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Etwa 150 Forscher trafen sich am 6. und 7. Dezember 2017 in Berlin zum dritten Projektleitertreffen ENERGIEWENDEBAUEN. Tagungsort war das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. In Form von Impulsvorträgen stellten verschiedene Wissenschaftler Ideen und Konzepte aus Forschung und Planungspraxis vor. Anschließend wurden an acht sogenannten Thementischen einzelne Schwerpunktthemen in offenen Diskussionen vertieft. Wir stellen die Themen und Diskussionen vor.

Ein Veranstaltungsbericht von Dorothee Gintars und Johannes Lang

Inhalt:

1. Impulsvorträge

2. Diskussionen an Thementischen

Impulsvorträge

Gewogen und für zu schwer befunden

Teuer oder wertvoll? In einem ersten Impulsvortrag sprach Professorin Silke Langenberg über unterschiedliche Wertbegriffe für das Bauen im Bestand sowie über Lebenszykluskosten von Gebäuden. Silke Langenberg ist Architektin und Professorin für Bauen im Bestand, Denkmalpflege und Bauaufnahme an der Hochschule für angewandte Wissenschaften München. In einer vereinfachenden Vorgehensweise ermittelt sie die graue Energie von Gebäuden anhand der Masse der Baukonstruktion in sehr anschaulicher Weise. Und will dafür werben, dass es sich oftmals lohne, Gebäude zu erhalten. Das sehen nicht wenige Projektentwickler und Investoren zwar anders. Doch für Langenberg haben Gebäude mit ihren Baumaterialien und der darin steckenden grauen Energie einen echten ökonomischen Wert. Auch unter baukulturellen Aspekten lohne sich die Erhaltung vieler Gebäude: Historische und viele ältere Bauwerke beeindrucken Menschen spürbar. Und Langenberg argumentiert weiter, dass sich Gebäude im Bestand auch umgestalten lassen, ohne dass man dabei wesentlich in die Gebäudesubstanz eingreifen oder ihr Erscheinungsbild beträchtlich ändern muss.

Teuer oder wertvoll – Impulsvortrag von Prof. Silke Langenberg über eine ganzheitliche Betrachtung von Gebäuden unter energetischen und baukulturellen Aspekten.

© BINE Informationsdienst

Neue Chancen durch Produktion im urbanen Kontext

Holger Hoffschröer vom Fachgebiet Städtebau, Stadtgestaltung und Bauleitplanung an der TU Dortmund präsentierte das Forschungsprojekt UrbanFactory. Nachdem die industrielle Produktion in den letzten Jahrzehnten häufig aus den Städten herausgewandert ist, kündigt sich nun ein gegenläufiger Trend an: Digitalisierung und smarte Technologien ermöglichen innovative Produktionskonzepte auch in Stadtquartieren. Dadurch werden neue Formen einer Koexistenz von Wohnen, Arbeiten und Produzieren in urbanen Räumen begünstigt. Das kann zur Ressourceneffizienz und zum Erreichen von Klimaschutzzielen genutzt werden. Zudem werden Produktionsstandorte und damit Arbeitsplätze in Deutschland gesichert. Die Vernetzung der Akteure innerhalb komplexer Prozesse vereinfacht sich und moderne Mobilitätskonzepte sowie zukunftsfähige Stadtkonzepte können gestärkt werden.

Mit Blick auf die Ressourceneffizienz werden im Forschungsprojekt UrbanFactory Wohnen und Produzieren nicht mehr isoliert betrachtet, sondern die Interaktionen und Ressourcen beider Sphären gezielt synergetisch genutzt. Angestrebt wird ein lernendes System „Fabrik-Stadt“. Die Untersuchungsergebnisse des Projekts sowie Methoden und Beispiele sollen in eine allgemein zugängliche Wissensplattform überführt und nutzbar gemacht werden.

Anspruchsvolle Phasenwechselmaterialien

Dr. Helmut Weinläder vom Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung in Würzburg stellte eine Evaluierung des Einsatzes von Phasenwechselmaterialien (PCM) im Gebäudesektor vor. In dem Forschungsprojekt „PCM-Demo II“ wird der Einsatz von PCM-Materialien in Flächenkühlsystemen, in Wärmespeichern und in Lüftungssystemen genauer untersucht. Hintergrund ist, dass Phasenwechselmaterialien im Bauwesen erst vereinzelt und zögerlich genutzt werden, obwohl verschiedene Produkte und Systeme schon seit einigen Jahren marktverfügbar sind. Das hat verschiedene Ursachen, denen man sich im Projekt nähern möchte. Sicherlich spielen die damit verbundenen zusätzlichen Kosten eine Rolle. Zudem ist der Effekt auf das Raumklima unter bestimmten Bedingungen eher gering und kann durch ein ungünstiges Verhalten der Nutzer sogar zunichte gemacht werden.

Mit dem Forschungsprojekt PCM-Demo II soll nun die Praxistauglichkeit von PCM in Gebäuden genauer untersucht und wissenschaftlich evaluiert werden. Dazu werden solche Systeme in gewöhnlich genutzte Gebäude eingebaut und ihre Performance untersucht. Die Ergebnisse der Demonstrationsprojekte mit PCM-Materialien in einer hinterlüfteten und einer wasserdurchströmten Kühldecke, in einer Lüftungsanlage, in Brüstungsmodulen mit Wärmerückgewinnung, in einer Fußbodenheizung und in Wandelementen sowie in einem modularen Solartechnik-Wärmespeicher zeigen allesamt: Die Planung dieser Systeme und der Betrieb dieser Gebäude ist wirklich anspruchsvoll.

Ganzheitliche ökologische Bilanzierung

Björn Nienborg vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und Rafael Horn von der Universität Stuttgart stellten das Forschungsprojekt SpeicherLCA vor. Damit sollen verschiedene Konzepte und Materialien zur Wärme- und Kältespeicherung ganzheitlich ökologisch bewertet werden. Ein anspruchsvolles Unterfangen bei der Vielfalt der möglichen Systeme, Materialien und Konstellationen. Die sich anschließende Diskussion zu Zielen und Nutzen des Projekts für die Planungspraxis war entsprechend kontrovers.

Schon eine vergleichende Bewertung und Planung unter Beachtung von Kosten und energetischen Effekten ist komplex und herausfordernd. Deshalb wird in dem Projekt an einem Softwaretool gearbeitet, das eine wissenschaftlich fundierte Hilfestellung bei der Auswahl von Systemen, Komponenten und Materialien geben soll. Sensible, latente und thermochemische Speicherkonzepte werden hierbei berücksichtigt und entsprechende energetische Kennzahlen per Simulation ermittelt. Für den jeweiligen Anwendungsfall können eine geeignete Speichermethode und infrage kommende Materialien auf Basis einer Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Analysis, LCA) bewertet und ausgewählt werden. Eine Betatest-Version des Tools liegt bereits vor.

Diskussionen an Thementischen

Mit einem für das Projektleitertreffen neuen Format, den sogenannten Thementischen, sollten zwei vom Veranstalter vorgegebene und sechs weitere, von den Teilnehmern gewünschte Schwerpunktthemen offen diskutiert werden. Hierzu wurden die Themen in zweimal wechselnden Konstellationen jeweils 20 Minuten diskutiert. Die Ergebnisse der Runden wurden auf den jeweiligen Papiertischdecken festgehalten und zuletzt von den Moderatoren der einzelnen Tische dem Plenum vorgetragen.

Diskussionen zu einzelnen Fragestellungen in rotierenden Konstellationen. Das bringt zuweilen überraschende Einsichten.

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Thema 1: Forschung und die Krux mit personenbezogenen Daten

Forschen heißt, Daten zu erheben. Und in der Forschung für energieoptimierte Gebäude und Quartiere geht es dabei oftmals um personenbezogene Daten. Zumindest sind mit den Daten Rückschlüsse auf das Verhalten in einzelnen Wohneinheiten oder von Personen möglich. So sind Bewohner, Nutzer und die Immobilienwirtschaft bei diesem Thema schon deutlich sensibilisiert. Auch wurden in den letzten Jahren die datenschutzrechtlichen Anforderungen konkretisiert. Deshalb muss sich die Forschung mit diesen Anforderungen vertraut machen. Nicht zuletzt, um auch zukünftig Gebäude oder Quartiere im Realbetrieb untersuchen zu können.

In der Forschungsinitiative ENERGIEWENDEBAUEN sollen die Forschungsdaten einzelner Projekte künftig zentral archiviert werden, um sie für weitere Fragestellungen nutzbar zu machen. Doch die Weitergabe dieser Daten macht die Sache nicht einfacher. Nicht jeder Forscher, nicht jedes Institut kann eine eigene rechtskonforme Vorgehensweise entwickeln – das machten einige Teilnehmer an diesem Thementisch deutlich. Also sind Datenschutzstandards für die Forschung gefragt: Hierfür will der Projektträger Jülich gemeinsam mit der Begleitforschung einen Leitfaden erarbeiten, der die Datenschutzanforderungen in Forschungsprojekten mit bewohnten Objekten darlegt, und hierfür auf Basis eines Rechtsgutachtens konkrete Lösungswege erarbeiten. Außerdem sollen Lösungen aus Best-Practice-Projekten publiziert werden, die zeigen, wie Forscher die beteiligte Immobilienwirtschaft und die Bewohner oder Nutzer der Objekte ins Boot holen können.

Thema 2: Ziele für Quartiere definieren und erreichen

Worum geht es bei der Zielstellung „energieoptimiertes Quartier“? In dieser Themendiskussion kristallisierte sich heraus, dass zunächst bestimmte Voraussetzungen zu klären sind: Was ist das „Quartier“? Handelt es sich um ein fest umrissenes Gebiet? Welche Infrastruktur und welche Akteure sind relevant? Wie motiviert man die entscheidenden Akteure, damit sie beispielsweise bestimmte Objekte an ein Wärmenetz anschließen. Und welche Möglichkeiten hat die Kommune, hier konkret zu gestalten oder langfristige Prozesse zu lenken?

Weiterhin ist zu klären: Sind Ziele auf der Gebäudeebene sinnvoll oder wären nicht vielmehr Ziele für das gesamte Quartier vorteilhaft. Aufgrund der Wechselwirkungen ist eine abgestimmte Vorgehensweise zu entwickeln. Beispielsweise könnten gebäudespezifische Anforderungen gelockert werden, um Optimierungspotenziale auf Quartiers- oder Energiesystemebene effizienter erschließen zu können. Und generell sei es im Sinne von Kosteneffizienz besser, so die Teilnehmer, Ziele statt Maßnahmen vorzugeben.

Auch an diesem Thementisch kommen gesetzliche Anforderungen und technische Normen zur Sprache, die innovativen Lösungen manchmal im Wege stehen. So wurde die Idee diskutiert, in experimentellen Projekten zu Forschungszwecken bestimmte gesetzliche und normative Anforderungen auszusetzen, um Innovationen unter realen Bedingungen untersuchen zu können. Denn oftmals sei es schwierig, mit den Regularien von heute, die Anforderungen von morgen zu meistern. Hier müsse die Forschung auch konkrete Vorschläge machen, wie die Regeln von morgen aussehen müssen, um die politisch gesteckten Energieziele erreichen zu können.

Thema 3: Besser einfach?

Immer komplexere technische Lösungen ermöglichen es, zumindest auf dem Papier, bei den gebäudetechnischen Anlagen noch das letzte Quäntchen an Energieeinsparpotenzial herauszukitzeln. Bewährt sich das in der Realität? Wichtig sind die Beherrschbarkeit der eingebauten Technik und ihre Akzeptanz bei Bauherren, Nutzern und den am Bau Beteiligten. Dazu sollte auch komplexe Technik einfach zu bedienen sein. Vorbild ist hier vielleicht das Smartphone: Komplexe Funktionen werden beherrschbar über eine verblüffend einfache Mensch-Technik-Schnittstelle.

Sind einfache Gebäudekonzepte oder Gebäude mit komplexen Systemen zuverlässiger und fehlertoleranter im realen Betrieb? In den Diskussionen war das Meinungsbild hierzu unterschiedlich. Auf alle Fälle müssen die Informationen zum Gebäude, seiner Technik und der Betriebsführung geeignet aufbereitet und vermittelt werden. Eine Betrachtung der Lebenszykluskosten, die die Wartung und Instandhaltung der Technik miteinbeziehen, kann eine gute Entscheidungshilfe bei der Wahl der eingesetzten Komponenten bieten. Forschungsbedarf besteht in der vergleichenden Evaluierung einfacher und komplexer Lösungen – bei gleichen Zielwerten wie Raumkomfort oder Energieeffizienz.

Thema 4: Datenbank mit Portalfunktion für Software und Tools

Die Begleitforschung möchte Forschung und Entwicklung von Software und Tools systematisieren. Hierfür soll eine Datenbank mit Portalfunktion entstehen, welche Modellbibliotheken, Quellcode, Softwaremodule, Tools, Tutorials und Beschreibungen hierzu öffentlich zugänglich macht. Mit diesem Thementisch sollten die Anforderungen an eine solche Tool- und Medien-Datenbank konkretisiert und mögliche Nutzungsszenarien diskutiert werden. Zielstellung ist also ein Repository als verwaltetes Verzeichnis zur Speicherung und Beschreibung von digitalen Objekten. Es soll zentral beim Projektträger Jülich gehostet und damit für eine team- oder institutsübergreifende Forschung oder Anwendung bereitgestellt werden.

Angesichts der Vielfalt existierender Software und Tools wurde deutlich, wie anspruchsvoll und wichtig es ist, diese zu ordnen sowie zugänglich zu machen und dabei bereits existierende Software- oder Community-Plattformen sinnvoll einzubinden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Dokumentation des Validierungsstatus von Software und Tools sowie des zugrundeliegenden Qualitätsmanagements. Untersucht und dokumentiert werden soll auch die Relevanz von Tools: Wo werden sie angewendet, von wem, wie häufig? Und mit welcher Bedeutung für Planung, Beratung, Strategieentwicklung etc.?

Thema 5: Kohlendioxid als Bewertungs- und Lenkungsgröße

Die Teilnehmer dieser Diskussionsrunde setzen mehrheitlich große Hoffnungen auf eine zentrale, lenkende Größe für das Energiesystem. Kohlendioxid, also CO2, wird hierbei als eine sinnvolle Lenkungsgröße eingeschätzt, die noch stärker und breiter zur Anwendung kommen könnte. Eine CO2-Steuer oder –Abgabe könnte viele einzelne Vorgaben und Regeln ersetzen. Nicht unproblematisch sind die vielen Förderprogramme zur Breitenförderung bestimmter Konzepte oder Technologien. Dadurch wird das derzeitige Emissionshandelssystem vollends ausgehebelt, weil die Effekte der Förderprogramme stärker wirken. Einsparungen wären aber über ein Emissionshandelssystem wirtschaftlich günstiger realisierbar, weil auf diese Weise marktwirtschaftliche Hebel technologieoffen auf die volkswirtschaftlich günstigste Lösung abzielen.

Fläche oder Personen? Als Bezugsgröße für Emissionsrechte wurde in der Diskussion überwiegend die Personenzahl, also die Zahl der Gebäudenutzer oder –bewohner, als zielführender und gerechter erachtet. Die Handhabung aber wäre anspruchsvoll, insbesondere bei Nichtwohngebäuden.

Handel oder Steuer? Ein Handelssystem sei besser als Steuern, meinten viele Teilnehmer. Denn nur so seien auch sinnvolle Kompensationen und branchenübergreifende Ausgleichseffekte möglich, auf die sich Marktteilnehmer sogar spezialisieren könnten. Aber auch die CO2-Steuer hätte noch Vorteile gegenüber der Stromsteuer, nicht zuletzt, weil Otto Normalverbraucher eine Steuer auf CO2-Emissionen besser verstehe als die der Stromsteuer zugrundeliegenden Primärenergiefaktoren. Übrigens könne der Staat die Einnahmen aus einer CO2-Lenkungsabgabe auch wieder an die Bürger zurückgeben, wie das Beispiel der Schweiz zeigt, wo die Überschüsse über die Sozialversicherung an die Bürger zurückfließen.

Thema 6: Wie kommen Innovationen in die Anwendung

Wie kommt es dazu, dass manche Innovationen Erfolg haben und andere nicht. Also warum finden bestimmte technische, konzeptionelle oder prozesshafte Neuerungen den Weg in die breiten Anwendung, während andere scheitern? Die Gründe sind vielfältig. Ein Teilnehmer am Thementisch aber brachte es auf den Punkt: Erfolg gebe es häufig dann, wenn im Projekt jemand ist, der an den Erfolg wirklich glaubt. Jemand, der sagt, „weil ich es will“. Es braucht auf jeden Fall treibende Kräfte, welche eine Innovation in die breite Anwendung bringen. Doch allein leidenschaftliche Entscheider reichen hierfür wohl auch nicht aus.

Wichtig ist ebenso die Frage, inwieweit rechtliche Rahmenbedingungen Innovationen ausbremsen und wie derartige Probleme gelöst werden könnten. Auch im Bereich der Kosten bedarf es guter Ideen und Konzepte, um die Schwierigkeiten junger Technologien oder neuartiger Konzepte überwinden zu helfen. Es stellt sich also die Frage nach Finanzierungsmodellen, Kosteneffizienz oder Förderung für neue Lösungen sowie Skalierungsmöglichkeiten. Auch kommt es manchmal darauf an, dass im richtigen Moment die entscheidenden Akteure und passende Ideen und Konzepte zusammenkommen. Der Projektträger Jülich und auch die Begleitforschung könnten hier „Synergieheber“ sein, indem sie bei sich formierenden Projekten oder Forschungsallianzen mit Ihrem Know-how Synergien und Innovationen anregen.

Schließlich sollte am Beispiel erfolgreicher Projekte konsequent und sehr konkret gezeigt werden, welche Faktoren oder Umstände Innovationen zum Erfolg verhelfen können.

Thema 7: Qualität in Planung, Ausführung und im Betrieb sichern

Eine wesentliche Voraussetzung, um die Qualität der Planung bis in den Betrieb zu halten, liegt in der integralen Planung. Das ist soweit bekannt, funktioniert aber oftmals noch nicht. Dies könnte auch daran liegen, dass es nicht für alle Leistungen eine angemessene Honorierung gibt - oder vertragliche Beziehungen, die bis in die Betriebsphase hineinreichen. Außerdem sollte Qualität messbarer werden. Dafür müssten aber die Nutzeranforderungen und Performanceziele von vornherein klar definiert werden. Entsprechend kommt in einer frühen Planungsphase dem Bauherren eine starke Rolle zu.

Als Qualitätssicherungsverfahren kann ein ausführliches Raumbuch genutzt werden. Wichtig ist zudem ein gutes Schnittstellenmanagement nicht nur zwischen den Beteiligten, sondern auch zwischen den digitalen Planungswerkzeugen. Eine funktionale Abnahme und ein dauerhaftes Monitoring aller Gebäude könnte helfen, die geplanten Zielwerte im Betrieb zu erreichen und auf Dauer sicherzustellen.

Das Thema Qualitätssicherung ist kein primärer Fokus der Energieforschung, es ist ein Querschnittsthema. Ergebnisse aus anderen Bereichen sollten auch in Energieforschungsprojekte selbstverständlich einfließen.

Thema 8: Der Performance Gap

Im Betrieb weicht der Energieverbrauch von Gebäuden manchmal deutlich vom vorher berechneten Bedarf ab. Wichtig sei es klarzustellen, dass die Berechnung kein exaktes Ergebnis liefern kann, sondern grundsätzlich ein Fehler- oder Unsicherheitsintervall enthält. Wie groß dieses Intervall im Einzelfall ist und ob es Konstellationen gibt, unter denen sich dieses Intervall verändern kann, das ist noch unklar.

Wie unterscheidet man aber, ob ein erhöhter Verbrauch durch das Nutzerverhalten oder die eingebaute Technik oder durch die gewählte Betriebsführungsstrategie verursacht wird? Und interessiert der abweichende Verbrauch überhaupt jemanden? Denn bei hocheffizient geplanten Gebäuden ist der Verbrauch meist so gering, dass sich eine Optimierung kaum mehr lohnt. Die Optimierung verursacht Kosten, die mit den erreichbaren Einsparungen nicht so leicht wieder eingespielt werden.

Mit Blick auf den Gebäudeenergieausweis, dessen Wirksamkeit von den Teilnehmern überwiegend in Zweifel gezogen wurde, kam die Anregung, den Blick von Qualitätssicherungsinstrumenten stärker auf den tatsächlichen Verbrauch zu lenken. Beispielsweise durch einen „Gebäude-TÜV“, der auf Basis aussagekräftiger Daten der Gebäudeautomation regelmäßig überprüft, ob das Gebäude bestimmte Verbrauchsgrenzen (bzw. CO2-Emissionen) nicht überschreitet.

Tagungsdokumentation

Zum 3. Projektleitertreffen ENERGIEWENDEBAUEN gibt es hier in Kürze eine ausführliche Dokumentation als PDF-Dokument.