Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Anlagen- und Apparatebau: Ausgabe 07-08/2016, 08.08.2016

Das Effizienzpuzzle

Der Neubau eines Logistikzentrums, inklusive einer grossen Bäckerei, ist ein Mammutprojekt. Die optimale Zusammenarbeit verschiedener Partner ist dabei nur ein Puzzleteil für das erfolgreiche Gelingen.

Autor: Theo Louwes, Geschäftsführer IE Food Engineering

Bilder: IE Industrial Engineering Zürich AG/coop

Fünf Jahre lang befand sich im aargauischen Schafisheim die grösste private Baustelle der Schweiz. Heute steht hier die grösste Bäckerei des Landes, die sich auch unter den zehn grössten Europas befindet. Dieses Mammutprojekt realisierte IE FOOD in Zürich für den Lebensmittelhändler Coop. Dabei setzte der Industriebauexperte in puncto Effizienz Massstäbe: bei den Betriebsprozessen sowie der Flächen- und Energieeffizienz.

Grosses Vorhaben.

Den Ausgangspunkt der Planungen von IE bildete das übergeordnete Ziel von Coop: Der Lebensmittelhändler wollte in der neuen Grossbäckerei jährlich 60 000 Tonnen Backwaren produzieren und damit rund 360 Filialen beliefern – sowohl mit frischen als auch mit tiefgefrorenen Teiglingen, Brot und Gebäck. Neben der Bäckerei selbst sollte auch das beste-hende Logistikzentrum erweitert werden. Als Grundstück hatte sich Coop eine der wenigen noch verfügbaren Flächen in dieser Grössenordnung im dicht besiedelten Mittelland gesichert – mit direkter Autobahn- und Schienenanbindung.

Mehr Platz auf gleicher Fläche.

Bereits in der Grobanalyse erkannten die Planern von IE schnell, dass es auf dem 40 000 Quadratmeter grossen Grundstück für den Neubau in Schafisheim kaum genügend Platz gab, um die geplanten Produktionsmengen zu realisieren. Es blieb nur der Ausweg, die Gebäude so hoch wie möglich zu bauen und jeden Quadratmeter effizient zu nutzen. Die vertikale Anordnung der Produktion gestattet einen effizienten Umgang mit der wichtigen Ressource Bauland. An dieser verkehrstechnisch bevorzugten Lage ist das zusätzlich sinnvoll.

Vor dem Hintergrund dieser beengten Platzverhältnisse kam der optimalen Baustruktur eine hohe Bedeutung zu. Es galt unter vielen möglichen Varianten diejenige mit dem optimalen Kosten-Nutzen-Verhältnis zu bestimmen und die richtige Balance aus Flächeneffi- zienz, niedrigen Baukosten und möglichst effizienten Betriebsprozessen zu finden. Das eingespielte IE-Team aus Architekten und Betriebsingenieuren erwies sich dabei als grosser Vorteil, denn Baustatik, Haustechnik und Produktionsprozesse beeinflussen sich wechselseitig.

Gestapelt statt gestreckt: vertikale Fabrik auf acht Etagen.

Klar war dagegen von Beginn, dass die von Coop angestrebten Produktionskapazitäten auf dem Grundstück nur realisierbar waren, wenn höher gebaut wird als dies die Bauzonenordnung zulässt. Die minimal notwendige Bauhöhe eruierten Verantwortliche relativ bald mit 25 m. Die Bauzone hat beim Planungsstart nur 18 m zugelassen. Deshalb haben die Experten umgehend einen Gestaltungsplan eingeleitet. Durch eine vorbildliche Zusammenarbeit von Behörden (Kanton und Gemeindeebene), Bauherr und Planern verlief dieser Planungsprozess sehr effizient.

Bei den unterschiedlichen Gebäudefunktionen wie Büros und Technik in der obersten Etage, Grossbäckerei (15 000 Quadratmeter) im zweiten Obergeschoss, Konditorei (15 000 Quadratmeter) im ersten Obergeschoss, Wareneingang / -ausgang Leergutzentrale im Erdgeschoss sowie ersten Untergeschoss, Leergutzentrale und Abfallrecycling im ersten bis dritten Untergeschoss sowie Parkgeschossen PW und Technik im dritten bis fünften Untergeschoss mussten die Experten eine völlig neue Gebäudestruktur finden.

Unter dem Aspekt möglichst effizienter Betriebsprozesse wären völlig stützenfreie Etagen am besten. Doch bei einem 150 Meter langen, 100 Meter breiten und zudem mehrstöckigen Gebäude wäre das baustatisch nicht zu stemmen und bezahlbar. Alle diese Funktionen brauchen ein durchgehendes Stützenraster. Eine recht anspruchsvolle und knifflige Aufgabe.

Und wo sollte der Nullpunkt / Fundament des Gebäudes sein, das heisst, wie viele Unter- und Obergeschosse sind optimal? Denn jeder zusätzliche Zentimeter im Untergrund bedeutet, dass Tausende Tonnen Kies bewegt werden müssen. Am Ende war immerhin ein Aushub von 350 000 Kubikmeterm Kies für die Baugrube nötig. Um all diese Fragen zu beantworten, arbeitete IE mit komplexen Computersimulationen, mit denen die Ingenieure Vor- und Nach-teile einzelner Planvarianten durchspielen konnten. Am Ende stand die ideale Lösung fest: ein achtstöckiges Gebäude mit einer Höhe von insgesamt 50 Metern, davon jeweils 25 Meter über- und unterirdisch.

Das grosse Ganze im Blick – dabei Details nicht vergessen.

Ein wichtiger Faktor für effiziente Betriebsprozesse ist die logische Anordnung der Funktionen und Abläufe in der Gebäudestruktur. Bei Coop Schafisheim steht am Ende des Produktionsprozesses über die gesamte Höhe des Gebäudes das Tiefkühlzentrum. Es ist so platziert, dass es am Ende der Backlinien steht. So gelangt nach nur wenigen Metern auf Förderbändern ein Teil der fertigen Backwaren direkt in das Tiefkühllager. Von dort geht es über eine Passerelle automatisiert auf die andere Strassenseite in die Verteilzentrale. Dort werden die Backwaren gegebenenfalls eingelagert oder zusammen mit anderen Artikeln für die Coop-Filialen kommissio- niert und abtransportiert – sowohl mit LKW als auch mit Zügen.

Ebenso entscheidend für die Effi-zienz des Betriebes sind neben den grossen strukturellen Faktoren auch die vielen scheinbar kleinen Ideen im Planungsprozess. Ein solches Detail mit grösserer Wirkung ist die Gestaltung der Stützen. In beiden Stockwerken der Bäckerei und Konditorei haben Fach-leute die vorgefertigten Betonstützen mit Konsolen ausgestattet. Dadurch lassen sich die Prozessanlagen auf einer Etage problemlos übereinander stapeln: Während die untere Backlinie auf dem Boden steht, lagert die obere direkt auf den Konsolen der Gebäudestützen.

Stützen mit Konsolen: kleiner Trick mit grosser Wirkung.

Durch diesen vergleichsweise kleinen Trick lässt sich die Fläche optimal ausnutzen, ohne dass für die aufgeständerte Backlinie aufwendige Stahlkonstruktionen nötig sind. Gebäude und Anlagen verwenden dieselbe Tragstruktur. Das verringert zum einen die Baukosten, zum anderen vereinfacht es auch die Betriebsabläufe: Die Backmeister haben kurze Wege, um von einer Backlinie zur anderen zu kommen. Und auch die Reinigung und Wartung der Anlagen ist durch die schlanke Tragstruktur ohne zusätzliche Stahlkonstruktion deutlich einfacher und weniger zeitintensiv.

Abfallrecycling – Nachhaltige Prozesse.

Coop hat sich ehrgeizige Klimaschutz-ziele gesetzt und rückt Nachhaltigkeit in das Zentrum der Unternehmensstrategie. Parallel zur Analyse des Energiebedarfs der Anlage machte sich Coop mit IE auf die Suche nach alternativen Energiequellen. Fündig wurden die Experten bei der Getreidemühle von Swissmill in Zürich, einem Coop-Tochterunternehmen unweit der neuen Grossbäckerei. Hier fallen täglich grosse Mengen an organischen Müllerei-Nachprodukten an.

So kam die Idee auf, diese Getreidereste mit Hilfe eines Biomassekraftwerks in Energie umzuwandeln. Berechnungen ergaben, dass die Energieausbeute von jährlich 3500 Tonnen dieser Abfallstoffe, vermischt mit Holzschnitzeln, gross genug war, um die Bandlast der Wärmeerzeugung für die Grossbäckerei abzudecken. Lediglich für die Spitzenlasten ist zusätzlich der Einsatz fossiler Energieträger notwendig. Mit dem Biomassekraftwerk vermeidet Coop rund 10 000 Tonnen CO2 pro Jahr. Das entspricht ungefähr zwei Millionen Litern Heizöl. Darüber hinaus spart der Bauherr Energie- und Entsorgungskosten. Eine Win-Win-Situation für Unternehmen und Umwelt.

Energierecycling: Heizen mit Prozesswärme.

Besonders effizient lässt sich die im Biomassekraftwerk erzeugte Energie im Verbund nutzen: IE setzte deshalb auf die Rückgewinnung von Prozesswärme aus der Bäckerei und dem Kraftwerk für die weiteren neu entstehenden Gebäude am Standort. So lässt sich die beim Backen entstehende Abwärme für die Raumheizung und die Dampferzeugung nutzen. Auf diese Weise ist der Energiebedarf für die Raumwärme in den beiden grössten Gebäuden vollständig abgedeckt.



Weitere Informationen:
IE Industrial Engineering Zürich AG
www.ie-group.com