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Energie

Energie im Fokus: Wie Gebäude zum Hebel für Klimaneutralität werden

Im Gebäudesektor spielt der Energieverbrauch eine zentrale Rolle bei der Reduzierung von CO₂-Emissionen. Denn energiebedingte Emissionen aus dem Betrieb von Gebäuden sind maßgebliche Treiber des Klimawandels. Vor dem Hintergrund der ambitionierten Klimaneutralitätsziele hat die Exzellenzregion Nachhaltiges Bauen daher das Handlungsfeld Energie in den Fokus ihrer Projekte gerückt und klare Zielsetzungen formuliert.

Abbildung 1: Schwerpunkte Handlungsfeld Energie in der ENB

Schwerpunkte im Handlungsfeld Energie

Die zentrale Strategie ist der klimapositive Betrieb von Gebäuden. Neubauten sollen von Anfang an klimapositiv betrieben werden – inklusive des benötigten Nutzerstroms. Dies ist essentiell, um die während der Bauphase entstehenden Emissionen zu kompensieren. Bei der Sanierung bestehender Gebäude ist die Erstellung eines Dekarbonisierungsfahrplans ein unverzichtbares Instrument, um langfristig klimaneutral zu wirtschaften. Hierfür ist der konsequente Einsatz erneuerbarer Energien zur Deckung des Energiebedarfs unverzichtbar.

Darüber hinaus zielt ein passives Gebäudekonzept darauf ab, Heiz- und Kühlbedarf so niedrig wie möglich zu halten. Solche Konzepte werden mithilfe von Simulationen auf ihre Zukunftsfähigkeit und Klimaresilienz geprüft. Um Lastspitzen im Verbrauch oder eine Überproduktion bei der Stromerzeugung zu managen, müssen Gebäude stets im Kontext ihrer Umgebung geplant und in lokale Energieinfrastrukturen eingebunden werden.

Herausforderungen

In den vergangenen Jahrzehnten lag der Fokus im Gebäudesektor vor allem auf der Reduzierung des Energieverbrauchs – vom Wärmeschutzgesetz 1977 bis zur aktuellen Novelle des Gebäudeenergiegesetzes 2024 wurden zahlreiche Fortschritte erzielt. Neben gesetzlichen Vorgaben entstanden energetische Standards wie das Passivhaus oder Plusenergiehaus. Allerdings stehen bei allen Ansätzen noch immer der Energiebedarf und nicht der tatsächliche CO₂-Ausstoß im Vordergrund.

Ein großer Hebel für die Erreichung der Klimaneutralität liegt im Gebäudebestand und dessen Sanierung. Um die Ziele zu erreichen, ist eine schrittweise Erhöhung der Sanierungsrate auf 4% pro Jahr erforderlich (Quelle: DIW Berlin: Energetische Sanierung von Gebäuden kann durch Mindeststandards und verbindliche Sanierungsziele beschleunigt werden) – aktuell liegt diese bei rund 0,7 % in Deutschland, was deutlich zu niedrig ist.

Chancen und Lösungsansätze

Klimaneutrale Gebäude und Quartiere können nahezu autark betrieben werden. Passive Gebäudekonzepte helfen, den Energiebedarf sowie die damit verbundenen Treibhausgasemissionen deutlich zu senken – und bieten meist auch wirtschaftliche Vorteile.

Die dafür notwendigen Technologien sind am Markt verfügbar und etabliert. Die Kombination aus erneuerbaren Energien und intelligenten Steuerungssystemen bildet den heutigen Stand der Technik. Durch moderne Planungstools, wie dynamische Gebäudesimulationen, können selbst komplexe Maßnahmen realistisch abgebildet und optimiert werden. Auch bei Bestandsgebäuden ermöglichen Steuerungstools wie Dekarbonisierungsfahrpläne eine nachhaltige und langfristige Transformation hin zu klimaneutralem Betrieb.

Abbildung: Best Practice-Beispiel B10 in Stuttgart

Ausblick

Gebäude verursachen einen erheblichen Anteil der globalen Treibhausgasemissionen. In den letzten Jahren spielen die graue Energie bzw. die konstruktionsbedingten Emissionen bei den lebenszyklusbedingten Emissionen der Gebäude eine deutlich wichtigere Rolle als zuvor. Dies ist auf die Steigerung der Energieeffizienz und die Reduzierung des Energiebedarfs bei den Gebäuden zurückzuführen. Bei Bestandsgebäuden ist dieser Anteil aufgrund höherer Wärmeverluste noch bedeutender.

Die Reduzierung des betriebsbedingten Energiebedarfs stellt daher einen entscheidenden Hebel zur ökologischen und ökonomischen Optimierung dar. Insbesondere passive Maßnahmen an der Gebäudehülle sowie die Integration erneuerbarer Energien in die Gebäudetechnik sind die effektivsten Wege, um gesetzliche Vorgaben zu erfüllen und nachhaltige, zukunftsfähige Gebäude zu realisieren.

Autoren

Sven Simon, Werner Sobek Green Technologies GmbH

Moritz Zander, Werner Sobek Green Technologies GmbH

Nefeli Mavroeidi, Werner Sobek Green Technologies GmbH

Passives Gebäudekonzept

Ein passives Gebäudekonzept minimiert den Energiebedarf bereits durch Planung und Bauweise um somit den Einsatz von Gebäudetechnik zu minimieren. Ein kompakter Baukörper reduziert Wärmeverluste. Eine durchdachte Anordnung der Fensterflächen sorgt für solare Gewinne im Winter und sorgt für viel Tageslicht, ohne im Sommer zur Überhitzung beizutragen. Konstruktiver Sonnenschutz verhindert direkte Einstrahlung. Natürlich belichtete Räume senken den Kunstlichtbedarf. Bauteile mit hoher Speichermasse stabilisieren Temperaturen und ermöglichen zusammen mit natürlicher Lüftung passive Kühlung und höheren thermischen Komfort.

Klimaresilienz

Energetisch klimaresiliente Gebäude sind so geplant, dass sie den Folgen des Klimawandels standhalten. Dazu gehören guter sommerlicher Wärmeschutz, natürliche Verschattung, effektive Lüftung und Materialien mit hoher Speichermasse. Eine Planung von Gebäuden unter Berücksichtigung von zukünftigen Sommer- und Wintertemperaturen führt zu langfristig nutzbaren Gebäuden. Dies führt auch in Zukunft zu erhöhtem Komfort, geringeren Energiebedarfen, reduzierten Betriebskosten und somit einer nachhaltigen Nutzung der Gebäude.

Gebäudeleittechnik

Eine nachhaltige Gebäudeleittechnik integriert vorhandene Systeme in ein gemeinsames Gebäudeautomationssystem. Offene, genormte Protokolle ermöglichen eine gewerkeübergreifende Kommunikation. Die Einbindung technischer Funktionen in die GLT erhöht Flexibilität und Anpassbarkeit und erlaubt Monitoring sowie Analyse der Anlagen. Es wird Energie aus erneuerbaren Quellen gewonnen und bereitgestellt, entweder aus dem Quartier oder am Gebäude selbst. Speicherkapazitäten oder ein Energie- und Lastmanagement unterstützen zudem eine netzdienliche Betriebsweise.

Vorbildliche Energie- und Klimabilanz im Betrieb

Im Schnitt macht der Gebäudebetrieb den größten Anteil der Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus eines Gebäudes aus. Eine vorbildliche Klimabilanz im Gebäudebetrieb beginnt mit der Entwicklung eines klar strukturierten Klimaschutzfahrplans und eines Energiekonzeptes, das alle Phasen von Planung, Bau und Nutzung umfasst. Ziel ist im Optimalfall ein klimapositiver Gebäudebetrieb bezogen auf den Endenergiebedarf des Gebäudes, bereits zum Zeitpunkt der Fertigstellung. Durch effiziente Technik, die Nutzung erneuerbarer Energien und kontinuierliches Monitoring kompensiert ein klimapositives Gebäude mehr Emissionen als es durch die Errichtung verursacht hat und leistet so einen Beitrag zum Klimaschutz.