mailing.150_Jubiläumsausgabe - Gruner AG

mailing.150 

Hansruedi Berchtold, dipl. Bauing. ETH 

Flavio Casanova, dipl. Bauing. ETH/SIA 

David Geng, Dipl. Bauing. FH, Schweissfaching. EWE 

Peter Imbach, dipl. Bauing. ETH 

Adrian Keller, lic. iur. Advokat 

Johannes Kretzschmar, Dipl.-Ing. (TH) Architekt 

Patrick Martin, Dr. rer. nat., Dipl.-Geologe 

Jörg Meier, Dr.-Ing. 

Jon Mengiardi, dipl. Bauing. ETH, MSc Environmental Engineering DTU 

Sebastian Müller, Dipl.-Ing. FH 

Stefan Mützenberg, Dr. sc. nat., dipl. Geologe ETH 

Stefan Nievergelt, dipl. Bauing. ETH/SIA, EMBA 

Laurent Pitteloud, dipl. Bauing. ETH/SIA 

Marco Richner, Dipl.-Ing. (Univ.), MAS Business Eng. Mgmt. 

Markus Ringger, Dr. phil., Physiker SIA 

Karl-Heinz Schädle, Dipl.-Ing. (FH) Maschinenbau 

Erwin G. Schnell, Dipl.-Ing. (TU) aer., Luft- und Raumfahrttechnik 

Markus Weber, dipl. Elektroing. FH/SIA, Betriebsing. ISZ/SIB 

Patrick Winzer, Dipl.-Ing. 

Thomas Winzer, Dr.-Ing. (TH)

Inspirierend für 

herausragende 

Leistungen.

Inhaltsverzeichnis 

> Städtebau 

10 Basel gewinnt den World City Award 

14 Bauzonen in der dritten Dimension 

18 Das digitale Gebäudemodell 

20 Leipziger Visionen zwischen Realität und Utopie 

> Energie 

26 Die Lösungen der Zukunft sind Bio-Logisch 

30 Nachhaltiges Bauen – in Zukunft Standard 

32 Die Energiewende – ein Rückblick aus dem Jahr 2062 

34 Energie aus der Erde 

> Verkehr 

42 Verkehr der Zukunft: Pulkfahren mit E-Fahrzeugen 

45 Alternative Seilzug 

46 Individuell im fremdgesteuerten Konvoi 

> Technik 

50 Die Symbiose namens Biogrout 

54 Quo vadis, Geotechnik? 

56 Digitale Prototypen und virtuelles Engineering in der Bauindustrie 

62 Schall liegt in der Luft 

64 Ein Tag im Leben 

66 Zeitreise

Innovativ für 

die Welt 

von morgen. morgen.

Editorial 

Visionäre Ideen für die Welt von morgen 

Die Geschichte der Gruner-Gruppe ist geprägt von Visionen und deren Umsetzung. 

Das wohl bekannteste Beispiel ist der Gotthard-Basistunnel. Der Visionär und Planer 

Eduard Gruner (1905–1984) hatte die Idee des Gotthard-Basistunnels schon vor über 

65 Jahren skizziert und 1947 in seinem Aufsatz mit dem Titel «Reise durch den Gotthard-Basistunnel 

im Jahr 2000» publiziert. Heute, 65 Jahre später, wird die Umsetzung 

der Vision als Jahrtausendereignis gefeiert. 

Wie Eduard Gruner einst mit seinem Traum des Gotthard-Basistunnels zur Zukunft 

beigetragen hat, haben viele kluge Köpfe mit ihren Visionen die Welt von morgen 

geprägt. Einer der grössten war Leonardo da Vinci. Seine Vision vom Fliegen wurde 

erst 400 Jahre später Wirklichkeit. 

Als Ingenieure, Planer und Naturwissenschaftler liegt es in unserem Naturell, dass 

wir neugierig und kritisch zugleich die Umwelt und die Gesellschaft beobachten. 

Dies erlaubt uns stets, frühzeitig neue Entwicklungen aufzuspüren und in die Realität 

umzusetzen. Das wollen wir auch künftig tun, um so die Zukunft unseres Unternehmens 

zu sichern und gleichzeitig einen Beitrag für die Welt von morgen zu 

leisten. 

Im Rahmen des Jubiläumsjahres haben wir unsere Mitarbeitenden gebeten, ihre Vorstellung 

der Zukunft zu skizzieren und einen Weitblick in das Jahr 2062 zu wagen. 

Mit dem Jubiläumsband teilen wir diese Ideen mit Ihnen. Das mailing.150 setzt sich 

mit visionären Themen aus den Bereichen Städtebau, Energie, Verkehr und Technik 

auseinander. Dabei werden gedankliche Fesseln gesprengt. 

Wir können heute nur erahnen, wie sich die Welt bis ins Jahr 2062 entwickeln wird. 

Wir wissen aber, dass es auch in der Zukunft herausragende Leistungen von kreativen 

und leidenschaftlichen Menschen benötigen wird, welche in einer fruchtbaren Umgebung 

mit Hingabe das Feld für eine erfolgreiche Zukunft bestellen. Menschen stehen 

im Zentrum der Gruner-Gruppe. Als attraktiver Arbeitgeber bieten wir unseren 

motivierten Mitarbeitenden heute und in der Zukunft ein Arbeitsumfeld, welches 

visionäre Ideen zulässt. 

Wir wünschen Ihnen bei der Lektüre inspirierende Momente. 

Flavio Casanova 

Vorsitzender der Gruppenleitung 

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Städtebau 

In 50 Jahren sind die Städte weitgehend autofrei. Sämtliche Gebäude werden, 

nachdem sie virtuell getestet wurden, in Niedrigenergiebauweise erstellt. Nach 

Möglichkeit wird der Raum unter der Erde genutzt. Utopistische Träumereien 

oder bald Realität? Visionen kennen keine Grenzen. Fakt ist, die Zukunft hat bereits 

begonnen. 


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Basel gewinnt den World City Award 

Als sei es zum 200-Jahre-Jubiläum der Gruner-Gruppe bestellt worden, gewinnt Basel den 

World City Award. Massgebende Kriterien bei der Jurybewertung waren Wohnattraktivität, 

wirtschaftliche Prosperität, infrastrukturelle Rahmenbedingungen, Versorgung, politische und 

soziale Stabilität sowie Energieeffizienz. Basel ist es gelungen, mit einer langfristig orientierten 

und konsequent umgesetzten Stadtentwicklung namhafte Wettbewerber hinter sich zu lassen. 

Gruner stand der Stadt dabei beratend und in der Umsetzung als zuverlässiger Partner zur Seite. 

Flavio Casanova, Adrian Keller, Marco Richner, Johannes Kretzschmar, Gruner AG, Basel 

> Städtebau Energie Verkehr Technik 

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und Arbeiten Woh 

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und d Arbeiten 

Die Stadt mit Zentrumsfunktion 

Basel hat eine bevorzugte Lage am Rheinknie im Dreiländereck. 

In diesem Raum hat sich die Stadt als Zentrum 

etabliert. Sie verbindet mit ihrer kulturellen Offenheit 

und ihren ausgezeichneten Infrastrukturen die Schweiz 

mit Europa und der ganzen Welt. Die umliegenden 

Regionen einigten sich auf eine gemeinsame politische 

Agenda und richteten ihre raumplanerischen Massnahmen 

und Investitionen auf das Zentrum Basel aus. Attraktive 

Rahmenbedingungen und der Zugang zu ausgezeichnet 

ausgebildeten Fachkräften führen dazu, dass Basel seine 

weltweit herausragende Position im Bereich Life Sciences 

gefestigt hat. Die ETH ist in Basel als Ausbildungs- 

stätte von hoch qualifizierten Fachkräften fest etabliert. 

Menschen aus unterschiedlichen Kulturen leben und 

arbeiten in Basel. Die Stadt hat dies flankierend mit 

raumplanerischen Massnahmen wie der Durchmischung 

verschiedenster Wohnformen und der geschickten 

Anordnung von Wohn- und Arbeitszonen unterstützt. 

4.6. 


Städtebau Energie Verkehr Technik 

Quelle: Bundesamt für Landestopografie 

EuroAirport 

062 


Hauptbahnhof 

unterirdisch 

Legenden Bahnlinien 

Heute (oberirdisch, bestehend) 

Heute (unterirdisch, bestehend) 

2062 (oberirdisch, neu) 

2062 (unterirdisch, neu) 

Grenze 

Z/Q-Güter 

Katzenbergtunnel 

Transit-Güterverkehrsstrecke 

S-Bahnhof Bad. Bhf. 

unterirdisch 

Z/Q-Güter 

Die Stadt der kurzen Wege 

Die Jury unterstreicht die Leistung im Bereich einer 

nachhaltigen und ausgewogenen Abstimmung von Verkehrsnachfrage 

und -angebot im Umfeld einer zunehmenden 

Mobilität. Basel ist es gelungen, durch eine 

konsequente Verdichtung in der Horizontalen und der 

Vertikalen einen städtischen Raum mit hohem Lebenswert 

zu schaffen und gleichzeitig die nachgefragten Wohnbedürfnisse 

in einem urbanen Raum zu befriedigen. 

Die in der Fachwelt seit langem proklamierte Stadt der 

kurzen Wege wurde zur Realität. Es ist möglich, weitgehend 

auf die Nutzung des motorisierten Individualverkehrs 

zu verzichten, da eine Durchmischung der 

Nutzungen bei gleichzeitig hoher Dichte die Anzahl der 

räumlichen Gelegenheiten maximiert und den Langsamverkehr 

prädestiniert. Innerhalb des Stadtzentrums 

wird auf die Ausscheidung von neuen Grünflächen verzichtet, 

um konsequent die Verdichtung nach innen zu 

fördern. Beispielhaft in Basel ist die Entflechtung von 

Verkehrsinfrastruktur und Wohnraum. Mit einem konsequenten 

Ansatz ist es der Stadt gelungen, der Verkehrsinfrastruktur 

zunehmend eine dienende und nicht mehr 

eine prägende Rolle zuzuordnen. Damit wurden erstklassige 

Wohnlagen geschaffen, ohne dabei die Versorgungsqualität 

von Bevölkerung und Wirtschaft einzuschränken. 

Basel wirkt in sich homogen.

Ein Blick zurück 

Visionäre Ansätze aus dem traditionsreichen und 

weltweit tätigen Planungsunternehmen Gruner trugen 

massgebend zu dieser Entwicklung bei. 

Transit-Güterschienenverkehr 

Es ist in den letzten Jahrzehnten gelungen, den Transit- 

Güterschienenverkehr weitläufig um den städtischen 

Raum zu führen, indem er nördlich von Weil am Rhein 

abgezweigt und unterirdisch in den Raum Fricktal 

geführt wird. Die regionale Versorgung des Ziel- und 

Quellverkehrsaufkommens (Z/Q-Güter) führt schienenseitig 

über den Containerterminal Basel Nord und die 

Rangierbahn höfe Weil und Muttenz. Der Rangierbahnhof 

Muttenz wurde in der Vergangenheit erheblich redimensioniert 

und lässt verschiedene Umschlagsformen 

zu. Im Gellertdreieck wird die Autobahn über die Osttangente 

unterirdisch geführt. Dort und im Bereich 

Heuwaage haben sich attraktive Wohn- und Arbeitslagen 

ergeben. Mit dem durch die Massnahmen entstandenen 

Gestaltungsraum für städtische Wohn- und Arbeitsräume 

konnten die hohen Investitionen für diese verkehrstechnischen 

Massnahmen beinahe kompensiert werden. 

Zusätzlich wurde im Gebiet des ehemaligen Rangierbahnhofes 

Muttenz Raum für den neuen, grosszügig angelegten 

Zoologischen Garten geschaffen. 

Unterirdische Bahnhöfe 

Ein weiteres Kernstück der städtebaulichen Entwicklung 

ist der unterirdische Hauptbahnhof SBB, welcher als 

Durchgangsbahnhof konzipiert ist. Der internationale 

Fernverkehr nach Deutschland und Frankreich führt 

direkt zum EuroAirport. Er wird über die neu erstellte 

Rheinquerung Richtung Karlsruhe geführt. Der Badische 

Bahnhof ist ein zentrales Element im leistungsfähigen 

S-Bahn-Netz, welches mit einer durch das Herz von 

Basel führenden Linie mit dem südlichen S-Bahn-Netz 

verbunden ist. Ab dem unterirdischen Badischen Bahnhof 

gelangt man mit S-Bahn-Linien in den Schwarzwald. 

Er verknüpft die Linien des rechten Rheinufers mit 

jenen aus dem Wiesental. Diese Konzeption ermöglichte 

es, die Bahnlinie entlang der Osttangente einschliesslich 

der Rheinquerung aufzuheben. Die konsequente 

Tieferlegung der Bahninfrastruktur ermöglichte es, Raum 

zu schaffen für neue Entwicklungsgebiete mit prägenden 

Hochbauten. Die Lebensqualität hat sich damit massiv 

erhöht. 

Überdeckte Nationalstrasse 

Mit der Aufhebung der Bahnlinie im Gellertdreieck bot 

sich die Gelegenheit, die vorhandene Nationalstrasse 

zu überdecken. Völlig unbehelligt vom Anblick der 

Autobahn gelangt man nun vom Gellertquartier in das 

Naherholungsgebiet an der Birs. Die neu gestaltete 

doppelstöckige Rheinbrücke und der neue, vor dem 

Kaufhaus der S-Bahn-Station Badischer Bahnhof entlang- 

führende Schwarzwaldtunnel lassen vergessen, dass 

vor Jahren die Nationalstrasse zwischen dem Hirzbrunnen- 

und dem Wettsteinquartier eine solche Entwicklung 

verhinderte. 

Hafen Kleinhüningen 

Der ehemalige Hafen Kleinhüningen lädt mit seinen 

mediterran anmutenden Wasserwegen und Wohnbauten 

zum Schlendern ein und verleiht der Stadt zusätzliche 

Dynamik. Die Umschlagsaktivitäten werden im ausgebauten 

Auhafen konzentriert. Die Rheinschifffahrt wird 

durch diese Konzentration gestärkt. 

Trotz der immensen baulichen Entwicklung ist Basel eine 

grüne Stadt geblieben. Die bestehenden Parkan lagen 

lockern das Stadtbild auf und laden zum Verweilen ein. 

Das intakte Umland bietet in kurzer Entfernung attraktive 

Naherholungsgebiete, welche mit dem öffentlichen 

Nahverkehr und dem Fahrrad gut zu erreichen sind. 



Bauzonen in der dritten Dimension 

Im Zeitalter von Facebook, Twitter, Foursquare & Co. versuchen wir unsere sozialen Netzwerke 

zu vergrössern und zu verdichten, gleichzeitig streben wir in unserem bebauten Lebensraum 

nach Weite und Abgeschiedenheit. Dies, obwohl uns die daraus resultierenden Konsequenzen 

bekannt sind. Mit der Anpassung der heutigen Bau- und Zonenordnung wird diesem Trend nun 

ein Ende bereitet. Stefan Nievergelt, Gruner + Wepf Ingenieure AG, Zürich 


In der Schweiz wird jede Sekunde ein Quadratmeter 

Boden verbaut. Experten für Siedlungsentwicklung und 

Städtebau warnen schon seit geraumer Zeit vor den 

Gefahren des unkontrollierten Wachstums der Wohnfläche. 

Dies, obwohl im Zuge des verdichtenden Bauens 

die Zonenordnung auf die heutige Nachfrage abgestimmt 

und angepasst wird. Der erhoffte Erfolg bleibt 

bis heute jedoch aus. Die Zersiedelung in der Schweiz 

schreitet weiter voran. 

«Dicht», das ist Enge, wenig Platz, kein Durchkommen. 

Zwängt sich der Mensch von heute gerne in volle öffentliche 

Verkehrsmittel? Lebt und arbeitet er gerne in 

dicht besiedelten Städten? Denken wir beim verdichtenden 

Bauen an «zubetonieren» und den Verlust von 

Lebensqualität? 

Die Vorteile lägen auf der Hand. Belebte Stadtteile 

mit einer guten Durchmischung von Arbeit, Wohnen und 

Freizeit. Kurze Wege und damit geringe Emissionen. 

Optimale und effiziente Ausnutzung der Infrastruktur. 

Das Wohnen in der dicht besiedelten Stadt hat, zu 

Unrecht, ein schlechtes Image. 



Bauzonen in der dritten Dimension_Obwohl wir im Zeitalter von Facebook, 

Twitter, Foursquare & Co. versuchen unsere sozialen Netzwerke zu vergrš ssern 

und zu verdichten, streben wir in unserem bebauten Lebensraum nach Weite 

und Abgeschiedenheit. Dies obwohl uns die daraus resultierenden 

Konsequenzen bekannt sind. Mit der Anpassung der heutigen Bau- und 

Zonenordnung wird diesem Trend nun ein Ende bereitet. 


Vision heute, 

Stadt von morgen 

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Eine Zonenordnung für die dritte Dimension 

Mit den heutigen Gesetzen und Richtlinien für die 

bebaute Umwelt soll der fortschreitenden Zersiedelung 

Einhalt geboten werden. Dabei werden jedoch zu viele 

Kompromisse eingegangen. Es muss ein Paradigmenwechsel 

stattfinden. 

In der Bauzonenordnung wird nur die Nutzung der 

bebaubaren Fläche vorgeschrieben. Die Höhe ist alleine 

durch die Anzahl Geschosse begrenzt. Die Nutzung 

bleibt über das gesamte Bauwerk dieselbe. Gerade in 

der Begrenzung der Höhe besteht der Widerspruch zum 

verdichtenden Bauen. Nicht die Höhe sollte reguliert 

werden, sondern die Nutzung in den verschiedenen 

Ebenen. Der Lebensraum wird nicht nur in der Ebene 

erschlossen, sondern auch in der Höhe bzw. Tiefe. 

Es soll eine Zonenordnung entwickelt werden, die vom 

Untergeschoss bis zu den obersten Geschossen deren 

Nutzung beschreibt. 

Der umgebaute Lebensraum 

auf verschiedenen Ebenen 

Die bestehende öffentliche Verkehrsinfrastruktur wird 

in das neue Städtekonzept eingegliedert und ermöglicht 

die Erschliessung über mittlere und längere Distanzen. 

Zugunsten von mehr Freiflächen zwischen den 

Gebäuden wird der Individual- und der Zulieferverkehr 

in den Untergrund verschoben. Die bestehenden Tiefgaragen 

werden über Verbindungstunnels miteinander 

verknüpft. Über unterirdische Ringstrassen mit vereinzelten 

Einfallachsen wird ein schnelles und über die 

gesamte Untergrundebene erreichbares Netz erschaffen. 

Road-Pricing und platzsparende, vollautomatische 

Parkhäuser an den Einfahrtsachsen sollen einerseits 

Anreize zur Nutzung des öffentlichen Verkehrs schaffen 

und andererseits die dafür erstellte und zu unterhaltende 

Infrastruktur finanzieren. 

Eine dritte Verkehrsebene wird in luftiger Höhe eingerichtet. 

Ob nun mittels Verbindungsbrücken, über 

Windströme stabilisierte Kanäle oder neuartige Seilkonstruktionen: 

Diese Erschliessungszone dient ausschliesslich 

dem sogenannten Langsamverkehr für kurze 

bis mittlere Distanzen; Fussgänger, Velos, Rollerblades, 

elektrisch betriebene Kleinstfahrzeuge oder Rollbahnen 

in der Art, wie man sie heute schon in Flughäfen 

kennt, aber auch Seilbahnen, die lautlos und schnell 

durch die Luft gleiten. 

Die vorhandene Bausubstanz wird, wo sinnvoll, nicht 

abgebrochen, sondern von Hochhäusern umbaut und die 

Nutzung entsprechend angepasst. Das Arbeiten findet 

in den bodennahen Geschossen statt. Ab dem 10. Obergeschoss 

beginnt die sogenannte Mischzone. Hier finden 

das Freizeit- bzw. Kulturangebot und das Einkaufs- 

bzw. Gastgewerbe ihren Platz. Die dritte Verkehrsebene 

befindet sich auf demselben Niveau. Darüber, in sonniger 

Lage, beginnt die Wohnzone. Die Dächer werden für 

einen nachhaltigen Betrieb der Infrastruktur und als 

Erholungsfläche der Einwohner der vertikalen Stadt zu 

Grünflächen ausgebaut. 

Vision heute, Stadt von morgen 

Mit der Bildung verschiedener Verkehrsebenen wird 

ein Netz zwischen den integralen Wohn-, Misch- und 

Arbeitstürmen gespannt. Diese interagieren und 

pulsieren wie Cluster mit unaufhaltsamer Innovationskraft. 

Die heute noch virtuellen Netzwerke von Freunden 

und Geschäftspartnern im World Wide Web finden 

sich in den Städten von morgen wieder. 



Das digitale Gebäudemodell 

Die Vorteile des digitalen Engineerings: virtuelles Probewohnen, vernetzte Bauinformationen, 

tiefere Kosten. Markus Weber, Kiwi Systemingenieure und Berater AG, Dübendorf 

Das Gebäude im Jahr 2050 

Die Gebäude des Jahres 2050 werden so intelligent 

gebaut sein, dass sie kaum noch Bedarf an zusätzlicher 

Wärme haben. In ihrem Innern gibt es Lichthimmel und 

transparente Lichtwände aus leuchtenden Kunststoffen 

sowie wandfüllende Displays, die auf Sprach- oder 

Bewegungsbefehle hin die dreidimensionale Welt des 

neuen Internets eröffnen. 3-D-Spielfilme sind eine 

Selbstverständlichkeit, ebenso wie virtuelle Kaufhausbummel, 

Museumsbesuche oder Fantasy-Spielwelten – 

so real, als wäre man vor Ort. Universitäten bieten 

weltweites Lernen an: am Vormittag eine Vorlesung in 

Tokio, am Abend ein Seminar in Harvard – mit dem Internet 

von morgen kein Problem. So wird die Zukunft in 

«Pictures of the Future» prophezeit, der Zeitschrift für 

Forschung und Innovation von Siemens. 

Aber wie werden diese Gebäude geplant und realisiert? 

Welche Innovationen werden die heute bekannten 

Prozesse verändern? Zieht man Analogien zu anderen 

Wirtschaftszweigen, wird auch im Planen, Bauen und 


Bewirtschaften von Gebäuden eine weitergehende 

Automatisierung Einzug erhalten, demgegenüber aber 

neue Jobs im Bereich Software und Dienstleistungen 

geschaffen. Digitales Engineering, d.h. die digitale 

Vernetzung aller Stufen der Wertschöpfungskette, heisst 

die Herausforderung. 

Virtuell entwickelt 

Das Gebäude im Jahr 2050 wird virtuell entwickelt, mit 

virtuellen Simulatoren getestet, durch die Nutzer virtuell 

bewohnt und mit diesen «virtuellen Ergebnissen» 

laufend optimiert, bevor es in der realen Welt gebaut 

wird. Dabei werden die Erfahrungen von anderen gebauten 

Gebäuden, eingesetzten Produkten und Technologien 

online mitberücksichtigt. Virtuelle Modelle 

werden das Planen wesentlich vereinfachen und damit 

nicht nur Kosten sparen, sondern auch Fehlerquellen 

minimieren. 

Im Zentrum jedes Gebäudes wird eine einzige gemeinsame 

Datenbasis stehen, auf die nicht nur die Planer,

sondern auch die Lieferanten und Entwickler von Produkten 

und Technologie Zugriff haben. Diese in den Phasen 

Konzeption, Planung, Realisierung bis hin zur Inbetriebsetzung 

laufend wachsende Datenbasis wird auch 

danach laufend mit Daten aus der Betriebsphase aktuell 

gehalten und steht während des gesamten Lebenszyklus 

des Gebäudes zur Verfügung. 

Die Datendurchgängigkeit über alle Disziplinen und 

über den gesamten Lebenszyklus bringt enorme Vorteile: 

So lässt sich die Zeit für die Planung, die spätere Umnutzung 

oder die Erneuerung eines Gebäudes deutlich 

reduzieren, was Kosten, Energie und Ressourcen spart. 

Das Gebäude kann dadurch zu jedem Zeitpunkt nach 

ökologi schen und ökonomischen Fragestellungen untersucht 

und Alternativen können in Sekundenschnelle 

überprüft werden. Alternativen, die vielleicht erst im 

Laufe der Nutzung des Gebäudes entwickelt wurden. 

Alles immer unter einer ganzheitlichen Sicht mit 

gleichwertiger Berücksichtigung von Form/Gestaltung, 

Konstruktion, Gebäudetechnik und Kosten. 

Industriell gefertigt 

Das Gebäude der Zukunft wird systematisch in Module 

zerlegt und umfassend integriert. Der überwiegende 

Teil des Gebäudes lässt sich dadurch mit einer überschaubaren 

Anzahl von kopierbaren Einzelkonstruktionen 

und Ausrüstungsmodulen darstellen, ohne die 

architektonische Vielfalt einzuschränken. Standardisierung 

ist nur dort angebracht, wo ein individueller 

Charakter nicht erforderlich ist. Gebäude werden dadurch 

zu «gebauten Wiederholungen», ähnlich wie das 

heute bereits aus dem Fahrzeug- oder Maschinen bau 

bekannt ist. Dabei werden Planungen 

weniger gezeichnet und mehr in Datenbanken erfasst. 

Gleichzeitig entstehen grosse Potenziale für die 

Beschleunigung der Ausführung und die Senkung der 

Baukosten. Anstelle der aufwendigen Fertigung auf der 

Baustelle tritt die industrielle Vorfertigung in der 

Werkstatt. 

Agieren wie in einem Computerspiel 

Da alle an der Gebäudeentwicklung beteiligten Mitarbeitenden 

– auch firmen- und standortübergreifend – 

auf dieselbe, stets aktuelle Datenbasis zugreifen, lassen 

sie sich noch effektiver in die Entwicklung und 

Planung einbinden. Mit dem Einsatz von Virtual Reality 

lassen sich zudem Entwicklungsmodelle in einer vom 

Rechner erzeugten räumlichen Umgebung massstabsgetreu 

betrachten und besprechen. 

Ganz neue Dimensionen erreichen wir mit dem Einsatz 

von Technologien, wie sie von Videospielen genutzt 

werden, um komplexe physikalische Prozesse nachzuahmen 

und damit eine realistische Umgebung zu vermitteln. 

Dadurch lassen sich komplexe Geometrien und 

realistische Bewegungen, aber auch alle möglichen 

Umgebungsbedingungen zusammen mit dem Nutzerverhalten 

simulieren und so real darstellen, als wäre 

man vor Ort. 

Entsprechend lassen sich in Zukunft Gebäude in einer 

äusserst realistisch anmutenden Umgebung regelrecht 

spielerisch entwickeln. Das Programm simuliert das 

Gebäudeverhalten in Echtzeit und 3-D, und wie in einem 

Computerspiel kann der Planer oder zukünftige Nutzer 

in eine laufende Simulation eingreifen. 



Leipziger Visionen 

zwischen Realität und Utopie 

Um Grossveranstaltungen sportlicher und kultureller Art in unmittelbarer Nähe urbaner Zentren 

durchführen zu können, bedarf es einer gut funktionierenden Infrastruktur, welche es erlaubt, 

hohen Mobilitätsansprüchen gerecht zu werden, ohne dass das öffentliche Leben Einbussen 

erleidet oder gar zum Erliegen kommt. Sebastian Müller, Gruner + Partner GmbH, Leipzig 

Für die Stadt Leipzig und ihre etwas mehr als 500 000 

Einwohner stellte sich mit ihrer visionären Olympiabewerbung 

2012 die spannende Frage, wie das nur 

ca. 3.5 km vom Stadtzentrum entfernte Sport- und Veranstaltungsareal 

des Zentralstadions im Falle eines 

Zuschlags der Olympischen Spiele verkehrstechnisch so 

erreicht und erschlossen werden kann, dass die zu 

erwartenden Menschenmengen von bis zu 100 000 Personen 

zielgerichtet und sicher geleitet werden können. 

Ein Strassenbahntunnel zur Entlastung 

Unter der Regie der Leipziger Verkehrsbetriebe, des 

städtischen Nahverkehrsanbieters, wurden im Jahr 

2004 mit der Gruner-Gruppe Überlegungen angestellt, 

wie zwischen Leipziger Hauptbahnhof als zentralem 

Verkehrs knotenpunkt und dem Areal des Leipziger 

Sport forums eine möglichst schnelle und hohe Kapazitäten 

aufweisende Verkehrsverbindung für den öffentlichen 

Verkehr geschaffen werden kann. Dabei sollte 

das öffentliche Leben in den Wohngebieten so wenig 

wie möglich beeinträchtigt werden. Für diese Überlegungen 

galt es, die Trasse Ranstädter Steinweg – 

Waldplatz – Jahnallee verkehrstechnisch optimal zu 

gestalten und auszubauen. Ähnlich wie Eduard Gruner 

vor 65 Jahren die Vision eines durchgehenden Gotthard- 

Basistunnels hatte, reifte in Leipzig die Idee eines 

Strassenbahntunnels unter dem Ranstädter Steinweg 

und der Jahnallee heran, dessen Machbarkeit von der 

Gruner-Gruppe untersucht wurde. 

Machbarkeitsstudie zur Absicherung 

Die Machbarkeitsstudie zeigt Möglichkeiten der Aufteilung 

der Gesamtlänge von ca. 3600 m in offene, 

ober irdische Abschnitte und geschlossene Tunnelbereiche 

unter Einbeziehung punktueller Haltestellen in 

strategisch günstiger Verkehrslage auf. 


Inhalt der Machbarkeitsstudie eines konkreten Strassenbahntunnels 

unter Ranstädter Steinweg und Jahn allee 

sind folgende Fragen und Gesichtspunkte: 

– Geologische Gegebenheiten im betroffenen Abschnitt 

– Möglichkeiten der Ausführung der Stadtbahntrasse 

(offene oder geschlossene Bauweise in oberirdischer 

oder Tunnellage) 

– Art und Weise der Haltestellenausbildung und 

Anbindung der Knotenpunkte 

– Einhaltung bzw. Machbarkeit konkreter technischer 

Parameter 

– Ökologische, umweltgerechte Umsetzung des Bauvorhabens 

– Stadtgestaltung/Denkmalschutz 

– Einbindung und Untersuchung des Energie- und 

Versorgungsnetzes der Versorgungsunternehmen der 

Stadt Leipzig 

Aus den Überlegungen geht hervor, dass das Projekt 

grundsätzlich technisch ausführbar wäre. Abschnittsweise 

ist eine Ausführung des Tunnelbauwerkes in 

einer offenen Bauart mittels Deckelbauweise denkbar. 

Zwischen den angedachten Haltestellen Waldplatz 

und Goerdelerring wäre eine geschlossene Bauweise 

mit Hydroschild in zwei Röhren möglich.

2012 




Ausblick 

Mit den technischen Möglichkeiten des 21. Jahrhunderts 

liessen sich die hohen Anforderungen, welche an ein 

solch komplexes innerstädtisches Grossbauvorhaben 

gestellt wären, sicher qualitäts- und umweltgerecht verwirklichen. 

Wie die Geschichte allerdings zeigte, besass 

das Gremium des IOC in seiner Entscheidungsfindung 

zur Olympiastadt für 2012 nicht den Mut, sein ursprünglich 

bevorzugtes Konzept von kompakten Spielen mit 

hoher Nachhaltigkeit im überschaubaren Aktions radius 

in die Realität und Tat umzusetzen. Bekanntlich wurde 

Leipzig im Auswahlverfahren zur Olympiastadt für 2012 

wider Erwarten nicht einmal der Status einer Candidate 

City zuerkannt. Somit machte am Ende London als grosse 

europäische Landeshauptstadt mit seinen fast 10 Millionen 

Einwohnern das Rennen. Damit reichte es für Leipzigs

städteplanerische Über legungen zunächst einmal nur 

zur Vision, aber wie sagt man schliesslich so schön: 

«Aufgeschoben ist nicht aufgehoben.» 

Dennoch wird es so schnell keine neue Leipziger Olympiabewerbung 

mehr geben. Ob es in absehbarer Zeit, 

sprich in den nächsten 50 Jahren, einer Umsetzung solch 

visionärer Ziele eines Strassenbahntunnels spe ziell für 

Leipzig bedarf, lässt sich sicher nur an den Ansprüchen 

und Zielen, die man als moderne, vielseitig erlebbare, 

attraktive Grossstadt an sich und seine mündige Bürgerschaft 

stellt, ausmachen und ableiten. Da man immer 

an seinen Zielen und Aufgaben wächst, sollte es nicht 

vermessen sein, zu sagen, dass keine Idee zu abwegig 

erscheint, um nicht in Erwägung gezogen und bestenfalls 

verwirklicht zu werden. 

2062 


Energie 

Wir wollen saubere Luft atmen, sauberes Wasser trinken und uns 

schadstofffrei ernähren. Ein angesichts immer knapper werdender 

Ressourcen bei gleichzeitig stark ansteigenden Umweltbelastungen 

nicht immer leichtes Unterfangen. Fragen zur Nachhaltigkeit 

und zur Umwelt sind von brennender Aktualität. Unsere Zukunft liegt 

in unseren Händen. 



Städtebau > Energie Verkehr Technik 

Die Lösungen der Zukunft 

sind Bio-Logisch 

Das Beobachten eines Verkehrskreisels hat etwas Faszinierendes. 

Scheinbar wie von unsichtbarer Hand gesteuert 

funktioniert er selbst bei sehr hoher Verkehrsbelastung. Keine 

Technik, die steuert und regelt, und dennoch oder gerade 

deswegen ist der Ablauf erstaunlich wirksam. In ihrer Einfachheit 

ist diese Lösung schon fast genial. Und gerade dahinter 

verbirgt sich eine der grossen Herausforderungen für unsere 

Zukunft: Mit weniger Aufwand Systeme zu gestalten, 

die wesentlich mehr können. Jon Mengiardi, Gruner AG, Basel 


Die 8 Grundregeln 

der Biokybernetik* 

1 Negative Rückkopplung muss über positive 

Rückkopplung dominieren 

2 Die Systemfunktion muss unabhängig vom 

quantitativen Wachstum sein 

3 Das System muss funktionsorientiert und 

nicht produktorientiert arbeiten 

4 Nutzung vorhandener Kräfte nach dem 

Jiu-Jitsu-Prinzip statt Bekämpfung nach der 

Boxer-Methode 

5 Mehrfachnutzung von Produkten, Funktionen 

und Organisationsstrukturen 

6 Recycling: Nutzung von Kreisprozessen zur 

Abfallverwertung 

7 Symbiose: Gegenseitige Nutzung von 

Verschiedenartigkeit durch Kopplung und 

Austausch 

8 Biologisches Design von Produkten, 

Verfahren und Organisationsformen durch 

Feedback-Planung 

Ohne es vielleicht bewusst zu realisieren, werden beim 

Verkehrskreisel Prinzipien aus der Natur angewandt. Vor 

etwa 50 Jahren entstand die Disziplin der Bionik (Kofferwort 

aus Biologie und Technik). Bionik ist das systematische 

Erkennen von Lösungen der belebten Natur und 

steht damit in Abgrenzung zur reinen Naturinspiration. 

Als grosser Vordenker der Bionik gilt Leonardo da Vinci. 

Die Lösungen der Natur werden heute primär in technischen 

Anwendungen nachempfunden. Der Griff in die 

Trickkiste der Natur hat zum Beispiel die Aerodynamik 

von Flugzeugen oder die Fahreigenschaften von Reifen 

verbessert. Dem Entdecker des Lotus-Effekts verdanken 

wir Fassaden, die sich wie die Lotus-Blätter selber reinigen, 

und Automobile sehen aus wie Kofferfische. Dahinter 

steckt die Erkenntnis, dass uns die Natur in Effizienz 

und Lösungsstrategien weit überlegen ist. 

Jahrmillionen an Evolution haben geniale Lösungen hervorgebracht. 

Wie gerne würden wir heute die Effizienz 

des Glühwürmchens in unsere Lampen implementieren 

(etwa viermal besser als LED) oder die Eigenschaften eines 

Spinnfadens nur annähernd reproduzieren können (fester 

als Stahl, elastischer als Gummi oder Nylon, zäher als 

Kevlar). Noch viel weniger verbreitet ist die Anwendung 

der Bionik auf das Design von Systemen (Biokybernetik). 

In einer Zeit, in der die heutigen Systeme wie Mobilität 

und Energie, aber auch die Wirtschaft mit riesigen Folgewirkungen 

zu versagen drohen, wird Funktionieren 

zum Schlagwort. Dabei geht es nicht nur darum, die einzelnen 

Elemente eines Systems zu optimieren, sondern 

insbesondere darum, deren Abhängigkeiten und Wechselwirkungen 

richtig zu gestalten. Einer der Vordenker 

der Biokybernetik, Frederic Vester*, hat 8 Grundprinzipien 

erkannt, die heute aktueller sind denn je. 

– Negative Rückkopplung muss über die positive Rückkopplung 

dominieren. 

– Unabhängigkeit vom Mengenwachstum: Die Systemfunktion 

muss unabhängig vom quantitativen Wachstum 

sein. 

– Funktionsorientiert: Das System muss funktionsorientiert 

und nicht produktorientiert sein. 

– Jiu-Jitsu: Nutzung vorhandener Kräfte nach dem Jiu-Jitsu-Prinzip 

statt Bekämpfung nach der Boxer-Methode. 

– Mehrfachnutzung von Produkten, Funktionen und 

Organisationsstrukturen. 

– Recycling: Nutzung von Kreisprozessen zur Emissionsverwertung. 

– Symbiose: Gegenseitige Nutzung von Verschiedenartigkeit 

durch Kopplung und Austausch. 

– Biologisches Design von Produkten, Verfahren und 

Organisationsformen durch Feedback-Planung. 

* Frederic Vester, 1999; Die Kunst vernetzt zu Denken 



Dabei gilt es, den einseitigen Blickwinkel aus Sicht von 

Bau und Technik, Wirtschaft oder Soziologie zu verlassen 

und Natur, Bau und Technik als vernetzte Teile des 

Gesamtsystems zu sehen. 

Ein System, eine Vielzahl an Zulieferern 

Angewandt auf unsere grössten Herausforderungen wie 

etwa die Zukunft unseres Energiesystems führen die 

Prinzipien zu anderen Lösungen als heute meist präsentiert. 

Die Zukunft wird hier vielfältig und intelligent 

sein. Ultraleichte Fahrzeuge werden hocheffizient sein, 

unsere Gebäude werden vom Dauerverbraucher je nach 

Klima und Wetter zu kleinen Kraftwerken. Strom, pro- 

E-Mobil 

Erzeugung 


duziert aus einer Vielzahl von kleinen bis mittleren 

Anlagen für erneuerbare Energien wie Sonne, Wind, 

Wasser, Erdwärme oder Biomasse, wird sich als sauberer 

Energieträger überall durchsetzen. Intelligente 

Stromnetze werden in der Lage sein, mit der Vielzahl 

von Einspeisern und Verbrauchern umzugehen und dabei 

den Speicherbedarf möglichst niedrig halten. Die Bereitstellung 

und Integration dieser Speicherkapazitäten 

in das Gesamtsystem bildet dabei eine wichtige 

Grundvoraussetzung. Der (Strom-)Speicherbedarf wird 

mit einer Vielfalt an Lösungen bereitgestellt. Elektrochemische 

Stromspeicher gleichen die kurzfristigen 

Schwankungen aus, die mittel -bis langfristige Ener- 

Erzeugung, Smart Home 

Erzeugung 

Übertragung Transport 

Umwandlung 

Erzeugung

giespeicherung erfolgt chemisch, entweder mit Wasserstoff 

oder synthetischem Methan. Vor allem für den Betrieb 

von Gebäuden werden Wärme speicher zum Einsatz 

kommen, welche als kurz-, mittel- und als saisonale 

Speicher genutzt werden. Neben dieser baulichen und 

technischen Infrastruktur steuern gute, kybernetisch 

gestaltete Anreizsysteme den sorgsamen und effizienten 

Umgang der bereitgestellten Energie durch den 

Menschen. Ein System, bestehend aus einer Vielzahl von 

Teilsystemen, ist vergleichbar mit der Idee einer föderalistischen 

Struktur. 

Erzeugung 

Erzeugung 

Bauliche 

Massnahmen 

Nutzung 

Konzept 

gewünschte Funktionalität (Zielsetzungen) 

Projektmanagement 

Technische 

Massnahmen 

Organisat. 

Massnahmen 

Die Vorteile auf einen Blick 

Ein solches System mag zwar nicht so spektakulär sein 

wie eine riesige Solaranlage in der Sahara, es bietet 

aber vielfache Vorteile. Es ist hocheffizient und äusserst 

robust (hohe Betriebssicherheit auch bei Lastschwankungen 

oder Ausfall von einzelnen Komponenten), 

ist optimiert in Bezug auf schädliche Auswirkungen, 

bietet eine hohe und vor allem konfliktfreie Versorgungssicherheit 

und ist so mit viel weniger Risiken zu 

betreiben. Zudem haben solche Lösungsansätze den Vorteil, 

flexibel auf geänderte Bedürfnisse eingehen zu 

können. So erscheint heute die Transformation des bis 

dato einseitig auf Öl, Gas und Kohle basierenden Energie - 

systems als eine der grössten Herausforderungen, die 

es zu meistern gilt. 

Die Zukunft gehört der Bio-Logik 

Das Erarbeiten von solchen bio-logischen Systemen 

bietet uns Ingenieuren in Zukunft eine enorme Chance. 

Mensch, Bau, Technik und Natur sowie deren Interdependenzen 

zu einem funktionierenden Ganzen zusammenzufügen, 

ist eine grosse Aufgabe. Aber eine lösbare 

Aufgabe. Im Zentrum steht das «Funktionieren». Wer 

hätte schliesslich vor 20 Jahren gedacht, dass sich der 

Verkehrskreisel so durchsetzt. Heute müssen wir uns 

wohl eher fragen: «Warum ist uns das nicht schon viel 

früher eingefallen?» 



Nachhaltiges Bauen – in Zukunft Standard 

Ökologie bestimmt nicht nur die Mobilitätsagenda, sondern auch Bauen und Wohnen. 

Ein ressourcenschonendes Szenario unserer Wohn- und Lebenswelt in 50 Jahren. 

David Geng, Gruner Ingenieure AG, Brugg 

Unter die Erde 

Werden in der gesamtheitlichen Planung von unterirdischen 

Wohnanlagen statische, haustechnische wie 

auch funktionstaugliche Belange exakt aufeinander abgestimmt, 

resultiert daraus eine Vielzahl an Vorteilen. 

Einer liegt in der Nutzung der unausbeutbaren Erdwärme. 

Diese wird mit geringem Aufwand so weit aufbereitet, 

dass für die Heizung und die Warmwasseraufbereitung 

der Wohnungen keine zusätzliche Energie 

benötigt wird. In den Sommermonaten werden die 

Wohnanlagen dank ihrer vollkommenen Einbindung in 

die Erde angenehm kühl bleiben. 

Masdar (VAE) inspiriert unter-/oberirdisch verdichtetes Bauen 


Ein weiterer grosser Vorteil liegt im Rückgang der 

Flächenversiegelung. Die durch die neue Bauweise frei 

gewordenen Flächen an der Erdoberfläche werden der 

Natur zurückgegeben. In Gebieten mit unterirdischen 

Wohnanlagen ist die umgebende Landschaft von den 

heutigen land- und forstwirtschaftlichen Flächen kaum 

zu unterscheiden. Die neuen Grünflächen und Wälder 

werden einerseits als Erholungsgebiete der Menschen 

genutzt und andererseits als Lebensraum der Tierwelt 

überlassen. Ein Teil der Grünflächen wird landwirtschaftlich 

genutzt und trägt zur Ernährung der Bevölkerung 

bei. Die heranwachsenden Holzmassen stehen im 

Gleichgewicht zum Energiebedarf und dienen als wichtige 

Energieträger und Speicher. Europa ist neben dem 

Amazonasgebiet dank der neuen Bauweise die zweite 

Lungenhälfte der Erde.

Saubere Energie 

An der Erdoberfläche wird der «Grüne Punkt» (Baugenehmigung) 

nur noch erteilt, wenn das Gebäude einen 

100%igen Energieüberschuss aufweisen kann, was eine 

durchdachte gesamtheitliche Planung voraussetzt. Massgebend 

für die positive Energiebilanz sind die kompakte 

Gebäudestruktur und die Mobilität des Gebäudes. Das 

Gebäude ist mobil, weil es sich um seine eigene Achse 

drehen kann und somit immer ideal zur Sonne ausgerichtet 

ist. Aufgrund der hohen Effizienz der Energierückgewinnung 

und der Produktion von erneuer barer Energie 

ist das überirdische Gebäude in der Lage, doppelt 

so viel Energie zu produzieren, als es selbst benötigt. 

Bei der Energiegewinnung wird wieder vermehrt auf 

Energieanlagen aus privaten kleinen Wind- und Wasserkraftwerken 

ganz nach dem Vorbild von Windmühlen 

und Wasserrädern (mit und ohne Mühleweiher als Energiespeicher) 

gesetzt. Der Slogan «Wer Energie hat, hat 

Power» liegt voll im Trend. 

Im Bereich des kommunalen Tiefbaus ist die Energierückgewinnung 

ein zentrales Thema. Die Energierückgewinnungseffizienz 

der neuen geplanten Abwassernetze 

und Kläranlagen muss vor der Erteilung des «Grünen 

Punkts» aufgezeigt werden. Das Ziel, sämtliche öffentliche 

Einrichtungen mit der rückgewonnenen Energie 

zu versorgen, ist in vielen Gemeinden im Jahre 2062 

bereits erreicht. 

Lastenfrei leben 

Der Ab- und Rückbau von Altlasten aus den Anfangsjahren 

des 21. Jahrhunderts ist ein weiteres wichtiges 

Thema. Wir haben frühzeitig Standorte von Altlasten 

lokalisiert und analysiert. Durch das mit einem Partner 

entwickelte mobile Chemie- und Physiklabor haben 

wir die Möglichkeit, diese gezielt abzubauen und die 

verseuchten Flächen wieder freizugeben. 

In 50 Jahren ist Gruner der führende Anbieter in Mitteleuropa 

für EuRsB (Energie und Ressour cen sparendes 

Bauen). Wir haben frühzeitig die Zeichen der Zeit 

erkannt und uns mit den Aufgaben von übermorgen 

beschäftigt. Wir sind gerüstet für die Aufgaben und 

Probleme von morgen und freuen uns auf die anstehenden 

Arbeiten und zu bezwingenden Aufgabenstellungen. 

Auch für übermorgen gibt es viel zu tun, packen wirs 

heute schon an. Wir sind die Übermorgenmacher. 




Die Energiewende – 

ein Rückblick 

aus dem Jahr 2062 

War es Angst oder Mut, eine Kurzschlussreaktion 

oder konsequentes Handeln, das die 

Schweiz vor 50 Jahren zum Ausstieg aus der 

Atomenergie bewog? Man sagt, dass viel 

politisiert und viel Widersprüchliches prognos- 

tiziert wurde. Langfristige Lösungen und Alter- 

nativen für die Energiezukunft lagen keine auf 

dem Tisch. Kurzfristig und von der Wirtschaft 

getrieben sei das Denken und Handeln der Politiker 

und Stromkonzerne gewesen. Eines ist 

sicher, es war ein heisses Thema, an dem sich 

niemand die Finger verbrennen wollte. Nun 

gut, wir haben die Wende bestens gemeistert. 

Aber erst, als die Ingenieure innovative Lösungen 

präsentierten und damit sowohl die Politik 

wie auch die breite Bevölkerung zu überzeugen 

vermochten. Einmal mehr stand die Tradition 

der Schweizer Ingenieurkunst mit ihren 

grossartigen Pionierleistungen über dem kleinkrämerischen 

Denken, das uns Schweizern 

so oft nachgesagt wird. 

Dr. Stefan Mützenberg, Gruner AG, Basel

Vor rund 50 Jahren erfuhr die Wasserkraft in der 

Schweiz nach langen Jahren zurückhaltender Planung 

einen Aufschwung. Insbesondere Pumpspeicheranlagen 

zur Energiespeicherung und zum Netzausgleich erlebten 

einen rasanten Aufstieg. Anfänglich herrschte noch 

grosse Skepsis über deren Wirtschaftlichkeit, zu unsicher 

war die Entwicklung der Stromzukunft in Europa 

geworden. Etwas halbherzig und mit schlechtem Gewissen 

baute man zusätzlich Gas-Kombikraftwerke. Diese leisteten 

in der Anfangszeit zwar ihren Beitrag zur Über- 

brückung nach dem Atomausstieg. Zu den grossen 

Nettostromproduzenten stiegen danach aber die Hochleistungsgeothermiekraftwerke 

sowie die grossen 

Wind- und Solarkraftwerke im Norden respektive Süden 

Euro pas auf. Den wahren Durchbruch der Energiewende 

verdanken wir aber den Gebäuden und E-Mobilen. Waren 

die Häuser vor 50 Jahren noch die grössten Energieverbraucher, 

sind heute die meisten Wohn- und Gewerbebauten 

dank energieeffizientem Bauen und smarter 

Gebäudetechnik energieneutral. Energiebezug und Energieabgabe 

aller Gebäude an das Netz halten sich über das 

Jahr gesehen die Waage. Die E-Mobile sind netto zwar 

immer noch Energiebezüger, in der Nacht oder tagsüber, 

wenn sie zu Hause oder beim Büro an der Steckdose 

hängen, können sie aber je nach individuellem Bedarf 

Energie von den Batterien an das Netz abgeben. 

Damit dieser komplexe Stromverkehr schlussendlich 

aufging, brauchte es grosse, regelbare Energiepuffer 

oder Stromausgleichsbecken. Dies inspirierte visionäre 

Bauingenieure, Maschineningenieure, Elektrotechniker 

und andere Spezialisten zur gemeinsamen Neuentwicklung 

der Pumpspeichertechnik mit einer neuen 

Generation von flexibel einsetzbaren Pumpturbinen. 

Bald erfolgte der Bau des ersten Prototyps in einer 

vollkommen unterirdisch angelegten Anlage. Damit wurde 

sowohl den strengen Anforderungen des Umwelt- und 

Naturschutzes Rechnung getragen wie auch den zunehmenden 

Naturgefahren im hochalpinen Bereich ausgewichen. 

Die neu entwickelte hantelförmige Anlage 

besteht aus je einer unterirdischen Ober- und Unterwasserkaverne. 

Diese sind mit vertikalen Druckleitungen 

über Pumpturbinen verbunden, welche unter stark 

veränderlichen Druckhöhen einsetzbar sind. In den 

guten geologischen Verhältnissen der Zentralmassive 

wurden innerhalb weniger Jahre zahlreiche Anlagen 

nach dem gleichen Konzept realisiert. 

Auch die anfänglichen Zweifel an der Kapazität der 

Hochspannungsleitungen waren bald verflogen. Wo früher 

Freiluftleitungen an Masten hingen, verlaufen heute 

unterirdische Hochleistungsstromautobahnen quer 

durch Europa bis nach Afrika. Denn was für Gas und 

Erdöl schon vor 50 Jahren längst Standard war, sollte 

endlich auch beim Strom angewendet werden: im Boden 

verlegte Strompipelines, welche dank neuer Isolationsmaterialien 

erst noch kostensparend in der Erstellung 

und im Betrieb und Unterhalt sind. 

Wer hätte vor 50 Jahren gedacht, dass die europaweite 

Stromspeicherung und Stromlenkung dereinst zum 

wichtigsten Wirtschaftszweig der Schweiz werden sollte 

und bald das veraltete und krisenanfällige Bankengeschäft 

überholen würde? Unsere Topografie und die 

Lage im Herzen von Europa boten die besten Chancen, 

zum wichtigsten Stromplayer Europas zu werden. 



Energie aus der Erde 

Geothermiekraftwerke als Ersatz für Atommeiler 

Die Idee, Strom aus der Tiefe zu gewinnen, hat spätestens nach 

der politisch motivierten Abkehr von der Atomenergie eine zentrale 

Bedeutung in der Energiediskussion erhalten. Die auch beim Basler 

Projekt «Deep Heat Mining» eingesetzte Technik muss überdacht 

und weiterentwickelt werden. Die Grösse der Anlagen soll so ausgelegt 

werden, dass die durch das Abschalten der Atomkraftwerke 

entstehenden Stromlücken durch erneuerbare Energien gedeckt 

werden können. 

Laurent Pitteloud, Gruner AG, Basel; Karl-Heinz Schädle, Gruneko Schweiz AG, Basel 


Die Erde als Energiequelle 

Die Erde ist eine heisse Kugel mit einer Temperatur von 

über 1000 °C. Lediglich etwa 1% des Erdvolumens hat eine 

Temperatur von weniger als 100 °C. In einer Tiefe von 

3000 bis 5000 Metern unter der Erdoberfläche der 

Schweiz ist eine Energiemenge vorhanden, mit welcher 

der jährliche Strombedarf des Landes mehr als 1000-fach 

gedeckt werden könnte. Geothermie nutzt die Wärme der 

Erde im Untergrund zur Strom- und Wärmeproduktion. 

Dabei wird die Wärme in der Tiefe «gesammelt», an die 

Oberfläche transportiert und dort in eine für die Verbraucher 

nutzbare Energieform (Wärme oder Strom) umgewandelt. 

Die Nutzung der Tiefengeothermie in grossem 

Umfang war in der Schweiz bisher wegen fehlender geologischer 

Voraussetzungen (Tiefenaquifere: wasserführende 

Schichten im Untergrund) oder wegen des seismischen 

Risikos (Auslösung von Erdbeben beim «Bau» des offenen 

Geothermiespeichers) stark eingeschränkt. 



0 m 

–1000 m 

–2000 m 

–3000 m 

–4000 m 

–5000 m 

–6000 m

Hochleistungsgeothermie – der Bau 

Die Anlage für Hochleistungsgeothermie besteht aus 

einem Zentralschacht von mehreren Metern Durchmesser, 

der bis zu einer Tiefe von etwa 2500 bis 3000 Metern 

gebaut wird. Dieser Schacht endet zunächst in einer 

grossen Kaverne, in der alle wesentlichen unterirdischen 

Anlagen und Montagemaschinen untergebracht 

werden. Von dieser Zentralkaverne aus werden um die 

Achse des Zentralschachts bananenförmige Wärmesammelrohre 

bis zu einer Tiefe von 6000 Metern angeordnet. 

Ausserdem wird der Zentralschacht bis zur Endtiefe 

der Wärmesammelrohre fortgeführt, sodass Letztere 

dort in einem gemeinsamen «Kollektorrohr» aufgenommen 

werden können. Von diesem Kollektor wird das 

Wasser bis an das oberflächennahe unterirdische 

Kraftwerk transportiert. Im Kraftwerk wird die Wärme 

an das Arbeitsmedium abgeführt. Mit diesem Medium 

wird eine Turbine mit Generator angetrieben und elektrische 

Energie erzeugt. Die Energiemenge entspricht 

je nach Bauart und Grösse der eines heutigen grossen 

Kraftwerkes mit bis zu 500 MW Leistung. Die Abwärme 

aus dem Prozess kann an ein Fernwärmenetz abgegeben 

werden, weshalb ein Standort in städtischem Gebiet 

sinnvoll ist. Die Netztemperaturen vieler Fernwärmenetze 

sind in den letzten Jahren kontinuierlich abgesenkt 

worden, sodass man sie heute ganzjährig mit 

der Abwärme aus einem Geothermiekraftwerk betreiben 

kann. Damit kann mit der Geothermieanlage und dem 

Kraftwerk insgesamt ein sehr guter Wirkungsgrad 

erzielt werden. 

Vollautomatisierter maschineller Vortrieb 

für Geothermiebohrungen 

Für die Realisierung von Tiefengeothermieanlagen ist 

eine Herstelltechnik auszuwählen, die das Auslösen 

von Erdbeben nahezu ausschliessen kann. Hierzu eignet 

sich grundsätzlich die mechanisierte Tunnelbohrmaschinentechnik. 

Weil diese auch den Weg für grössere 

Durchmesser öffnet, lässt sich über eine wesentlich höhere 

Stromproduktionsleistung als bei den bisherigen 

Tiefengeothermieprojekten nachdenken, bei denen der 

unterste Strang einen Durchmesser von wenigen Dezimetern 

nicht überschreitet. Der Zentralschacht von 

ca. 6000 Metern Tiefe kann mit diesem erprobten Verfahren 

hergestellt werden. 

In 6000 Metern Tiefe beträgt die Gesteinstemperatur 

etwa 150 bis 200 °C. Deshalb ist eine vollautomatische 

Auslegung der Herstelltechnik für den Regelfall notwendig. 

Zur Gewährleistung dieser Vollautomatisierung 

sind gegenüber heute umfassende Weiterentwicklungen 

der Herstellprozesse notwendig. Für Havarie-, Revisions- 

und Unterhaltsfälle müssen aber bemannte Einsätze 

vorgesehen werden. Hochspe zialisierte Arbeiter in 

klimatisierten Anzügen können in grossen Tiefen Arbeiten 

vornehmen, die von Maschinen und Robotern nicht 

ausführbar sind. 

Die Wärmesammelrohre werden vollautomatisch durch 

Bohrroboter hergestellt. Jedes Wärmerohr hat eine 

Länge von einigen tausend Metern. Insgesamt werden je 

nach Grösse und Leistung des Kraftwerkes mehrere hundert 

Kollektorrohre eingebaut. 

Hochleistungsgeothermie statt 

nuklearer Stromproduktion 

Das beschriebene Geothermiekraftwerk kann für elektrische 

Leistungen von bis zu 500 MW gebaut werden 

und ist daher ein «echter Ersatz» von bestehenden 

Kernkraftwerken. Ein grosser Vorteil dieses Systems 

besteht in der grossen Flexibilität. Das Kraftwerk kann 

als Grundlastkraftwerk betrieben werden, ist aber 

wegen der guten Regulierbarkeit der Wärmezufuhr über 

ein Pumpen- und Wärmetauschersystem auch hervorragend 

als Spitzenlastkraftwerk geeignet. Es ist somit 

eine ideale Ergänzung zu Fotovoltaikanlagen, die, 

bedingt durch die Abhängigkeit von der Solarstrahlung, 

starken Leistungsschwankungen unterworfen sind. 

Insgesamt ergibt sich mit der dargestellten Technik 

die realistische Möglichkeit, eine regenerative Stromerzeugung 

mit kleinen Fotovoltaikanlagen und grossen 

geothermalen Kraftwerken gemeinsam aufzubauen und 

so von Gas- und Ölimporten unabhängiger zu werden. 

Zudem wird der Ausstoss von Treibhausgasen (CO2) für 

die Strom- und Wärmeerzeugung weitestgehend eliminiert. 

Wir sind überzeugt, dass Geothermie eine der 

wichtigsten Säulen der regenerativen Energieversorgung 

der Zukunft sein wird. Deshalb werden bei Gruner 

bereits heute Geothermielösungen für die energetischen 

Herausforderungen von morgen entwickelt. 


Unternehmensgeschichte 

Die Gruner-Gruppe. 

Wasserbaukompetenz 

Gotthard-Basistunnel – 

eine Vision wird Wirklichkeit. 

Tunnelbau 

Der Grundstein wurde 

im 19. Jahrhundert gelegt. 

© AlpTransit Gotthard AG

Innovativ für 

die Welt 

von morgen. 

Generalplanung 

Konstruktion 

Gebäudetechnik 

Energieanlagen 

Leitungsbau 

Tiefbau 

Umwelt 

Sicherheit 

Spezialbereiche 


Verkehr 

Die Bevölkerung wächst, und mit ihr der Verkehr. Neue Konzepte sind 

gefragt. Batterien, Brennstoffzellen, allenfalls Biodiesel oder Ethanol 

sollen in naher Zukunft herkömmliche Treibstoffe ablösen. Damit 

alleine ist es aber nicht getan. Die Herausforderungen müssen ganz- 

heitlicher angegangen werden – mittels Verkehrsflussoptimierung 

anhand ferngesteuertem Strassenverkehr beispielsweise. 



Städtebau Energie > Verkehr Technik 

Verkehr der Zukunft: 

Pulkfahren mit E-Fahrzeugen 

Durch neue Technologien wird der Verkehrsablauf auf Hochleistungsstrassen revolutioniert 

werden. Elektrofahrzeuge mit einer Batteriereichweite von bis zu 400 km werden auf Autobahnen 

nach Eingabe eines Zieles automatisch auf einen Fahrstreifen geleitet, auf dem nur 

Fahrzeuge mit ähnlichem Ziel verkehren. Neue Abstandsysteme ermöglichen ein Pulkfahren 

mit wenigen Dezimetern Abstand bei höchsten Geschwindigkeiten. Ein Automat übernimmt 

die Lenkung des Fahrzeuges. Der Energieverbrauch wird minimiert, die Leistungsfähigkeit 

maximiert und die Reisezeit reduziert. Die Leistungsfähigkeit der heutigen Anlagen steigt ohne 

Ausbauten um ein Vielfaches, gleichzeitig sinkt der Energiebedarf dramatisch bei nicht mehr 

vorhandenen lokalen Emissionen – ein unschlagbares politisches Argument in der Schweiz. 

Dr. Thomas Winzer, Gruner AG, Basel; Patrick Winzer, Karlsruher Institut für Technologie 


Der motorisierte Individualverkehr wird 2060 nicht 

abgeschafft sein, sondern mit neuen technischen Mitteln 

leistungsfähig und umweltgerecht abgewickelt werden. 

Das vorhandene Hochleistungsstrassennetz (HLS) der 

Schweiz bietet hierfür optimale Voraussetzungen: Es 

verbindet mit den heute geplanten und bis dahin umgesetzten 

Netzergänzungen alle Agglomerationen mit 

einem geschlossenen und einheitlichen HLS-System, das 

mit seiner hohen Anschlussdichte – im Schnitt ist alle 

4 km ein Anschluss vorhanden – eine optimale Erschliessungswirkung 

aufweist. 

Entspanntes Fahren 

Durch Fortschritte in der Batterietechnik werden 

hauptsächlich E-Fahrzeuge unterwegs sein, die imstande 

sein werden, ca. 200–400 km elektrisch zu fahren. 

Bei der Einfahrt auf eine Autobahn fährt der Fahrer in 

ein technisch geschlossenes, autonomes und intelligentes 

System ein. Zunächst gibt er per Sprachbefehl das 

Ziel vor, woraufhin das Fahrzeug selbstständig agiert. 

Der Fahrer kann sich entspannen, sein Fahrzeug wird 

autonom und situationsgerecht gelenkt. Abhängig vom 

Fahrziel wählt es automatisch einen der bis zu 4 Fahrstreifen: 

links und ggf. in den beiden mittleren mit hoher 

Geschwin digkeit (bis zu 200 km/h) für ferne, rechts und 

langsamer (100 km/h) für nahe Ziele. Das Fahrzeug wird 

mithilfe von Car-to-X-Kommunikation und ausgeklügelter 

Radarmesstechnik und Regelungsalgorithmen in 

einen dichten Pulk von Fahrzeugen mit gleichem Ziel 

eingereiht. Bei Ausfahrt auf den Verzögerungsstreifen 

übernimmt der Fahrer wieder die Kontrolle. 

Sicher ans Ziel* 

Durch diese Fahrzeugpulks mit ihren gleichmässigen, 

hohen Geschwindigkeiten und minimalen Abständen wird 

die heutige Leistungsfähigkeit der Autobahn vervielfacht. 

Weitere Fahrstreifenausbauten sind nicht mehr 

nötig. Unfälle passieren keine mehr. Wegen der Zuverlässigkeit 

des elektrischen Antriebsstrangs sind auch 

Pannen höchst selten, Pannenfahrzeuge können vom 

folgenden Fahrzeug weitergeschoben werden. Somit 

wird der heute notwendige Pannenstreifen überflüssig 

und kann für bessere Zwecke, nämlich als zusätzlicher 

Fahrstreifen, verwendet werden. Die derzeit vom Bundesamt 

für Strassen propagierten Pannenstreifenumnutzungen 

zu temporären Fahrstreifen (PUN) passen somit 

in unsere Strategie. 

Ökologisch optimiert und schnell 

Ein wesentlicher Vorteil des Systems ist, dass wegen 

der ohnehin in jedem Fahrzeug vorhandenen Antriebsaggregate 

trotz «kollektivem Fahren» kein zusätzliches 

kollektives Antriebssystem notwendig wird. Jedes Fahrzeug 

bringt seine eigene Motorleistung in den gemeinsamen 

Pulk ein. Das Fahren in Pulks bringt deshalb 

einige Vorteile mit sich: Da der Abstand zwischen den 

Fahrzeugen unter Einhaltung aller Sicherheitsvorschriften 

auf wenige Dezimeter geregelt wird, verbessert 

sich die Aerodynamik eines Fahrzeuges dramatisch 

* Leistung einer Verkehrsanlage 

Die Verkehrsleistung ist definiert als Fahrzeugkilometer 

pro Zeiteinheit. Anders ausgedrückt sind das 

Fahrzeuge mal Kilometer pro Stunde oder Fahrzeuge 

mal Geschwindigkeit. Für eine hohe Leistung 

sorgen also vor allem geringe Abstände zwischen 

den Fahrzeugen und eine hohe Geschwindigkeit. 

Allerdings nimmt bei steigenden Geschwindigkeiten 

der Bremsweg mit dem Quadrat der Geschwindigkeit 

zu, die Abstände werden grösser und die 

Leistung geht wieder zurück. Deshalb liegt die 

für eine hohe Leistung optimale Geschwindigkeit 

auf Hochleistungsstrassen heute bei 60–80 km/h. 

Bei unserem neuen System sollen Geschwindigkeiten 

weit über 120 km/h bis hin zu 200 km/h 

(je nach den vorhandenen Trassierungselementen, 

z.B. zwischen Zürich und Bern) und geringste Abstände 

gefahren werden. Die Leistungsfähigkeiten 

gegenüber heute werden somit mehr als verdoppelt 

– ohne jeglichen Platzbedarf. Bei den Platzverhältnissen 

in der Schweiz und einem gegen 

Ausbauten sensibilisierten Umfeld ein nicht wett- 

zumachender Quantensprung in der Verkehrstechnik. 



(ausser beim Vordersten, der Fahrer hat Pech, wird 

aber von Zeit zu Zeit abgelöst). Der Energieverbrauch, 

der bei hoher Geschwindigkeit hauptsächlich durch den 

Luftwiderstand verursacht wird, sinkt enorm. Auch 

leistungsschwächere Fahrzeuge können am Hochgeschwindigkeitsverkehr 

teilnehmen. Sie müssen allerdings einen 

Beitrag entrichten, da sie nicht als «Kopf der Schlange» 

zur Verfügung stehen können. 

Der Fahrzeugpulk kann als Rechnercluster gesehen 

werden: Während jedes Fahrzeug die Regelung des Abstandes, 

der Geschwindigkeit und der Fahrtrichtung 

selbstständig übernimmt, berechnet das Kollektiv die 

optimale Gesamtstrategie. Für jedes Fahrzeug werden 

in Echtzeit die entsprechenden Sollwerte berechnet, 

darüber hinaus wird das Ein- und Ausfädeln einzelner 

Fahrzeuge aus dem Pulk sowie die Ablösung des Vordersten 

durch das Kollektiv gesteuert. 

Induktives Laden** erneuerbarer Energie 

Bei «Treibstoffmangel» wird das Fahrzeug auf der Strecke 

auf den rechten Fahrstreifen durchgereicht, der über 

eine durchgehende Ladeeinrichtung für induktives Laden 

der Fahrzeugbatterie verfügt. Dieser Fahrstreifen 

wird darüber hinaus vom langsameren Schwerverkehr 

verwen det, sodass dieser grosse Distanzen ohne Unterbrechung 

zurücklegen kann, ohne auf grosse Batterien 


angewiesen zu sein. Auch der Schwerverkehr kann in 

Pulks fahren, jedoch müssen diese kleiner ausfallen, um 

eine ausreichende Anzahl an Lücken für die anderen 

Verkehrsteilnehmer und für das Ausscheren an Ausfahrten 

bereitzustellen. 

** Induktives Laden 

Beim induktiven Laden wird die magnetische Kopplung 

zwischen Spulen zur Energieübertragung ausgenutzt. 

Längs der Fahrbahn befinden sich direkt 

unter der Fahrbahnoberfläche zwei parallele Leitungen, 

die gegensätzlich von einem hochfrequenten 

Strom durchflossen werden. Dabei entsteht ein 

Magnetfeld selbiger Frequenz senkrecht zur Fahrbahn. 

Im Fahrzeug ist waagerecht eine Spule verbaut, 

die von diesem Magnetfeld durchsetzt wird. Durch 

die zeitliche Änderung des Magnetfelds wird in der 

Fahrzeugspule eine Spannung induziert (Transformatorprinzip), 

die zunächst gleichgerichtet wird. 

Mit dieser Spannung kann die Batterie geladen oder 

der Motor über einen Frequenzumrichter direkt 

versorgt werden. 

Direkt über der Spule befindet sich eine Schirmung, 

sodass praktisch kein Feld in das Fahrzeug selbst 

vordringt. Dies hat drei Gründe: Erstens werden Verluste 

durch Wirbelströme minimiert, zweitens wird 

die Fahrzeugelektronik nicht gestört und drittens 

können auch Elektrosmoggegner ruhigen Gewissens 

am motorisierten Individualverkehr teilnehmen.

Die elektrische Energie, die im rechten Fahrstreifen 

den Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt wird, 

wird im Jahr 2060 zu einem Grossteil aus erneuerbaren 

Energiequellen gewonnen. Teilweise wird diese sogar 

direkt an den Hochleistungsstrassen durch Fotovoltaik 

und Windenergie erzeugt. Die unstete Verfügbarkeit 

dieser Energieform kann speziell in der Schweiz problemlos 

durch die grosse Zahl an Pumpspeicherkraftwerken 

gepuffert und kompensiert werden. 

Alternative Seilzug 

Die Schweiz ist für dieses System ideal, weil die 

Batterieladungen eines Ladevorganges für die hiesigen 

Streckenlängen ausreichen. Als erstes Land hat die 

Schweiz u.a. wegen des Standortvorteiles und der ökologischen 

Vorteile in dieser Technologie erhebliche 

Forschungsanstrengungen unternommen und damit die 

Marktführung weltweit übernommen. 

Rollend zu Fuss 

Im Fussgängerverkehr innerhalb der Agglomerationen 

wird ebenfalls mit nebeneinanderliegenden «Gehstreifen» 

unterschiedlicher Geschwindigkeit gearbeitet, 

um hohe Leistungsfähigkeiten und Geschwindigkeiten 

zu erreichen und somit den Modal Split zugunsten des 

Fussgängerverkehrs zu verbessern. Diese Geh streifen 

bestehen aus mechanisch angetriebenen Rollbändern, 

zwischen denen der Fussgänger umsteigen kann. Das Abstandsverhalten 

wird hier allerdings noch vom Menschen 

selbst gewählt. 

Die notorische Überlastung des Nationalstrassennetzes 

und das steigende Mobilitätsbedürfnis 

verlangen einen Kapazitätsausbau. 

Peter Imbach, Gruner + Wepf Ingenieure AG, Zürich 

Damit die Kapazität längerfristig auf den bestehenden 

Autobahnen erhöht werden kann, muss näher hintereinander, 

näher nebeneinander und schneller gefahren 

werden. Ein erprobtes System dieser Art bildet der 

Einbau von Seilzügen in die bestehenden Trassen (San 

Francisco Cable Cars). Relativ schwach motorisierte 

Elektroautos bewegen sich autonom auf Nebenstrassen. 

Dadurch bleibt die Individualität erhalten. Beim Überwinden 

von weiten Strecken klinkt man sich computergesteuert 

in eine Lücke an einem Seil in den Fernverkehrsstrassen 

und kommt ohne eigene Antriebsleitung, 

ohne Umsteigen, aber schnell und sicher an sein Ziel. 



Individuell im fremdgesteuerten Konvoi 

Gebundene Verkehrsträger sind schneller, sicherer, energieeffizienter und damit leistungs- 

fähiger als die herkömmlich betriebene Strasse. Autonome und individuelle Transportgefässe 

werden künftig fremdgesteuert in Konvois auf unseren Hauptachsen verkehren. 

Hansruedi Berchtold, Berchtold + Eicher Bauingenieure AG, Zug 

Die Einführung erfolgt in Etappen, wo Engpässe und Ausbaubedürfnisse 

eliminiert werden können. Der Schwerverkehr, für welchen bereits 

Forschungsprojekte laufen, könnte privilegiert behandelt werden. Bei 

beschränkten Anfangskapazitäten der Systeme wird insbesondere für 

Lastwagen ein Reservationssystem zur Anwendung kommen. Die Vision 

wird sich in Etappen von der individuellen Spurbelegung über die 

ferngesteuerten Konvois bis zu Fahrzeugpaketen mit externer Energieaufnahme 

entwickeln. Mit der zu erwartenden Steigerung der Transportkapazität 

wird eine indivi duelle Benutzung unseres Strassensystems 

weiterhin möglich sein. 

Die Konvois werden nur auf den grossen Verkehrsachsen betrieben. 

Die Feinerschliessung (Drainage des Verkehrs vom Domizil auf die 

Achse) erfolgt im herkömmlichen Individualverkehr. Damit wird die 

Schwäche des heute betriebenen Schienensystems eliminiert. An den 

Andockstellen zu den Konvoiachsen werden die individuellen Transportgefässe 

in den Konvoi ein- und ausgeschleust. Der Verkehrsteilnehmer 

bestimmt individuell über seinen Fahrplan. Er reist in seinem 

Fahrzeug von seinem Heim zu seinem Ziel und fährt im Konvoi bequem 

und fremdgesteuert in seinem eigenen Transportgefäss. Er bestimmt 

über seinen Reisekomfort, sein Reisgepäck, seine Reiseroute und 

über seine Reise begleitung. Das Fahrzeug aus seiner Privatgarage 

bestimmt weiterhin das soziale Prestige seines Besitzers. 


Schema Fahrzeugkonvois 

Steuerungsdraht und Energieversorgung 

1 2 3 4 4 3 2 1 

Spuren 

Konvois 

Andockstelle 

Einkaufszentrum 

Energieversorgung 

Verkehrsrechner 

Steuerung 

Nachfrage + 

Reservation 

Domizil 

Drainage 

Individualverkehr 


Technik 

Fortschritt reiht sich an Fortschritt. Neues ist gleich schon wieder 

alt und überholt. Das liegt in der Natur der Dinge. So schnell wie 

jetzt geschah dies aber noch nie. Wir befinden uns in einer Phase 

des beschleunigten technologischen Wandels. Wohin führt uns 

dieser in den nächsten Jahrzehnten? Wie können wir agieren und 

wie oft müssen wir reagieren? 



Städtebau Energie Verkehr > Technik 

Die Symbiose namens Biogrout 

Mit der zunehmenden Flächennutzung weltweit stossen Bauvorhaben immer weiter in Bereiche 

vor, die ungünstige Bodenverhältnisse bieten. Insbesondere in der Schweiz liegen in den 

( primär nutzbaren) Talsohlen häufig sehr weiche Lockergesteine vor, die als Baugrund genutzt 

werden sollen. Gleichzeitig steigen die Lasten und Anforderungen der Gebäude an eine 

Fundation. Ohne Zusatzmassnahmen würden hier schnell grosse differenzielle Setzungen mit 

Schiefstellungen und Bauwerksschäden als Folge auftreten. Unter diesen Bedingungen sind 

Zusatzmassnahmen, wie Injektionen oder Pfähle, häufig unumgänglich. 

Laurent Pitteloud, Dr. Jörg Meier, Gruner AG, Basel 

Heutzutage werden im Tiefbau Injektionen in vielfältiger 

Weise eingesetzt: mit hohem bzw. niedrigen Druck 

und mit unterschiedlichsten Mitteln (Zement, Feinstzement, 

Weichgel usw.). Nachteil dieser Methode ist der 

verhältnismässig hohe Aufwand bei – trotz grösster 

Ausführungssorgfalt – ungesicherter Qualität. Pfähle 

bieten zwar eine bessere Qualitätssicherung, sind aber 

nicht für jedes Einsatzgebiet von Baugrundverbesserungen 

die geeignete Antwort. 

An verschiedenen Forschungseinrichtungen wird heute 

ein sehr interessanter Ansatz verfolgt, der gegebenenfalls 

eine Antwort auf die Mängel der klassischen Injektionstechniken 

ist. Mithilfe von Bakterien soll die 

Bodenstruktur lokal so verändert werden, dass es zu 

einer Erhöhung der Festigkeitseigenschaften kommt. Im 

Fokus liegen Organismen, deren kalkhaltige Ausscheidungen 

die Bodenpartikel miteinander «verkleben». 

Dieses sogenannte «Biogrout» ist somit die Symbiose 

zwischen Geotechnik und Biotechnologie. 

So funktionierts 

Bakterien sind die dominanten Mikroorganismen in 

Böden. Sie haben Abmessungen von ca. 0.5 bis 5 µm und 

sind somit wesentlich kleiner als die Körner von Kiesen, 

Sanden und teilweise auch Silten. Demzufolge können 

sie sich leicht in den Poren von solchen Böden bewegen. 

Im Zuge der Hydrolyse von Urea wird Kalk (Calciumcarbonat) 

durch Bakterien vom Typus Bacillus pasteurii 

ausgeschieden. Diese Kalkausscheidungen lagern sich 

auf den Bodenkörnern ab und bewirken eine Verfesti- 


Labortest einer mikrobiologisch aktivierten Verfestigung von Kies 

(TU Delft – Deltares)

Baugrundverbesserung mittels Feinstzementinjektion unter Bau 52 

gung des Ausgangsmaterials. Gleichzeitig verschliessen 

die Kalkablagerungen die Bodenporen und bilden somit 

ein abdichtendes Medium. 

Die Schwierigkeit dieser Methode besteht darin, ein 

günstiges Umfeld für die Bakterien zu schaffen, sodass 

der Ausscheidungsprozess stark gefördert wird. Dies 

wird im Wesentlichen durch eine Calcium-lactate-Lösung 

erreicht. 

Baugrundverbesserung mittels Feinstzementinjektion unter Bau 52 

Aus der Praxis 

Im März 2012 wurde die 20 m tiefe Baugrube für das 

Hochhaus Roche Bau 1 in Basel fertiggestellt. Am westlichen 

Baugrubenrand steht das Hochhaus Bau 52, eine 

60 m hohe Stahlbetonkonstruktion mit einer Flach fundation 

in 6 m Tiefe. Durch den Aushub vor dem Bau 52 

waren trotz Einsatz einer überschnittenen Bohrpfahlwand 

nicht akzeptable Setzungs- und Verkippungsrisiken zu 

erwarten. Um dieser Situation zu begegnen, entschied 



Illustration von Bakterien vom Typus Bacillus pasteurii 

sich das Gruner-Planerteam, eine Baugrundverbesserung 

mittels Feinstzementinjektionen unterhalb des Baus 52 

auszuführen. Diese Massnahme, kombiniert mit dem Konzept 

einer verformungsarmen Baugrubenwand, führte 

zu einem sehr positiven Ergebnis: Der Bau 52 setzte 

sich nur um wenige Millimeter und erfuhr de facto keine 

Verkantung. 

Als Alternative zur Feinstzementinjektion würde sich 

auch Biogrouting für die Baugrundverbesserung unter 

Bau 52 anbieten. Dies könnte unter Umständen effizienter 

und kostengünstiger sein. Elegant wäre auch die 

Möglichkeit, die Baugrundverbesserung nach Fertigstellung 

der Baugrube und des Bauwerks Bau 1 rückgängig 

zu machen. Insbesondere für Bauten im Grundwas- 


Biogrout ermöglicht 

durch den Ersatz 

von druckbeanspruchten 

Gliedern, wie 

Bohrpfählen 

oder Mikropfählen, 

ganz 

neue Perspektiven 

in der 

Geotechnik. 

Labortest einer mikrobiologisch aktivierten Verfestigung 

von Kies (TU Delft – Deltares) 

ser wird ein derartiger Rückbau gesetzlich gefordert, 

was heutzutage in den wenigsten Fällen technisch 

machbar bzw. kostenmässig vertretbar ist. Es müssen 

von daher aufwendige Ersatzlösungen geplant und ausgeführt 

werden. Mit einem reversiblen Biogroutingprozess 

liesse sich der ursprüngliche Baugrund zustand 

wiederherstellen und somit die gesetzlichen Anforderungen 

erfüllen. 

Die Zukunft gehört Biogrout 

An einer kommerziellen Anwendung von Biogrouting 

wird derzeit intensiv gearbeitet. Optimiert werden soll 

z.B. die gezielte Aktivierung und Deaktivierung des 

Biogroutingprozesses bzw. der Organismen. Auch muss 

sichergestellt sein, dass der Biogroutingprozess um-

weltverträglich und auf einen vorgegebenen Bereich beschränkt 

ist und bleibt. Weiter wird untersucht, welche 

Vorbedingungen erfüllt sein müssen, welche Nährstoffe 

die eingesetzten Organismen für eine hohe Motivation 

benötigen und für welche Bodenarten diese Technik am 

besten eingesetzt werden kann. 

Biogrout ermöglicht durch den Ersatz von druckbeanspruchten 

Gliedern, wie Bohrpfählen oder Mikropfählen, 

ganz neue Perspektiven in der Geotechnik. Solche Bauteile 

werden oft nur temporär genutzt, deshalb würde 

ein reversibler Prozess einen Abbau ohne aufwendigen 

Rückbau ermöglichen. Auch im Bereich von Injektionen 

zu Verfestigungs- oder Abdichtungszwecken, wie sie oft 

im Tunnelbau oder bei Bauten im Grundwasser erforderlich 

sind, eröffnet Biogrout ganz neue Wege. 



Quo vadis, Geotechnik? 

Technische Entwicklungen verlaufen scheinbar schubartig, wobei einzelne Schlüsseltechnolo gien 

eine ganze Reihe von aufbauenden Erfindungen ermöglichen oder begünstigen. Sehr schön 

ist das beispielsweise an den direkten und indirekten Effekten der Lasertechnologie zu sehen, 

die heute – auch aus (geo-)technischen Anwendungen – kaum noch wegzudenken sind: 

angefangen beim Einsatz in der Informationstechnologie über einfache Geräte auf der Baustelle 

bis hin zu Präzisionsmessinstrumenten beim Monitoring. Ein Paradebeispiel, wie schnell bei 

solchen Entwicklungen Grenzen zwischen den einzelnen Fachbereichen übersprungen werden. 

Dr. Jörg Meier, Gruner AG, Basel 

Neue Schlüsseltechnologien lassen sich nur schwer 

vorhersagen, da sie oft neue oder nur wenig bekannte 

Effekte nutzen. Manche Zukunftsvorhersagen aus den 

1950er-Jahren zeigen u.a. teilweise von Miniatomreaktoren 

angetriebene Fahrzeuge, die wir heute – aus gutem 

Grund – in der Praxis nicht sehen. Der Laser und seine 

Anwendungen wurden 1950 nicht im heute normalen 

Masse vorhergesehen. An der Unvorhersagbarkeit solcher 

Technologien hat sich aus heutiger Sicht nicht viel 

geändert. Der Blick auf mögliche Entwicklungen wird 

sich so auf die stetige Weiterentwicklung aktueller 

Tech niken bzw. die Konvergenz aktueller Techniken einschränken. 

Zusätzlich können noch Vorhersagen durch 

Berücksichtigung des heute absehbaren Bedarfs an 

Techniken (z.B. Mobilität), aber auch Ressourcen (z.B. 

Energie oder Wasser) abgeleitet werden. Unberücksichtigt 

bleiben die Möglichkeiten und auch der Bedarf 

(als auch die daraus notwendigen/möglichen Lösungen), 

der sich aus neuen Schlüsseltechnologien ergibt. 

Die folgende Abbildung versucht mögliche Entwicklungen 

in der Geotechnik abzuschätzen. Dabei bleiben die 

darin enthaltenen Punkte an die gleichen Einschränkungen 

gebunden, die im vorangehenden Absatz geschildert 

wurden. Die Darstellungsform der Abbildung ist so 

gewählt, dass die Gegenwart im Zentrum steht und die 

möglichen Entwicklungen bildlich in alle Richtungen 

weiterführen und auf die kommenden Jahre – in Form 

von konzentrischen Kreisen – projiziert werden. Hierbei 

wurde versucht, die Entwicklungen um verschiedene 

Spezialbereiche, wie z.B. «Planung» und «Infrastruktur», 

zu gruppieren. Strahlenförmig um die Spezialbereiche 

sind die Entwicklungen angeordnet. Die Grösse 

der Kreise wurde so gewählt, dass diese mit dem Einfluss 

der Entwicklung korrespondiert. 

Beispielsweise hat sich mit der Zunahme der Leistungsfähigkeit 

der Rechentechnik auch die Leistungsfähigkeit 

der Softwarekomponenten weiterentwickelt. Alles 

deutet heute darauf hin, dass sich dieser Trend unvermindert 

fortsetzen wird. In der Grafik wurde die Kategorie 

«Software» dazu eingeführt. Normal ist heute 

bereits der Einsatz der Finite-Elemente-Methode (FEM), 


die eine realitätsnahe Simulation des Verformungsverhaltens 

wie auch der Boden-Bauwerk-Interaktion 

ermöglicht. Im Moment noch sehr kontrovers diskutiert 

werden hingegen Nachweisstrategien bzw. statische 

Nachweise mit der FEM. Verschiedene sinnvolle Ergänzungen 

der FEM werden aktuell in verschiedensten 

Forschungsein richtungen bereits untersucht: In Zukunft 

könnten somit in der Praxis «künstliche neurale Netzwerke» 

als eine Form des maschinellen Lernens oder 

auch «erweiterte Antwortflächen» zum Einsatz kommen, 

die eine schnelle Vorhersage des Systemverhaltens auf 

der Basis bereits bekannter Informationen zu diesem 

System ermöglichen. Mit weiter steigender Rechenleistung 

verkürzen sich zudem die Laufzeiten von Techniken 

wie der «mathe matischen Optimierung» (z.B. zur Parameter- 

und Formfindung) und «gekoppelter FEM-DEM- 

Modelle» (DEM = Diskrete-Elemente-Methode) beispielsweise 

Simulation von Bruchprozessen bzw. von 

Prozessen mit vielen Einzelkörpern. Es ist weiter zu 

erwarten, dass reguläre Simulationen in der Zukunft 

auch neben der in der Geotechnik wichtigen Verformungsprognose 

weitere physikalische (z.B. chemische 

und thermische) Vorgänge berücksichtigen (Multi-Physics- 

Simulationen). 

Mit den parallelen Entwicklungen im Bereich der «Augmented 

Reality» und der computergestützten Objekterkennung 

wird vermutlich auch eine «Virtual-Reality 

integrierte Planung» möglich, in der das Bauwerk in 

weit höherer Detailtreue als heute üblich als virtuelles 

Bauwerk umfassend und dreidimensional geplant, nachgewiesen 

und bemessen werden kann. Um den Planer 

und Statiker hierbei zu unterstützen, Fehlerquellen zu 

erkennen als auch zu beseitigen, ist davon auszugehen, 

dass Techniken aus dem Bereich der künstlichen 

Inte lligenz (KI) eingesetzt werden. Dies kann sich in 

«KI-unterstützter Modellierung» bzw. «KI-unterstützter 

Planung» niederschlagen. 

Welche der Vorhersagen der folgenden Abbildung Realität 

werden, wird die Zukunft zeigen. Ein Punkt 

scheint sicher: Die Zukunft hält die eine oder andere 

Überraschung und Wendung für uns bereit.

Singularität 

Tele- T 

präsenz 

Klunterstützte 

Planung 

Augmented 

Reality 

Kl-unterstützte 

Modellierung 

extraterrestrische 

Sonderbauten 

Arkologie 

2025 + 

Virtual- 

Realityintegrierte 

Planung 

vollständig 

algorithm. 

Planung 

grossräumige 

untertätige 

Verkehrsverbindung 

“Swiss Metro” 

20 2015–2025 15–2025 

workflowgetriebene 

Planung 

Planung 

Softw Sof are 

Multi- 

Physics- 

Simulationen 

Infrastruktur 

autom. 

adaptive 

Verhaltens- 

V 

vorhersage 

Gebäude 

für 

“Ver “V tical 

Farming” 

20 2011–20 1–20 1–2015 15 

projektbezogene 

Portalseite rtalseite r n 

(Internet) 

gekoppelte 

FEM-DEM- 

Modelle 

FEM 

mathem. 

Optimierung 

Baumaterialien 

mit 

Sensoreigenschafte 

hafte haf n 

Diese Grafik basiert auf der von Michell Zappa publizierten Arbeit 

«Envisioning the near future of technology» (CC-BY-SA), www.michelzappa.com 

Energy 

Harvesting 

Heute 

2011 

Online- 

Monitoring 

Monitoring 

Energienetze 

für dezentrale 

Versorgung 

«Här «Härtung» 

von 

Infrastruktur 

(Umwelt, Anschläge) 

Offshore- Of 

Windturbinen 

Energiepfähle 

auton. 

Sensorensor netzwerke 

autom. 

Objekt- und 

Mechanismuserkennung 

Fernüberrnüber wachung 

Virtual- 

Reality- 

Integration von 

Messdaten 

Sensorensor schwärme 

Geothermie 

thermoaktive 

Gründungen 

alternative 

Antriebstechniken 

umfassende 

Umweltbilanzierung 

extrem tiefe 

Geothermie 

Bautechnik 

biologische 

Bodenverbesserung 

(Biogrouting) 

extraterrestrische 

Geothermie 

Kl-unter- Kl-unter 

stützte 

Geothermie- 

steuerung 

Geothermie 

durch 

Micro-TBM 

nachhaltige 

Geothermie 

geothermieinduzier 

geothermieinduzierte 

Umweltsc Umweltschäden häden 

teilw. 

autarke Baumaschinen 



Digitale Prototypen und virtuelles 

Engineering in der Bauindustrie 

Ausgehend von den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten 

und der Aussagekraft numerischer Verfahren auf dem 

Gebiet des klassischen Ingenieurbaus werden sich auch 

hier die Strategie und der konsequente Einsatz digitaler Prototypen 

mittel- bis langfristig durchsetzen. Die Ergebnisse 

werden unter Verwendung dreidimensionaler Visua lisie- 

rungs verfahren in Virtual-Reality-Qualität dargestellt, 

online mit dem Kunden diskutiert und entsprechende 

Optimierungsschritte fest gelegt. Speziell im Brandschutz 

können massgebende Szenarien simuliert, virtuell 

dar gestellt und zu Trainingszwecken für die Einsatzkräfte 

verwendet werden. Erwin G. Schnell, Gruner AG, Basel 

Was bisher geschah 

Nach den ersten Anfängen auf dem Gebiet der Statik und 

der Dynamik, vor allem in der Strukturanalyse (FEM), 

beantworten numerische Methoden und Berechnungsverfahren 

(CFD) heute auch die verschiedensten tech nischen 

Frage stellungen aus den Bereichen der allgemeinen 

Strömungsmechanik sowie der Aero- und Gasdynamik, 

und das mit hoher Zuverlässigkeit. In vielen Bereichen 

der ingenieurwissenschaftlichen Anwendung sind FEM- 

und CFD-Programme zu einem festen Bestandteil zahlreicher 

Entwicklungsprozesse geworden. Besonders 


in der Luftfahrtindustrie, im Fahrzeug-, Maschinen- 

und Anlagenbau ersetzen digitale Prototypen schon seit 

langem und mit noch immer steigender Tendenz ihre 

kostspieligen Hardware-Counterparts. 

Ein von Beginn an herausragender Wegbereiter der 

digitalen Produktentwicklung ist das Engineering- und 

Softwarehaus CDadapco. Seit 30 Jahren liefert das 

Unternehmen in Kooperation mit namhaften Partnern 

aus den verschiedensten Industriezweigen zuverlässige, 

leistungsfähige Berechnungsverfahren in Verbindung

mit hochkarätigen, zielführenden Lösungen in der digitalen 

Umsetzung industrieller Entwicklungsprozesse. 

Der Schritt ins digitale Zeitalter 

Obwohl die ersten kommerziellen CFD-Programme bereits 

Ende 1980 auf den Markt kamen, beschränkte sich 

deren Verbreitung zunächst auf die Luftfahrtindustrie, 

gefolgt vom Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau. 

Erst die zunehmende Verfügbarkeit komplexer physikalischer/chemischer 

Modelle wie auch der zur Simulation 

transienter, d.h. zeitlich veränderlicher Vorgänge er- 

forderlichen Rechenleistung hat dazu geführt, dass das 

digitale Zeitalter nun auch im klassischen Ingenieurbau 

angebrochen ist. 

Die Strategie der digitalen Prototypen 

Unter dem Eindruck steigender Entwicklungs- und Produktionskosten 

offenbarte die Strategie der digitalen 

Prototypen im Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau 

ein enormes Einsparpotenzial, vor allem hinsichtlich der 

Versuchsmuster und des Materials. Auch die Umlegung 

auf Stückzahlen lieferte ein schlagendes Argument, das 



sich im klassischen Ingenieurbau allerdings als eher 

kontraproduktiv erwies. Hier gibt es eben nur einen 

Prototyp, der zugleich das fertige Produkt ist, und von 

den standardisierten Eigenheimen des privaten Wohnungsbaus 

einmal abgesehen, ist die Stückzahl im Allgemeinen 

gleich eins. Die geringe Akzeptanz des digitalen 

Ansatzes in der Bauindustrie erschliesst sich aber bei 

genauerer Betrachtung aus einer anderen Wertigkeit, 

Verantwortlichkeit und Konstellation aller am Entstehungsprozess 

Beteiligten und damit auch bei einem anderen 

Umgang mit der Thematik Ressourcen, Effizienz 

und Nachhaltigkeit. 

Ist der Hersteller (GU) eines technischen Industrieprodukts, 

z.B. eines Flugzeuges (im Preis durchaus vergleichbar 

mit einem Grossbauprojekt), heute regelrecht 

gezwungen, in Sachen Ressourcen, Effizienz, niedrige 

Betriebskosten etc. alle entwicklungstechnischen 

Möglichkeiten auszuschöpfen, um den Investor (in der 

Mehrzahl der Fälle auch gleichzeitig der Betreiber, 

nämlich die Luftfahrtgesellschaft) von der Nachhaltigkeit 

seiner Investition und einem akzeptablen Kosten-Nutzen- 

Verhältnis zu überzeugen, so ist es im Falle eines Grossbauwerkes 

der Investor, der alle Register zieht, um 

die Gestehungskosten so niedrig wie möglich zu halten, 

ungeachtet der vom Betreiber zu tragenden Folgekosten, 

der hier in aller Regel nicht gleich dem Investor ist. 

Man sieht sofort, dass die Gewinnrealisierung in beiden 

Wertschöpfungsketten zu jeweils unterschiedlichen 

Zeitpunkten und unter ebenso unterschiedlichen Gesichtspunkten 

stattfindet, wogegen der eigentliche 

Produktentstehungsprozess nahezu identisch ist und 

digital sehr ähnlich abgebildet werden kann. Gerade 

weil der Prototyp bereits das fertige Produkt ist, ist es 

wirtschaftlich überaus sinnvoll, schon im Vorfeld alle 

verfügbaren Ressourcen zu nutzen, um es möglichst 

ziel orientiert und mängelfrei seiner Vollendung zuzuführen. 

Setzt man die Stückzahl gleich der Anzahl der 

Betriebsjahre, so kommt man zu einer sehr effizienten 

Lösung, die ökonomisch wie ökologisch überzeugt. 

Die prozesstechnische Umsetzung 

Die Umstellung auf digitale Entwicklungsprozesse 

konzentrierte sich anfänglich auf die Thematik der 

Materialeinsparung. Während dieser Fokus in der Luftfahrtindustrie, 

im Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau 

eng mit der Einführung und der konsequenten 

Anwendung leistungsfähiger und zuverlässiger Berechnungs- 

und Vorhersageverfahren einherging, beschränkte 

sich die Bauindustrie in vielen Fällen auf die reine 

Materialeinsparung, ohne die möglichen Folgen durch 

eine adäquate numerische Absicherung entsprechend 

abzuprüfen. 

Einen überaus vielversprechenden Ansatz in dieser 

Richtung liefert die 5D-Initiative der Züblin/Strabag 

AG. Die folgende Darstellung zeigt einen Vergleich des 

Status quo der Produktentstehungsprozesse anhand 


Mehrwert für die Automobilindustrie 

Mehrwert für die Bauindustrie 

1 

Initiative/ 

Wertschätzung 

tz zung 

1 

Initiative/ 

Wertschätzung 

2 

Entwurf Vorbereitung Realisierung 

2 

Entwurf 

Umweltarena Spreitenbach, 

Zürich, in 3-D. 

Mit freundlicher Genehmigung von 

rené schmid architekten, Zürich 

Zentrales Daten- und Prozessmanagement 

3 

Prozess 

3 

4 

4 

Vorbereitung Realisierung 

Lose gekoppelte Prozesse 

5 

Betrieb 

5 

Betrieb 

ihrer Wertschöpfung in der Automobil- und der Bauindustrie. 

Sie vermittelt einen ersten Einblick in das 

beträchtliche Potenzial der Strategie des digitalen 

Prototyps. 

Aus der Sicht des Kaufmanns sind die Werteinbrüche an 

den Schnittstellen der einzelnen Prozessstufen zusätzliche 

Investitionen, die dem Prozess zugeführt werden 

müssen, um ihn wieder auf das Niveau der vorangegangenen 

Entwicklungsstufe zu bringen. 

Die Randbedingungen 

Eine grundlegende Voraussetzung für die erfolgversprechende 

digitale Umsetzung eines Entwicklungsprozesses 

ist eine für alle am Prozess Beteiligten zugängliche, 

umfangreiche Datenbank, die unter anderem 

auch alle für die digitale Modellbildung zwingend erforderlichen 

geometrischen Informationen in Form von 

3-D-CAD- Modellen enthält.

Umweltarena Spreitenbach, fotoreale Darstellung der Luftströmung aus 

den Deckenauslässen 

Allein diese grundlegende Notwendigkeit erschwerte 

bislang den erfolgreichen Einzug numerischer Verfahren 

und Methoden in der Bauindustrie. Weder Hersteller 

noch Betreiber und schon gar nicht die Investoren sind 

geneigt, die Kosten eines digitalen Modells und dessen 

anschliessende Pflege zu übernehmen. Selbst wenn 

damit auf numerischem Wege eine Vielzahl aussagekräftiger 

Informationen über das physikalische Verhalten 

des zukünftigen Bauwerkes gewonnen und eine 

ganze Reihe energetischer und sicherheitsrelevanter 

Gesichtspunkte zuverlässig betrach tet werden können, 

ganz zu schweigen von der Vereinfachung der Schnittstellen 

zu den einzelnen Gewerken und der Transparenz 

des gesamten Bauvor habens. 

Im digitalen Modell sind alle im Laufe einer Simulation 

berechneten stationären oder transienten physikalischen 

und chemischen Parameter (Geschwindigkeiten, Drücke, 

Temperaturen, Kräfte, Dichte, Konzentrationen etc.) 

in jedem Punkt des Rechengebietes respektive des 

Ereignisraumes hinterlegt und können als quantitative 

Grösse ausgegeben und dargestellt werden. Dank der 

beeindruckenden und äusserst hilfreichen Weiterentwicklung 

im Bereich der virtuellen Visua lisierung, deren 

sich Architektur- und Projektbüros bereits in gewissem 

Umfang bedienen, lassen sich die Simulationsergebnisse 

sehr anschaulich und allgemein verständlich darstellen. 

Brandsimulation für eine U-Bahn-Haltestelle 

Das virtuelle Feuer 

Im Hoch- wie im Tiefbau besonders gefürchtet sind 

sogenannte Ereignisfälle. Darunter versteht man unter 

anderem auch alle Arten von Brandszenarien in öffentlichen 

Grossbauwerken (Industriebauten, Einkaufs- und 

Veranstaltungszentren, Bildungsstätten, Bahn- und 

Strassentunnels etc.) 

real virtuell 

Die Feuer polizei und die Versicherungen verlangen 

hier bereits in der Genehmigungsphase die Vorlage umfangreicher 

Brandschutz- und Entrauchungskonzepte, 

deren Aus arbeitung und Nachweis in einer ganzen Reihe 

von Fällen auf der Grundlage numerischer Simulation 

erfolgt. Die Ergebnisse dieser Simulationen liefern 

wiederum Eingabe parameter für andere Untersuchungen 

wie z.B. die Evakuierungssimulation und können auch 

nach Abschluss eines Bauvor habens in die effektive 

Vorbereitung und Durchführung sogenannter Kaltrauchversuche 

einfliessen, wie sie derzeit noch für die 

Endabnahme gefordert werden. 

Die 3-D-Visualisierung gestattet eine umfassende und 

anschauliche Darstellung der Berechnungsergebnisse 

bis hin zum Aufbau digitaler Trainingsszenarien für 

Feuerwehr und andere Einsatzkräfte. 



Das virtuelle Wasser 

Unter dem Aspekt des 150-jährigen Unternehmensjubiläums 

und angesichts der Tatsache, dass bei der 

Geschäftsgründung durch Carl Heinrich Gruner im Jahr 

1862 die Basler Wasser versorgung eine nicht unerhebliche 

Rolle spielte, kommt der numerischen Simulation 

hydrodynamischer Strömungen. Diese zählt seit Ende 

2011 zum Leistungsportfolio der Gruner AG. Auch in 

diesem Zusammenhang werden alle Möglichkeiten der 

digitalen Modellierung genutzt, um belastbare Aussagen 

zur Funk tionalität und zur Leistungsfähigkeit der untersuchten 

Bauwerke und Anlagen zu erhalten. Die Ergebnisse 

können mittels anspruchsvoller dreidimensionaler 

Visualisierungsverfahren sehr anschaulich und realistisch 

dargestellt werden. 

Fassaden und dünnwandige Strukturen 

Unter dem Eindruck der zunehmenden Komplexität moderner 

Aussenfassaden gewinnt auch hier die Simulation 

zunehmend an Bedeutung. Nicht nur die Gewährleistung 

einer im Ereignisfall genügend grossen, über die Fassade 

in das Gebäude nachströmenden Luftmenge, sondern 

auch die Effekte thermisch induzierter Auftriebsströmungen 

im Spalt zwischen einer hinterlüfteten 

Fassade und dem Baukörper sind in diesem Zusammenhang 

Gegenstand numerischer Untersuchungen. 

Ausserdem sind filigrane Fassadenverkleidungen und 

dünnwandige Gebäudestrukturen aerodynamisch aktiv, 

d.h., sie reagieren auf Luftkräfte und dynamische Anregungen 

in Form von Windlasten. Hier kommt eine ziemlich 

junge Disziplin ins Spiel, die sich hinter der Abkürzung 

FSI (Fluid-Structure Interaction) verbirgt. Auf 

diese Weise lässt sich das Verhalten von Strukturen 

wie auch einzelner Strukturelemente unter dem Einfluss 

dynamischer Anregungen nicht nur visuell darstellen, 

sondern auch quantitativ erfassen. Mate rialersparnis 

und Schadensbegrenzung sind der wirtschaftliche Nutzen. 

Nachhaltigkeit und Wohlfühlfaktor 

Gemessen an den vielschichtigen Verantwortlichkeiten 

und den zahlreichen Anforderungen an eine effiziente 

und zeitgemässe Gebäudebewirtschaftung sehen die 

Anstrengungen, die im Vorfeld hinsichtlich Nachhaltigkeit, 

Energieeffizienz und Behaglichkeit unternommen 

werden, eher bescheiden aus. Dabei liefert 

auch hier der digitale Prototyp aufgrund seiner interdisziplinären 

Verwendbarkeit eine Vielzahl von Informationen. 

Mit nur geringfügigen Anpassungen in der 

geometrischen Diskretisierung und Modifikationen in 

den Randbedingungen können auf der Grundlage ein 

und desselben digitalen Modells die verschiedensten 

Fragestellungen zum Thema Energie effizienz, Verschattung, 

Solarertrag und Raumklima etc. umfassend erörtert 

werden. Ausgehend von lokalen Langzeitstudien 

werden die jahreszeitlich relevanten Betriebszustände 

ermittelt und anschliessend in Worst-Case-Szenarien 

detailliert analysiert. 


Mischwasser- und Havariebecken der ProRheno AG Basel 

Gebäude-Aerodynamik 

Verschattung Solarertrag 

Messe Basel, Fassadendurchströmung

Aussenaerodynamik, mit freundlicher Genehmigung der Syngenta AG 

Umgebung und Aussenwirkung 

Alle bisher betrachteten Anwendungen der numerischen 

Simulation im klassischen Ingenieurbau stehen im 

Wesentlichen direkt mit den Gebäuden selbst in Verbindung. 

Daneben rücken aber auch vermehrt Aussagen 

zur Standortverträglichkeit und zur aerodynamischen 

Aussenwirkung von Bauwerken in den Blickpunkt des 

Interesses, vor allem des öffentlichen. 

Der ernst zu nehmende Einfluss von Grossbauwerken 

auf das lokale Mikroklima ist inzwischen hinreichend 

belegt, und so ermöglichen CFD-Berechnungen ausser 

der Bestimmung von Windlasten auf ein Bauwerk auch 

die Erfassung der Auswirkungen von Gebäuden auf die 

sie umgebende Topologie sowie das übrige städtebauliche 

Umfeld. Die Blockade primärer Luftaustauschwege 

von Städten und Stadtteilen durch Grossbauwerke, 

die Geschwindigkeitsverteilungen und Maximalgeschwindigkeiten 

in Strassenschluchten und auf öffentlichen 

Plätzen sowie das Mikroklima im Eingangsbereich von 

Geschäftshäusern und Einkaufszentren sind nur einige 

Beispiele. In der Energietechnik steht die effiziente 

Platzierung von Windparks unter Berücksichtigung der 

topologischen und meteorologischen Randbedingungen 

Résumé 

Die Demonstration des digitalen Ansatzes anhand der dreidimensionalen 

Visualisierung realer Projekte zeigt die 

ganze Bandbreite seiner Anwendungsbereiche, schafft 

Akzeptanz und fördert die Bereitschaft zum Einsatz dieser 

Technologie im Projektablauf. Seine Berechtigung lässt sich 

am besten anhand einer Betrachtung der Folgekosten im 

Falle bereits abgeschlossener Projekte darstellen. Darunter 

sind zunächst die Kosten infolge Gewährleistung, Nachrüstung 

und Umbau zu verstehen; denn nicht selten ist die Einweihungsrede 

kaum verklungen, und schon lärmen wieder 

die Pressluft hammer zum Zwecke der Aus- und Nachbesserung. 

Zum anderen sind es die jährlichen Betriebskosten, die teil- 

im Vordergrund. Im Tunnelbau interessiert vor allem 

die Emission von Schadstoffen aus Portalen und Entlüftungsanlagen 

unter Berücksichtigung geländespezifischer 

Gegebenheiten, der angrenzenden Bebauung und 

der lokal domi nanten Wetterlage. 

Der virtuelle Maulwurf 

Eine ganz aktuelle und hochinteressante Anwendung auf 

dem Gebiet des Untertagebaus ist die Bohrsimulation. 

Die Lebensdauer eines Bohrkopfes hängt unter anderem 

von der Verteilung des Ausbruchs um die Schnittflächen 

und entlang des Bohrerschaftes ab. Die Simulation 

liefert in diesem Zusammenhang Aussagen zur Rotations- 

und Vortriebsgeschwindigkeit sowie zu den erforderlichen 

Flüssigkeitsmengen unter Berücksichtigung der 

jewei ligen Druckverhältnisse. 

Bohrkopferosion 

weise erheblich über den prognostizierten Limits liegen. 

Bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 40 bis 60 Jahren 

sprechen wir von Summen, die einen Anteil von 1 bis 5% 

für den digitalen Prototyp am Gesamtvolumen leicht übersteigen 

können. Was für das Automobil die Stückzahlen waren, 

die dem digitalen Prototyp zum Durchbruch verhalfen, sind 

für das Bauwerk die Folgekosten und die Betriebsjahre, 

die das ganze monetäre Potenzial dieses Prozesses aufzeigen. 

Seine effiziente Umsetzung bedarf einer breiten Öffentlichkeitsarbeit 

und vor allem einer Sensibilisierung von 

Bauherrschaften und Betreibern bzw. jener, die diese Kosten 

schlussendlich zu tragen haben. 






Eine Zeitreise 


1. Generation 

Seine Verbindung mit der englischen Industrie ermöglichte es Carl Heinrich Gruner, am 4. Juni 

1862 in Basel sein eigenes «Technisches Bureau Heinrich Gruner, Civil-Ingenieur» zu gründen. 

In sämtlichen Schweizer Städten entstanden damals Gaswerke. Zudem bedurften die Wasserversorgungen 

einer Verbesserung und Erweiterung. 

1873 beschloss Carl Heinrich Gruner, nach Dresden zurückzukehren. In Deutschland und im 

Nahen Osten bearbeitete er, im Verein mit dem Hydrologen A. Thiem, auf eigene Rechnung 

oder als Vertreter von Wasserwerksgesellschaften, eine grosse Anzahl von städtischen Wasserversorgungsanlagen. 

1888 verlegte Carl Heinrich Gruner seinen Wohnsitz wieder nach Basel. 

2. Generation 

Carl Heinrich Gruner 

1833–1906 

Dr. h.c. Heinrich Eduard Gruner 

1873–1947 

Heinrich Eduard Gruner fand seinen Weg über die Kulturingenieurschule des Eidgenössischen 

Polytechnikums zur Ingenieurabteilung. Er begann seine berufliche Laufbahn mit Reisen nach 

England und in die USA. 

Wieder in der Heimat (1902), hatte er gemeinsam mit deutschen Ingenieuren eine grosse Aufgabe 

zu lösen: das Projekt des Kraftwerks Laufenburg. Baulich war die Fundierung des Stauwehrs, 

die von C. Zschokke mit Druckluftcaissons ausgeführt wurde, die schwierigste Aufgabe. 

Nach diesem Projekt eröffnete Heinrich Eduard Gruner sein eigenes Büro. 

Die ETH in Zürich verlieh ihm 1930 den Ehrendoktor der Technischen Wissenschaften in Anerkennung 

seiner Beteiligung an der Entwicklung des schweizerischen Wasserbauwesens. 

Er war Förderer internationaler technisch-wirtschaftlicher Institutionen, so z.B. der Weltkraftkonferenz 

und des Comité International des Grands Barrages, als dessen Präsident er 

jahrelang erfolgreich wirkte.

3. Generation 

Vom Ingenieurbüro 

Gruner zur 

Gruner-Gruppe 

1970 wurde die Kollektivgesellschaft 

in die Rechtsform einer 

Aktiengesellschaft umgewandelt. 

Eduard Gruner 

1905–1984 

Georg Gruner absolvierte seine Lehr- und Wanderjahre auf verschiedenen Baustellen im In- 

und Ausland, bis er 1938 als Teilhaber in das väterliche Büro eintrat. Eduard Gruner stiess 

erst nach dem Tod seines Vaters dazu. 

Das Büro Gruner hatte rechtzeitig erkannt, dass die Spezialisierung auf Wasserbau für ein 

grosses Büro auf die Dauer riskant war. Zwei neue Abteilungen wurden geschaffen: eine für 

Tiefbau und eine für Hochbau. Die Umstellung des Büros war rechtzeitig erfolgt, und nach 

dem Zweiten Weltkrieg konnten neue Grossprojekte angepackt werden. In der Schweiz waren 

dies Wasserkraftanlagen, Industriebauten und Wohnhäuser. Im Ausland konnten Dammbauten 

wie der Konardam in Indien und Kraftwerke wie Baygorria am Rio Negro (Uruguay) projektiert 

sowie geleitet werden. 

Dieter Ernst 

1937 

Dr. h.c. Georg Gruner 

1908–2004 

Nach diversen Auslandaufenthalten trat Dieter Ernst, dipl. Bauingenieur ETH, 1970 als Leiter 

der Hauptabteilung Hoch- und Brückenbau in die Gruner AG ein. Die Abteilung war damals 

die tragende Säule des Ingenieurbüros. Beim Generationenwechsel wurde ihm 1972 als 

Nachfolger von Georg Gruner der Vorsitz der Geschäftsleitung übertragen. Mit Weitsicht 

und Erfolg hat Dieter Ernst den Ausbau der Gruner-Gruppe vorangetrieben und das gesamte 

Spektrum der planerischen Leistungen integriert. Von 1974 bis 2009 war Dieter Ernst im 

Verwaltungsrat. Er übernahm das Präsidium im Jahr 2000 und übergab die Geschäftsführung 

an Flavio Casanova. Per 1. Mai 2009 wurde sein Sohn Thomas Ernst zum Präsidenten 

gewählt. 


mailing.150 der Gruner-Gruppe 

Redaktion 

Eliane Mattenberger 

Sylvia Bezzola 

Marketing, Kommunikation 

Gruner AG, Basel 

Bilder 

Diverse Archive und teilweise z.V.g. 

Gestaltung 

Brenneisen Communications, Basel 

Druck 

Schwabe AG, Muttenz 

Nachdruck 

Nachdruck oder sonstige Vervielfältigung, 

auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher 

schriftlicher Genehmigung des 

Herausgebers. 

Gruner AG 

Ingenieure und Planer 

Gellertstrasse 55 

CH-4020 Basel 

Telefon +41 848GRUNER 

oder +41 61 317 61 61 

Fax +41 61 312 40 09 

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