser stark von der künftigen Unternehmungsstruktur abhängig ist. Gemäss Betriebszählung sind in Uster die Beschäftigten mehrheitlich im Dienstleistungssektor tätig. Es ist davon auszugehen, dass auch die zusätzlichen Arbeitsplätze mehrheitlich im Dienstleistungssektor geschaffen werden. Dies hat vor allem eine Zunahme des Bedarfs an Komfortwärme zur Folge. Für 2025 und 2035 lässt sich mit den getroffenen Annahmen folgende Entwicklung abschätzen: Zur Erreichung des Emissionsziels des Kantons muss die gesamte Wärmenachfrage von heute 356 GWh/a auf rund 285 GWh/a bis 2025 (-20%) und auf etwa 250 GWh/a bis 2035 (-30%) abnehmen. Dieser Absenkpfad entspricht den oben aufgeführten Voraussetzungen und Annahmen. 4.3 Kommunale Ziele Zur Definition der kommunalen Ziele für die Wärmeversorgung dienen einerseits die langfristig ausgerichtete Energiepolitik des Kantons Zürich sowie dessen gesetzliche Grundlagen und andererseits die anspruchsvollen Energiestadt- Richtziele gemäss dem Programm EnergieSchweiz für Gemeinden. Mit der Umsetzung der kommunalen Energieplanung können die nachfolgend formulierten Ziele erreicht werden (vgl. Kapitel 5.5). 21 Energiebezugsfläche pro Person von 60 m 2 ; bis 2035 zusätzlich rund 4'000 Einwohner. Wärmebedarf der Neubauten: MINERGIE-P (30 kwh/m 2 ); MINERGIE (38 kwh/m 2 ); MuKEn 2008 bzw. SIA380/1:2009 (48 kwh/m 2 ). 22

27 Hauptziel für das gesamte Siedlungsgebiet Der Anteil der erneuerbaren Energieträger und der Abwärmenutzung (inkl. Abwärme aus fossil betriebener Wärmekraftkopplung) am Gesamtwärmeverbrauch soll von heute 7% bis 2025 auf 25% und bis 2035 auf 45% gesteigert werden. Die grosse Herausforderung für die Stadt besteht in der Reduktion der Treibhausgasemissionen. Nur mit einer markanten Erhöhung der Nutzung erneuerbarer Energien und der Abwärme sowie einer Abnahme des Anteils fossiler Energiequellen an der Wärmeerzeugung kann das kantonale Reduktionsziel erreicht werden. Vor allem der Verbrauch an Heizöl soll kurzfristig verringert werden. In Zahlen bedeutet dies: Der gesamte Wärmebedarf im Siedlungsgebiet nimmt bis 2025 um 20% und bis 2035 um 30% ab (vgl. Kapitel 4.2). Der Verbrauch an fossilen Energieträgern muss von heute 327 GWh/a auf 215 GWh/a (-40%) bis 2025 und auf rund 140 GWh/a (-57%) bis 2035 abnehmen. Der Heizölverbrauch soll von heute 104 GWh/a auf 30 GWh/a (-70%) bis 2025 und auf 5 GWh/a (-95%) bis 2035 gesenkt werden. Um die Klimaziele erreichen zu können, ist auch der Verbrauch an Erdgas von 223 GWh/a (2010) auf rund 185 GWh/a (-17%) bis 2025 und auf etwa 135 GWh/a (-40%) bis 2035 zu senken. Dabei lässt sich der Absatzverlust durch die Erhöhung des Biogas-Anteils und durch den Mehrverbrauch für die Stromund Wärmeerzeugung in Wärmekraftkopplungsanlagen teilweise kompensieren % -20% Abwärme, Erd- und Umweltwärme, Biomasse (inkl. Biogas) und Strom für Wärmeerzeugung Wärmebedarf (GWh/a) % Erdgas 25% 65% -30% 45% 50% 50 29% Heizöl 10% 5% Abb. 10: Absenkpfad der Stadt Uster 23

28 Unter Einhaltung des geforderten kommunalen Ziels lassen sich so die CO 2 - Emissionen der Wärmeversorgung von heute 2.9 t CO 2 -eq. pro Kopf bis 2025 um 25% auf 2.0 t und bis 2035 um 50% auf 1.4 t CO 2 -eq. reduzieren. Unterziele für gemeindeeigene Bauten und Anlagen Der Heizwärmebedarf der erfassten gemeindeeigenen Bauten und Anlagen (Verwaltungsvermögen) der Stadt Uster betrug 2010 rund 11 GWh. Zum heutigen Zeitpunkt wird der Verbrauch von rund 82% aller Gebäude erfasst (übrige Gebäude gehören zum Finanzvermögen). Basierend auf den Vorgaben für Energiestädte lassen sich für den Verbrauch der stadteigenen Gebäude und Anlagen folgende Ziele formulieren: Die durchschnittliche Energiekennzahl der städtischen Gebäude (Verwaltungsvermögen) ist von heute rund 130 kwh/m 2 bis 2025 um 25% auf 100 kwh/m 2 und bis 2035 um 45% auf 70 kwh/m 2 zu reduzieren 22. Die städtischen Gebäude werden bis 2025 zu 50% und bis 2035 zu 75% mit erneuerbaren Energien oder Abwärme beheizt (inkl. erneuerbarer Stromanteil). Heute beträgt dieser Anteil rund 14%. Gebäudestandard 2011 für Energiestädte Im Gebäudestandard 2011 von EnergieSchweiz für Gemeinden werden Massstäbe für energie- und umweltgerechte Bauten definiert. Folgende Vorgaben sind bei Ersatz-/Neu- und Umbauten der Verwaltung zu prüfen: Neubauten sollen mindestens den MINERGIE-ECO-Standard erreichen, die Eignung für den MINERGIE-P-ECO Standard ist zu prüfen. Bestehende Bauten sind nach dem Standard für MINERGIE-Modernisierungen oder gleichwertig 23 zu sanieren, der MINERGIE-Standard für Neubauten ist anzustreben. 22 Zum Vergleich: 60 kwh/m 2 pro Jahr bei Sanierung nach MINERGIE-Standard. 23 Gleich hohe gewichtete Energiekennzahl. Auf die Komfortlüftung kann verzichtet werden. 24

29 5 Räumliche Koordination der Wärmeversorgung Die kommunale Energieplanung legt Massnahmen fest zur Erreichung einer zukunftsgerichteten Energieversorgung. Sie ist ein Planungsinstrument zur Umsetzung der energiepolitischen Ziele (vgl. Kapitel 4.3). Durch die Festlegung von Versorgungs- und Eignungsgebieten mit entsprechenden Umsetzungsmassnahmen wird die räumliche Koordination der zukünftigen Wärmeversorgung (und Kälteversorgung) vorgenommen. Rechtsgrundlage Die kommunale Energieplanung stützt sich auf Art. 7 des kantonalen Energiegesetzes (EnerG) ab. Sie wird als Sachplan mit behördenanweisender Wirkung vom Stadtrat beschlossen und unterliegt der kantonalen Genehmigung. 5.1 Grundlagen Die räumliche Koordination von Siedlung und Wärmeversorgung erfolgt durch das schlüssige Zusammenführen der erarbeiteten Informationen wie Siedlungsstruktur, räumlich-strukturelle Entwicklung und der örtlich oder regional verfügbaren Energiepotenziale. Die massgeblichen Festlegungen resultieren aus einer umsichtigen Interessenabwägung. Dabei werden die räumliche Allokation, die energiepolitische Wertung und die durch den Kanton vorgegebenen Planungsprioritäten gleichermassen berücksichtigt. Planungsprioritäten Die kantonale Prioritätenfolge (Richtplan Entwurf Kapitel 5.4.1) berücksichtigt primär die Belange Wertigkeit, Ortsgebundenheit und Umweltverträglichkeit. Es handelt sich dabei um ein Planungsmodell, das Prioritäten setzt, wenn in einem Gebiet mehrere Wärmequellen gleichzeitig verfügbar sind. 1. Ortsgebundene hochwertige Abwärme Abwärme aus Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA) und langfristig zur Verfügung stehende Industrieabwärme, die ohne Hilfsenergie direkt verteilt und genutzt werden kann. 2. Ortsgebundene niederwertige Abwärme und Umweltwärme Abwärme aus Abwasserreinigungsanlagen (ARA) und Industrien sowie Wärme aus Flüssen, Seen und Grundwasser. 3. Leitungsgebundene fossile Energieträger Gasversorgung für Siedlungsgebiete mit hoher Energiedichte; für grössere Bezüger ist der Einsatz von gasbetriebenen Wärmekraftkoppelungsanlagen (WKK) anzustreben. 4. Regional gebundene erneuerbare Energieträger Einheimisches Energieholz in Einzelanlagen, Anlagen für Grossverbraucher oder Quartierheizzentralen (Holzschnitzelfeuerungen mit Wärmeverbund), Vergärungsanlagen. Gleichwertige Lösungen Von den Vorgaben der Energieplanung kann abgewichen werden, wenn die alternative Wärmeversorgung mindestens eine gleichwertige Wirkung bezüglich CO 2 -Emissionen und Primärenergie erreicht. 25

30 5.2 Versorgung im Wärmeverbund Als Prioritätsgebiete werden Siedlungsgebiete bezeichnet, die sich für eine Versorgung im Wärmeverbund eignen. Dabei ist diese leitungsgebundene Wärmeversorgung räumlich umsichtig zu koordinieren. Es handelt sich um Siedlungsteile mit einer auch künftig noch hohen Wärmebedarfsdichte (mindestens 400 bis 600 MWh/a pro Hektare), allenfalls auch mit Bedarf an Kühlung. Gestützt auf Art. 295 des kantonalen Planungs- und Baugesetzes (PBG) und den Energieplan können in diesen Gebieten Anschlussverfügungen sowohl für Neu- und Umbauten als auch für bestehende Bauten erlassen werden. Voraussetzung für die bedingte Anschlussverpflichtung Prioritätsgebiete P1 Überbauungen Turicum, Seegarten und Seeweg P2 Zellweger-Areal Bildungszentrum P3 Rütiweg Art. 295 Abs. 2 Planungs- und Baugesetz (PBG): "Wenn eine öffentliche Fernwärmeversorgung lokale Abwärme oder erneuerbare Energien nutzt und die Wärme zu technisch und wirtschaftlich gleichwertigen Bedingungen wie aus konventionellen Anlagen anbietet, können der Staat oder die Gemeinden Grundeigentümer verpflichten, ihr Gebäude innert angemessener Frist an das Leitungsnetz anzuschliessen und Durchleitungsrechte zu gewähren." 24 In der Energieplankarte werden die Prioritätsgebiete (P) bezeichnet und in Massnahmenblättern detailliert beschrieben (siehe Anhang 1). Nachfolgend werden die Prioritätsgebiete einzeln erläutert: Der bestehende ARA-Abwärmeverbund versorgt Wohneinheiten an der Seestrasse, Turicumstrasse sowie die Überbauungen an der Kreuzung Seestrasse/ Seeweg mit kalter Fernwärme (siehe Glossar). Die Gebäude entlang des bestehenden Leitungsnetzes sind wo wirtschaftlich tragbar und technisch machbar anzuschliessen. Teile des ehemaligen Industrieareals Zellweger werden zukünftig zum Wohnen umgenutzt. Angrenzend an dieses Umstrukturierungsgebiet soll das Bildungszentrum mit einem Neubau für die Kantonsschule erweitert werden. Aufgrund der tiefen Temperaturanforderungen der Heizsysteme dieser Neubauten bietet sich eine Versorgung mit kalter Fernwärme des erweiterten ARA-Abwärmeverbunds an. Die Wohnüberbauungen am Rütiweg gehören verschiedenen institutionellen Eigentümern. Aufgrund der dichten Bebauungsstruktur bietet sich eine Versorgung dieser Liegenschaften im Verbund an. Dabei ist das Gebiet mit kalter Fernwärme des ARA-Abwärmeverbunds zu versorgen (bivalentes System). 24 Gemäss der Rechtssprechung kann ein privat betriebener Wärmeverbund (z.b. durch Contractor) als öffentliche Fernwärmeversorgung gemäss Art. 295 Abs. 2 PBG gelten, sofern für dieses Verbundwerk eine entsprechende Festlegung in der kommunalen Energieplanung besteht (öffentliches Interesse). Lokale Abwärme oder erneuerbare Energien: Unter diese Begriffe fallen Biomasse, Umweltwärme, Abwärme aus Kehrrichtverbrennungs- oder Abwasserreinigungsanlagen sowie aus der Industrie. Bei bivalenten Systemen mit fossiler Spitzendeckung oder Ergänzung ist ein Mindestanteil an erneuerbaren Energien oder Abwärme im Ausmass von 2/3 sicherzustellen. Technische Gleichwertigkeit: Ein Anschluss an ein Fernwärmenetz ist einer konventionellen Anlage gleichwertig, wenn der Bezüger seinen Bedarf an Warmwasser mit minimal 55 C ganzjährig und seine Raumtemperaturbedürfnisse während der Heizperiode abdecken kann. Wirtschaftliche Gleichwertigkeit: Als zumutbar und verhältnismässig beurteilt werden bei der Fernwärme bis zu 10% höhere Jahreskosten (Kapital- und Betriebskosten) gegenüber einer konventionellen Heizanlage (aus Gründen energetischer, lufthygienischer und ökologischer Vorteile). 26