Plattform für Wasser, Gas und Wärme
WWZ verfolgt das Ziel, die bestehenden Gasnetze im Fernwärmeperimeter schrittweise durch zukunftsfähige Energieverbunde zu ersetzen. Dabei gilt: Solange Kundinnen und Kunden das Gasnetz nutzen und es wirtschaftlich ist, bleibt dessen Betrieb gewährleistet.
Mit Circulago, dem ersten Wärme- und Kälteverbund, kann das private Energieversorgungsunternehmen heute bis zu 50 Prozent des Wärme- und Kältebedarfs der Stadt Zug aus lokalen Quellen decken. Den Grundstein für Circulago legte das Stimmvolk von Zug 2011 mit dem Bekenntnis zur 2000-Watt-Gesellschaft. Seit dem Ja zur Volksinitiative verfolgt die Stadt ambitionierte Energieziele: Bis 2050 sollen CO2-Emissionen auf zwei Tonnen pro Person und der Primärenergieverbrauch auf 3500 Watt gesenkt werden. Ein zentraler Hebel dafür ist die Umstellung von fossilen Heizsystemen auf lokale Umweltwärme.
2011 stammten noch rund 85 Prozent der Wärme in Zug aus fossilen Quellen. Bereits 2014 zeigte eine Machbarkeitsstudie, dass sich der Zugersee als nachhaltige Energiequelle zur Deckung des Wärme- und Kältebedarfs öffentlicher und privater Liegenschaften eignet. Seen sind riesige Energiespeicher, und die Lage der Stadt Zug am Zugersee ist in dieser Hinsicht ideal. Das regionale Energieunternehmen WWZ initiierte daraufhin eine Vorstudie für einen Energieverbund mit Seewasser. Erste Gespräche mit Industrie und Investoren von Arealüberbauungen stiessen auf grosses Interesse, und bald wurden Absichtserklärungen unterzeichnet. Parallel dazu begann WWZ mit der Planung von Leitungsnetzen, Clusterkonzepten für die Quartierversorgung, Seewasser-Fassungspunkten und Übergangslösungen für kurzfristige Heizungsbedarfe.
Der Spatenstich für den Wärme- und Kälteverbund Circulago erfolgte im September 2017. Die ersten Bauetappen des Generationenprojekts koordinierte WWZ mit der Stadt Zug. Diese musste zeitgleich eine neue Hauptvorflutleitung realisieren, die das Regenwasser aus dem dicht besiedelten Norden der Stadt in den See transportiert. Auf derselben Achse verlaufen die ersten Leitungsabschnitte des neuen Energieverbunds, was beträchtliche bauliche Synergien bot: Im südlicheren Bereich nahe dem See wurden im selben Verfahren zwei parallele Tunnels gebaut – einer für die Entwässerung und einer für die Wärme- und Kälteversorgung. Das Tiefbauprojekt erfolgte mit Microtunneling – ein grabenloses Rohrvortriebsverfahren. Insgesamt wurde auf einer Länge von 2,8 Kilometern gegraben. Trotz der Dimensionen konnte WWZ die baulichen Belastungen für Anwohner und Verkehr mit diesem Verfahren markant reduzieren, weil nicht ganze Strassenzüge aufgerissen werden mussten. Hinzu kam, dass sich der Leitungsbau in rund acht bis zehn Metern Tiefe so auch viel schneller realisieren liess.
Für das Einbringen des Bohrkopfes und der Rohrelemente wurden zwei Startschächte gebaut, für die Entnahme des Bohrkopfes waren drei Zielschächte nötig (Fig. 1). Im Startschacht wurde zuerst die Pressstation mit ihren vier Hydraulikzylindern an der Rückwand installiert. Die Schachtwand war so dimensioniert, dass sie Anpresskräfte von bis zu 1000 Tonnen aufnehmen kann. Während des Grabens wurde der Aushub im Bohrkopf mit einer Bentonit-Suspension quasi verflüssigt und über Förderleitungen in eine Separieranlage auf den Bauplatz des Startschachts gepumpt. Dort wurde das Erdreich von der Suspension getrennt und diese dem Förderkreislauf wieder zugeführt. Während sich der Bohrkopf langsam durch das Erdreich grub, wurde das Gesamtsystem gleichzeitig von der Pressstation nachgeschoben. Alle drei oder vier Meter wurde ein neues Betonrohrelement in den Schacht gelassen und auf das davorliegende Rohrelement gesteckt (Fig. 2). Begünstigt wurde der Vortrieb vom verhältnismässig weichen städtischen Untergrund aus Sand, Seekreide und Lehm.
Der Steuerzylinder im Bohrkopf und die flexiblen Dichtungen zwischen den Betonrohrelementen erlaubten es dem Bohrmeister, leichte Radien zu fahren. Dies war unter anderem vor der Unterquerung des SBB-Viadukts an der Aabachstrasse in Richtung See der Fall. Dort schob sich der Circulago-Tunnel, der anfangs neben dem Meteorkanal-Tunnel geführt wurde, aus Platzgründen über diesen.
Nach rund drei Monaten und 357 Metern gelang dem Bohrkopf der Durchstich des Circulago-Tunnels vom Aabachkreisel in die Schützenmatt am Ufer des Zugersees. Insgesamt wurden 119 Betonrohrelemente mit 1,6-Meter-Innendurchmesser verlegt (Fig. 3). Im Anschluss baute WWZ den 590 Meter lange Leitungsabschnitt zur Industriestrasse. Dort wurde in rund 10 Metern Tiefe gebohrt (Fig. 4, 5). Parallel dazu begann der Aushub der Grube für den Bau der unterirdischen Seewasserzentrale.
Der nahe Seespiegel definiert den Grundwasserspiegel. Dieser liegt bei Hochwasser praktisch an der Terrainoberfläche. Um die nötige Stabilität unter den gegebenen Bodenverhältnissen zu gewährleisten, wurde die unterirdische Seewasserzentrale am Ufer des Zugersees auf einer Pfahlfundation errichtet (Fig. 6, 7). Die Baugrube wurde bis zu 8 Meter tief ausgehoben und reicht bei mittlerem Wasserstand bis zu 6 Meter unter den Grundwasserspiegel. Im See wurden die Fassungs- und Rückgabeleitungen verlegt (Fig. 8–10). Das Wasser für Circulago wird auf einer Tiefe von 26 Meter gefasst. Die Entnahme und Rückgabe vom Seewasser muss unter der Sprungschicht erfolgen, zur Verhinderung des Eintrags von nährstoffreichem Tiefenwasser in höhere Schichten. Das Algenwachstum findet hauptsächlich im Oberflächenwasser und der Sprungschicht statt und ist durch die Verfügbarkeit von Phosphor (Phosphat) beschränkt. Das Wasser unterhalb der Sprungschicht weist einen höheren Phosphatwert als die Sprungschicht oder das Oberflächenwasser auf. Die Sprungschicht befindet sich im Sommerhalbjahr maximal in 20 Metern Tiefe. Das Tiefenwasser unterhalb der Sprungschicht bleibt das ganze Jahr bei Temperaturen unterhalb von 7 Grad Celsius. Im Winterhalbjahr löst sich die Sprungschicht auf, es herrschen nahezu vertikale Temperaturgradienten. Im Winterhalbjahr ist eine Durchmischung des Seewassers möglich.
Ins Herzstück von Circulago – der Seewasserzentrale – gelangt man über ein Bodentor, das sich automatisch öffnen lässt. Im Inneren des einstöckigen, unterirdischen Bauwerks aus Stahlbeton befinden sich Förderpumpen für das Seewasser, Filteranlagen, Wärmetauscher, Förderpumpen für das Anergienetz (Quellennetz) und eine Expansionsanlage. Ferner sind die notwendigen Elektroinstallationen wie Transformatoren, Schaltanlagen etc. in der Seewasserzentrale untergebracht.
Die Energie für Circulago stammt aus dem Zugersee. 400 Meter vor dem Ufer der Stadt Zug wird auf einer Tiefe von 26 Metern Seewasser gefasst. Hier beträgt die Wassertemperatur das ganze Jahr zwischen 4 und 8 Grad Celsius. Über einen Seiher fliesst es durch die Seewasserleitung in einem geschlossenen Leitungskreislauf zur unterirdischen Seewasserzentrale in der Schützenmatt.
Sie ist Schnittstelle zwischen der Energiequelle (Zugersee) und dem Verteilnetz (Anergienetz = Quellennetz) und versorgt die über die Stadt verteilten Energiezentralen mit der Quellenergie für die Wärme- und Kältegewinnung. Zudem ist in der Seewasserzentrale die Technik für die Überwachung und Steuerung des Gesamtsystems untergebracht.
In der Seewasserzentrale wird die Energie des Seewassers derzeit via drei Plattenwärmetauscher mit je 840 Platten an ein zweites, geschlossenes Verteilnetz − die kalte Fernwärmeleitung − übergeben. Im Vollausbau ab 2026 werden vier Plattenwärmetauscher im Einsatz sein mit einer Übertragungsleistung von 24 MW (Kälte) resp. 16 MW (Wärme). Die hydraulische Trennung zwischen Seewasser und kalter Fernwärme verhindert, dass organische Verunreinigungen in grössere Abschnitte des Leitungsnetzes gelangen. Als Wärmeträgermedium wird in der kalten Fernwärmeleitung ein Wasser-Frostschutz-Gemisch mit einer 14-prozentigen Ethanolmischung Minoltherm eingesetzt. Dieses erhöht die Betriebssicherheit der Wärmepumpen und erlaubt eine grössere Temperaturspreizung. Die Vorlauftemperatur des Anergienetzes/Quellennetzes wird über die vier Pumpen mit einer Förderleistung von 3440 m3/h im Vollausbau des Seewasserkreislaufs reguliert. Das Seewasser wird anschliessend zurückgeleitet und dem See 290 Meter vor dem Ufer und 2,5 Meter über Grund zurückgegeben (Fig. 11).
In der Seewasserzentrale sind auch vier Fernleitungspumpen mit einer Förderleistung von 3400 m3/h im Vollausbau untergebracht. Diese sorgen für den Betrieb des Zwischenkreislaufs und die Versorgung der Quartierzentralen mit Energie. Die Vorlauftemperatur des Quellennetzes beträgt zwischen 4 und 8 Grad Celsius.
Daraus wird in den Quartierzentralen Wärme und Kälte gewonnen. Für die Wärmeerzeugung in den Quartierzentralen (Bandlast) sorgen industrielle Grosswärmepumpen mit typischerweise 1 bis 1,5 MW Erzeugerleistung. Sie erhöhen das Temperaturniveau auf 70 Grad Celsius und übergeben diese Energie an ein konventionelles Fernwärmenetz. Beim Kunden wird die Wärmeenergie dann per Wärmetauscher an die gebäudeeigenen Systeme für Heizung und Warmwasser abgegeben. Die Kälte wird in den Quartierzentralen mittels Wärmetauscher direkt vom Quellennetz an ein konventionelles Fernkältenetz übertragen und mit einer Vorlauftemperatur von 10 Grad Celsius an die angeschlossenen Gebäude verteilt, wo sie ebenfalls per Wärmetauscher an die gebäudeeigenen Systeme abgegeben wird – für Raumklima oder das Kühlen von Serverräumen.
Das unterirdische Quellennetz erstreckt sich im Vollausbau über einen grossen Bereich der Stadt Zug. So versorgt die erste in Betrieb genommene Quartierzentrale «Metalli» seit 2020 die Einkaufsallee und umliegende Gebäude mit ökologischer Energie für Heizung, Warmwasser, Klimakälte und Serverraumkühlung – erneuerbar und regional. Mittlerweile sind sechs Quartierzentralen in Betrieb und über 300 Liegenschaften in den Quartieren Lüssi, Loreto, Metalli, Neustadt, Grafenau, Herti, Gartenstadt, Schleifi, Unterfeld, Baar-Süd, Neufeld sowie auf dem Areal Tech Cluster Zug sind an Circulago angeschlossen.
Rund 250 Liegenschaften werden mit Wärme von rund 22 MW versorgt und rund 50 Liegenschaften mit Kälteenergie von insgesamt gegen 10 MW. Im Moment haben die Cluster Unterfeld mit 9100 kW Wärme und 2000 kW Kälte, gefolgt von Metalli mit 8500 kW Wärme und 6500 kW Kälte den grössten Leistungsabsatz (Fig. 12).
Eine interaktive Karte von WWZ zeigt, ob eine Liegenschaft im Verteilnetz liegt und welche erneuerbaren Energieträger am Standort verfügbar sind:
Im Sommer 2024 hat die Energiezentrale Unterfeld ihren Betrieb aufgenommen (Fig. 13, 14). Ein weiterer Meilenstein im WWZ-Projekt Circulago. Von hier aus werden Baar Süd, Neufeld, Unterfeld, Schleifi, Gartenstadt, Herti und Guthirt mit erneuerbarer Wärme- und Kälteenergie versorgt. Die Zentrale im Unterfeld ist die grösste von den neun geplanten und sechs bereits gebauten Zentralen und deckt 50 Prozent des Versorgungsgebiets von Circulago ab. Die einzige oberirdische Anlage im Wärmeverbund Circulago erfüllt die wachsende Nachfrage nach umweltfreundlicher Energie. Sichtbar ist die Energiezentrale, weil man einerseits wegen des Grundwassers nicht in die Tiefe bauen konnte und andererseits, weil WWZ auf dem eigenen Grundstück genug Platz hat. Aktuell sind Anlagen zur Wärmeproduktion sowie zur Wärme- und Kälteverteilung im Unterfeld eingebaut: drei Wärmepumpen, das «Herzstück» der Zentrale, Speicheranlagen, Leitungspumpen und Gasheizkessel für die Spitzenlastabdeckung. Die Energiezentrale funktioniert autonom. Wenn eine Anlage ausfällt, springt eine andere Anlage ein.
Das Gebäude ist 12 m hoch, 40 m lang und 30 m breit. Ein ganzes Stockwerk ist noch mehr oder weniger leer. WWZ kann jederzeit und ohne grösseren Aufwand weitere Energietechnologien zur Sektorkopplung einbauen, wie Batteriespeicher, Durchlauferhitzer oder Power-to-X-Anlagen, die überschüssigen Strom effizient umwandeln und das Stromnetz entlasten, und so die Energieproduktion erweitern. Geplant sind eine vierte Wärmepumpe für die nächste Ausbauetappe, ein Batteriespeicher und ein Durchlauferhitzer. Möglich wäre auch eine Holzschnitzelanlage. Die Nähe zum Unterwerk Herti schafft zudem optimale Voraussetzungen für die Strom-Wärme-Kopplung und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Durch die zentrale Erzeugung reduziert sie den Bedarf an individuellen Heiz- und Kühlsystemen. Die Sektorkopplung gilt als Schlüssel zur Energiewende, weil sie die Energiesektoren Strom, Wärme und Verkehr verbindet und so zur Stabilität des Stromnetzes beiträgt.
Circulago übertrifft alle gängigen gebäudeenergetischen Anforderungen wie jene der MuKEn 2014 und eignet sich für Neubau wie auch für Sanierungsprojekte gleichermassen. Solche clusterbasierten Konzepte sind insbesondere für die Versorgung dichter innerstädtischer Gebiete optimal, bieten sie nicht zuletzt die Möglichkeit, erneuerbare Energielösungen im städtischen Ballungsraum bedarfsgerecht zu realisieren. Dass Zug auch in Zukunft wachsen wird, davon ist auszugehen. Die Verdichtung des innerstädtischen Raums wird im neuen städtischen Hochhausreglement geregelt. Dieses definiert, in welchen Zonen künftig bis in welche Höhe gebaut werden darf. Hochhäuser können nur noch auf Arealen innerhalb eines festgelegten Verdichtungsgebiets errichtet werden. Dies sorgt nicht zuletzt auch für Circulago für langfristige Planungssicherheit. Ab Frühling 2026 wird Circulago erstausgebaut sein. 2027 schliesst WWZ das LG-Areal – das einstige Industrieareal von Landis & Gyr – und 2029 das Areal der Zugerland Verkehrsbetriebe AG an den Verbund an. Weitere Gebiete erschliesst das Zuger Energieunternehmen im Zuge einer Verdichtung bis 2035.
Circulago ist aufgrund der Übertragungsleistung von 16 MW und einer Wassermenge von 3440 m3/h – das entspricht einem Olympiaschwimmbecken pro Stunde − ein einzigartiges Projekt. Der Wärme- und Kälteverbund sorgt für eine sehr hohe Versorgungssicherheit. Bisher gab es kaum Ausfälle und Unregelmässigkeiten waren für die Kunden kaum spürbar.
WWZ überwacht die eigenen Anlagen und die der Kunden rund um die Uhr und bietet einen 24/7-Pikettdienst. Die Mitarbeitenden der Abteilung Betrieb leisten grossen Einsatz, um Störungen rasch zu beheben. Zudem betreibt WWZ ein redundantes System mit Gasheizungen für Spitzenlastabdeckung und als Redundanz in den Quartierzentralen. WWZ denkt aber schon weiter: Die Energiewende erfordert mehr als nur neue Erzeugungstechnologien – sie verlangt ein radikales Umdenken im Systemdesign.
Während heute Gas als Redundanzquelle dient, zeigt sich zunehmend ein zukunftsfähigerer Ansatz: die Vernetzung bestehender Wärmecluster zu einem flexiblen, resilienten Gesamtsystem. Anstelle einzelner, isolierter Netze rückt die Kopplung einzelner Cluster und Wärmeverbunde in den Fokus. WWZ plant bei Circulago die Zusammenführung des Clusters LG-Areal mit der Energiezentrale Unterfeld (Fig. 15). Die beiden Zentralen können bei Bedarf Energie austauschen.
Durch die Verbindung mehrerer Cluster will WWZ die einzelnen Energiequellen effizienter über den ganzen Wärmeverbund abfedern. Redundanzen entstehen so systemintern – dekarbonisiert, intelligent und skalierbar. Gleichzeitig optimiert WWZ die Anlagen laufend, um die Effizienz der Verbunde zu steigern. Und diese beginnt bei den Kunden. Zusammen mit den Kundinnen und Kunden stellt WWZ deren Anlagen optimal ein für bestmögliche Effizienz im ganzen Cluster. Das bedeutet Kosteneinsparungen für alle – für die WWZ wie auch für die Kundinnen und Kunden.
Ein Verbundsystem erhöht die Versorgungssicherheit, ohne auf fossile Backup-Lösungen angewiesen zu sein. Gleichzeitig lassen sich Abwärme, Grosswärmepumpen, saisonale Speicher und andere erneuerbare Quellen netzübergreifend integrieren. Die Herausforderung liegt in der technischen und hydraulischen Kompatibilität, doch moderne Steuerungs- und Regeltechnik sowie digitale Leitsysteme machen dies zunehmend beherrschbar.
Das Energiegesetz setzt starke Anreize für die Transformation bestehender Strukturen. Wer heute Wärmecluster verbindet, legt den Grundstein für ein flexibles, CO2-neutrales Wärmenetz der Zukunft – resilient, wirtschaftlich und unabhängig von fossilen Risiken.
Der Energieverbund Circulago bietet eine platzsparende Lösung für die Energieversorgung in Zug, wo der Raum knapp und teuer ist. Durch die Kombination moderner Speichertechnologien mit erneuerbaren Energien, wie die Energiezentrale Unterfeld sie ermöglicht, steigert der Verbund die Gesamtenergieeffizienz. Zudem entlastet die zentrale Erzeugung und Verteilung von Wärme und Kälte Gebäude von Investitions- und Reinvestitionskosten, die bei individuellen Heizlösungen anfallen würden. Und die Effizienz bei der Energieverteilung zwischen Stadt Zug und Baar Süd wird gesteigert. Dank des Wärme- und Kälteverbundes Circulago reduziert WWZ die CO2-Emissionen jährlich bis zu 15 000 Tonnen, dies entspricht dem Ausstoss von über 2400 Autos bei einer Erdumrundung.
WWZ investierte über 100 Millionen Franken in dieses Generationenprojekt und übernimmt damit eine tragende Rolle für die regionale Energiewende im Kanton Zug. Mit über 130 Jahren Erfahrung in der regionalen Versorgung sieht sich WWZ heute mehr denn je als Mitgestalter einer nachhaltigen Energiezukunft. Circulago und die anderen Wärmeverbunde sind Ausdruck des Anspruchs, langfristige und nachhaltige Lösungen mit Wirkung zu schaffen. Sie bringen lokale Wertschöpfung und bieten den Kundinnen und Kunden im Einzugsgebiet stabile Energiepreise und Versorgungssicherheit.
Die Nachfrage bei Circulago war von Anfang an grösser als die ursprüngliche Absatzprognose: mehr Endbenutzer wollten an den Energieverbund angeschlossen werden und das schneller als angenommen. Und die Nachfrage nach umweltfreundlichen Wärme- und Kältelösungen hält an. Da die ursprünglich geplante Wärme- und Kälteleistung voraussichtlich früher ausgeschöpft sein wird und weitere Anschlussanfragen bestehen, prüft WWZ zusätzliche Potenziale durch die Nutzung von Tiefengrundwasser zu erschliessen. Zudem baut WWZ derzeit in den Ennetsee-Gemeinden Risch, Hünenberg, Cham und Steinhausen zwei weitere Wärmeverbunde und prüft weitere Wärmeverbunde.
Mit Circulago und den anderen Wärmeverbunden schafft WWZ eine starke Basis für die wirtschaftliche Zukunft und die nachhaltige Energieversorgung in der Region. Zeitgleich garantiert sie mit ihre Wärme- und Kälteprojekten die Versorgungssicherheit auch für kommende Generationen.
Kontakt: medienstelle@wwz.ch
Die heutige WWZ AG wurde 1892 gegründet. Anfänglicher Unternehmenszweck war es, die Bevölkerung und das Gewerbe in Zug zuverlässig mit Wasser und Elektrizität zu beliefern. In den 1970er-Jahren begann WWZ mit dem Aufbau des Fernsehnetzes – Basis des heute flächendeckenden Glasfaserkabelnetzes – und schloss die Region 1990 an das europäische Erdgasnetz an.
Heute zählt die privatwirtschaftliche Unternehmensgruppe mit über 530 Mitarbeitenden zu den 100 grössten Arbeitgebern der Zentralschweiz. WWZ versorgt Kundinnen und Kunden im Kanton Zug und darüber hinaus mit Energie, Wasser und Telekommunikationsdienstleistungen.
Die Energiezentrale Unterfeld in Zug hat den Swiss Arc Award 2025 in der Kategorie «Transformation» gewonnen. Ausgezeichnet wurde das Architektenteam Oliver Lütjens und Thomas Padmanabhan für ihr Projekt «Zyklus» – eine Verbindung aus technischer Raffinesse, Nachhaltigkeit und starker architektonischer Haltung. Aus 418 Einreichungen kürte die Fachjury herausragende Arbeiten, die beispielhaft für Qualität und Innovationskraft in der Schweizer Architekturszene stehen.
Die Grundidee dieser Energiezentrale ist es, den Kreislauf des Wassers zu visualisieren. Aus dem Zugersee wird Wasser entnommen, und mit Hilfe von grossen Wärmepumpenanlagen werden Kälte und Fernwärme für die Stadt Zug erzeugt. Und die bepflanzte Fassade nutzt Regenwasser für die Bewässerung. «Man kann sich vorstellen, dass das Wasser im See verdunstet, sich Wolken bilden, dann auf das Dach der Energiezentrale regnet, an der Fassade entlangfliesst und diese zum Erblühen und Begrünen bringt – bevor es wieder in den Zugersee zurückfliesst», so das Architekten-Team zum Konzept.
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