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Null- und Plusenergiegebäude

Klimaneutrale Gebäude

Autor: Musall, E.
Verlag: Bergische Universität Wuppertal, Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen
Publikationstyp: Dissertationen und Thesen
Bibliographische Angaben:

Eike Musall:
Klimaneutrale Gebäude. Internationale Konzepte, Umsetzungsstrategien und Bewertungsverfahren für Null- und Plusenergiegebäude.

Universitätsbibliothek Wuppertal, 2016, 333 S., Anhang

Bezugspreis: Kostenloser Download

Schlagworte:

Mit dieser Dissertation werden Nullenergiegebäude und die hierfür in der Praxis genutzten Umsetzungsstrategien und –maßnahmen untersucht. Die möglichen methodischen Festlegungen innerhalb einer Energiebilanz – Indikatoren, Bewertungsverfahren, Bilanzgrenzen und -rahmen oder mögliche Quantifizierungsgrößen – sowie deren Einfluss auf die Gebäudegestaltung werden im Zuge dieser Arbeit analysiert. Es werden energetische und formale Trends für die typische und typologiespezifische Umsetzung von Nullenergiegebäuden dargestellt.

Nullenergiegebäude sind möglich, das zeigen die vielen, weltweit realisierten Beispiele. Die vorliegende Arbeit will hierbei nachweisen, dass diese Gebäude bestimmte Voraussetzungen bezüglich der Lage, Dichte oder Baustandard erfordern und im Weiteren auch formale Konsequenzen mit sich bringen, beispielsweise in ihrer Kompaktheit oder Dachform. Und sofern der steigende Flächenbedarf in urbanen Stadtquartieren oder tendenziell effizienten, weil dichten (Mehrfamilien-)Häusern gedeckt wird, verringern sich die Potenziale für den Ausgleich der Energiebilanz dieser Gebäude. Mündet er in kleinen Wohngebäuden, steigt zwar der Flächenverbrauch weiter, aber parallel auch das Verhältnis zwischen Nutz- und über Solaranlagen nutzbarer Dachfläche. Ein gesteigertes Pendleraufkommen zehrt allerdings die Einsparungen dieser Gebäude auf, was stellvertretend für die generellen Anstrengungen im Zuge der Energiewende steht. Es gilt Energiebedarfe ganzheitlich und absolut zu betrachten (Suffizienz), zu verringern (Effizienz) sowie durch erneuerbare Energie zu decken (Konsistenz).

Der Autor argumentiert, dass im Bereich der Methodik sich die Fortführung der teils bereits eingeführten asymmetrischen und nicht-statischen Gewichtung von Primärenergiebedarfen und -erträgen bzw. den damit verbundenen CO2-Emissionen als architektonisch schwerlich umsetzbar erweist. Sofern die Gutschriften gegenüber den Energiebedarfen durch die Verwendung dieser Indikatoren stark abgewertet werden, steigen die benötigten Erzeugungskapazitäten so massiv an, dass diese weder auf den Gebäuden installiert noch ausgeglichene Energiebilanzen erreicht werden können. Der Einfluss auf die Indikatoren bzw. Umrechnungsfaktoren aus Politik und der sich wandelnden Energieinfrastruktur verzerrt die Gebäudebewertung, so dass die Berechnung weiterer Quantifizierungsgrößen vorgeschlagen wird. Hierüber kann die energetische Verknüpfung der Nullenergiegebäude mit der Infrastruktur und deren Umgang mit saisonalen Lastunterschieden beschrieben werden. Es zeigt sich, dass eine Harmonisierung von Energiebedarf und -ertrag (hohe Raten bei der Eigenbedarfsdeckung und -ertragsnutzung) mit teils mäßig vergrößerten Solarstromanlagen zu realisieren ist, während netzreaktive Anpassungen hinsichtlich zeitvariabler Ertragsüberschüsse auf Gebäudeebene durch vergrößerte Solarstromkapazitäten erneut kaum umsetzbar sind. Eine Lastgangadaption lässt sich vielmehr durch den Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung und/oder kleine Batteriespeicher ohne formale Eingriffe realisieren, wobei die KWK auch auf saisonaler Ebene Vorteile erbringt. Anforderungen an einen bestimmten Anteil an erneuerbaren Energieträgern können entfallen, da Nullenergiegebäude hier ohnehin sehr hohe Anteile erreichen. Die Hinzunahme der nutzungsspezifische Verbraucher in die Bilanzgrenze – sie machen ca. 60% des Gesamtprimärenergieverbrauchs aus – verdoppelt die nötigen Ertragskapazitäten bei Nullenergiegebäuden gegenüber solchen, die allein die Verbräuche der bisher gängigen Normung ausgleichen. Dennoch findet dies sowohl in der Theorie als auch in der Praxis überwiegend Anwendung. Dies gilt nicht für die Hinzunahme der Grauen Energie. Zwar erscheint deren bilanzieller Ausgleich unter ökologischen Gesichtspunkten als konsequent, und nimmt sie bei Nullenergiegebäuden gegenüber sonstigen Gebäuden nicht zu, doch führt ihr Ausgleich zu einem weiteren Anstieg der nötigen Erträge und damit zu Schwierigkeiten in der Umsetzung. Hier gilt allerdings, dass der Aufwand der Grauen Energie durch den Zusammenhang mit der Quote an erneuerbaren Energieträgern in der Energieinfrastruktur zukünftig sinkt, und eine Kompensation einfacher wird. Die Erweiterung der Bilanzgrenze um die (Elektro-)Mobilität führt ebenfalls zu größeren Erzeugungskapazitäten, während die Nutzung von Elektroautos als reiner Speicherersatz Einspeisespitzen verringert und eine Entlastung des Stromnetzes ermöglicht.

Der Querschnitt bekannter Nullenergiegebäude zeigt typische und typologiespezifische Umsetzungsstrategien auf. Neben einer Dominanz von Solarstromanlagen, die durchgehend Verwendung finden, sind die übrigen Strategien und Maßnahmen geprägt durch das Passivhauskonzept, umfängliche Maßnahmen zur Vermeidung der aktiven Kühlung und Ambitionen zum Einsparen nutzungsspezifischer Stromverbräuche. Die sehr häufige Nutzung von Wärmepumpen führt zu vielen Nur-Strom-Gebäuden. KWK-Anlagen als alternative Wärmeerzeuger ergänzen vor allem bei großen (Nichtwohn-)Gebäuden zusätzlich die Solarstromerträge und bieten die besten Optionen zu hohen Quoten bei der saisonalen Betrachtung von Eigenbedarfsdeckung und Eigenertragsnutzung. Windkraftanlagen auf Gebäuden sind hingegen eine Ausnahme. Während sich die Merkmale zur Gebäudeeffizienz typologieübergreifend ähneln und durchschnittliche Werte, die die normativen wie auch passivhaustauglichen Anforderungswerte unterbieten, durchweg angestrebt werden (z.B. mittlerer Primärenergieverbrauch meist deutlich unter 100 kWhP/m²NGF), driften die technischen Parameter oft auseinander (z.B. Ø Solarstromleistung bei kleinen Wohnhäusern 51, bei Verwaltungsbauten 36 Wp/m²NGF).

Generell entwickeln Nullenergiegebäude wegen der vorangegangenen Aspekte formale Eigenheiten (Kompaktheit, asymmetrische Satteldächer, funktionale Einfachheit) und darüber eine eigene Identität. Eine gestalterische Dominanz des Konzepts der ausgeglichenen Energiebilanz kann hingegen auf Basis vergleichbarer Trends im Baugeschehen der letzten Dekade nicht allgemeingültig ausgemacht werden. Da Solarstromanlagen im Fokus des Konzepts stehen, gelingt ihre konzeptionelle Einbindung überwiegend. Aus Sicht der Planer müssen energetisch relevante Themen dazu unmittelbar in den Entwurfsprozess eingehen. Sofern die gestellten Anforderungen dies ermöglichen, steigt die Bereitschaft, Nullenergiegebäude zu entwickeln und darüber das Thema Energieerzeugung als eine weitere Grundfunktion von Gebäuden zu etablieren. Dabei bleibt es fraglich, ob sich eine Bauepoche der Energiewende ausprägen wird, da der Klimaneutrale Gebäudebestand trotz der beschriebenen Möglichkeiten ohne externes Zutun kaum zu realisieren sein wird und heutige Gebäude meist weder energetisch noch formal die Voraussetzungen bieten, ausgeglichene Energiebilanzen auf Gebäudeebene durchgehend zu erreichen. Externe Veränderungen und sich wandelnde Einflüsse werden dies im Sinne einer ausgeglichenen Energiebilanz auf Gebäudeebene zukünftig weiter erschweren. 

Letzte Aktualisierung: 26. April 2017

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