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SEKTOR GEBÄUDE

Gebäude haben einen wesentlichen Anteil am Gesamtenergiebedarf und damit an den Treibhausgasemissionen in Deutschland. Daher ist ein Schwerpunkt des Klimaschutzplans 2030, den Energiebedarf für die Strom- und Wärmeversorgung sowie die Herstellung von Baustoffen für den Gebäudebau zu verringern. Denn: Der Gebäudebestand in Deutschland bietet große Potenziale für mehr Energieeffizienz und den Einsatz erneuerbarer Energien. Neben Maßnahmen aus dem Energie- und Industriesektor sind im Gebäudebereich eine Erhöhung der energetischen Sanierungsrate und der Energieeffizienz von Nichtwohngebäuden sowie ein energieeffizienter Betrieb installierter Gebäudetechnik notwendig, um das Ziel eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands zu erreichen. Innovative Quartierslösungen bieten nahezu klimaneutrale Ansätze, die durch die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Kälte sowie Mobilität eine Wirkung über Quartiergrenzen hinaus entfalten sollen. Konkrete Sanierungsfahrpläne zeigen, wie die jährliche Sanierungsrate des deutschen Gebäudebestands deutlich gesteigert werden kann.

DAS VORZEIGE-QUARTIER

Eine Stadt setzt Zeichen: Auf dem ehemaligen   Güterbahnhofsgelände der Stadt Esslingen am Neckar entsteht das erste klimaneutrale Stadtquartier Deutschlands. Auf einer Fläche von rund zwölf Hektar wächst seit 2017 die Neue Weststadt – direkt im Ballungsraum von Stuttgart.

Was mit einem städtebaulichen Wettbewerb für ein brachliegendes Gelände begann, soll 2022 zukunftsweisend abgeschlossen sein: ein urbanes Quartier inklusive neuer Hochschule, das Arbeiten, Wohnen und Leben sozial freundlich und klimaneutral kombiniert. In den rund 550 Wohnungen sollen eines Tages mehr als 750 Menschen leben. 132 Wohnungen sind seit 2019 bewohnt, weitere 128 Wohnungen werden bis Mitte 2020 vermietet. Auch Gewerbeflächen wurden bereits vergeben. Die Realisierung eines solchen Vorzeige-Stadt- viertels ist ein wichtiger Baustein für die Stadt mit 90.000 Einwohnerinnen und Einwohnern, denn die schwäbische Kommune will ihr ehrgeiziges Ziel weiter vorantreiben, die Kohlendioxidemissionen im Stadtgebiet bis Ende 2020 um ein Viertel zu reduzieren.

Kernstück des technologisch innovativen Stadtquartiers ist das energetisch ganzheitliche Versorgungskonzept, das Strom, Wärme, Kälte und Mobilität auf intelligente Weise miteinander koppelt.

Professor Norbert Fisch vom Steinbeis Innovationszentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik Stuttgart

„Kernstück des technologisch innovativen Stadtquartiers ist das energetisch ganzheitliche Versorgungskonzept, das Strom, Wärme, Kälte und Mobilität auf intelligente Weise miteinander koppelt“, erklärt Professor Norbert Fisch vom Steinbeis Innovationszentrum (SIZ) Energie-, Gebäude- und Solartechnik (EGS) in Stuttgart. Der Ingenieur ist Initiator des Vorhabens und begleitet das Projekt mit dem SIZ-Team von Beginn an. Es zählt zu den sechs städtischen Leuchtturmprojekten in Deutschland, die durch die Förderinitiative Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt der Bundesministerien für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird.

Für Fisch, der sich mit Blick auf die Energiewende und die gesetzten Klimaschutzziele seit Jahren für den Ausbau von Photovoltaik, Windenergie und grünen Wasserstoff als Speicher einsetzt, steht fest: „Die dezentralen Energiesysteme mit einem Anteil von mindestens 85 Prozent an erneuerbaren Energien und grünen Wasserstoff bilden das Rückgrat der Energiewende. Es gilt, die drei Ds, also Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Digitalisierung, insbesondere im Gebäudebestand zeitnah umzusetzen.“

Diesen Ansatz verfolgt das neu entstehende klimaneutrale Stadtquartier. Herzstück der Energie- und Technikzentrale ist ein Elektrolyseur, der Ende 2020 in Betrieb gehen soll. Er nutzt den überschüssigen Solarstrom von den Dächern im Quartier und den importierten Strom aus erneuerbaren Energien, um grünen Wasserstoff herzustellen. Es wird also elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Die Nutzung des grünen Wasserstoffs erfolgt im Projekt durch direkte Einspeisung ins städtische Ergasnetz, außerdem wird der hoch verdichtete Wasserstoff an Industrieabnehmer und Wasserstofftankstellen geliefert. Im Forschungsprojekt wird die Rückverstromung des grünen Wasserstoffs in einem Mehrstoff-Blockheizkraft erprobt, das in der Regel mit Biomethan betrieben wird.

SOLARES BAUEN/ENERGIEEFFIZIENTE STADT

Mit der ressortübergreifenden Förderinitiative Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung werden auf Quartiersebene Wege gesucht, wie bis zum Jahr 2050 das Ziel eines klimaneutralen Gebäudebestands erreicht werden kann. Aus mehr als sechzig Mitbewerbern wurde die Neue Weststadt als eines von sechs Leuchtturmprojekten in Deutschland ausgewählt. Durch eine gemeinsame Förderung des BMWi und des BMBF stehen für eine erfolgreiche Umsetzung und Begleitung des Vorhabens Zuwendungen in Höhe von rund zwölf Millionen Euro zur Verfügung. Der Startschuss für das Projekt, das der Projektträger Jülich (PtJ) begleitet, fiel im November 2017. Die Stadt Esslingen erarbeitet mit zwölf Partnern fünf Jahre lang vor Ort die Grundlagen für eine zukunftsfähige Energieversorgung eines klimaneutralen Stadtquartiers.

Dass der Elektrolyseur mitten im Quartier und nicht auf der grünen Wiese steht, hat zwei große Vorteile: Die Transportwege für die Nutzung des grünen Wasserstoffs sind kurz und die Abwärme des Elektrolyseprozesses – immerhin bis zu 30 Prozent – wird genutzt, um die benachbarten Gebäude über ein Nahwärmenetz mit Wärme für Warmwasser und Heizung zu versorgen. „Der Nutzungsgrad von Elektrolyseuren, der üblicherweise bei etwa 60 Prozent liegt, lässt sich so auf bis zu 90 Prozent steigern“, erklärt Fisch. Investor und Betreiber der Energiezentrale ist die Green Hydrogen Esslingen (GHE), ein Start-up, das 2019 eigens für das Projekt gegründet wurde. Die GHE geht davon aus, dass täglich bis zu 400 Kilogramm Wasserstoff erzeugt werden – genug, um beispielsweise 400 Fahrzeuge jeweils 100 Kilometer weit anzutreiben. „Im Förderprojekt ist auch eine Zukunftstankstelle vorgesehen. Diese wird jedoch erst gebaut, wenn sich in der Region Esslingen ein Markt für Fahrzeuge mit Wasserstoff abzeichnet. Deshalb wird der grüne Wasserstoff zunächst zu den in der Region vorhanden Wasserstofftankstellen transportiert“, so der Wissenschaftler.

Um dieses ausgeklügelte Konzept zu realisieren, haben die beteiligten zwölf Partner im Forschungsprojekt ein komplexes System aus Elektrolyse, Wasserstoffabfüllstation, Blockheizkraftwerk, Stromspeicher und Photovoltaikanlagen fürs Quartier entwickelt, das sie über ein intelligentes digitales Energiemanagementsystem vernetzen – und damit ein reales Smart Grid realisieren. Für die technisch- wirtschaftliche Optimierung des komplexen Systems aus dezentralen Energieerzeugern, Energieverbrauchern und Energiespeichern sowie der Mobilität wurde das Quartiers-Simulationsprogramm QUASI entwickelt, das mit den Monitoringdaten validiert werden soll. „Die technischen Lösungen und Komponenten sind seit Jahren bekannt“, erklärt Fisch. Das Besondere aber sei die erstmalige Umsetzung des Gesamtsystems in einem städtischen Quartier.

„Alleine das Genehmigungsverfahren für die Wasserstoffherstellung, für die Wasserstoffleitungen zur Abfüllstation und für die Abfüllstation sowie die regulatorischen Hemmnisse sind Erfahrungen, die für künftige Projekte genutzt werden können. Die Neue Weststadt ist somit eine Blaupause für einige der vom BMWi aufgelegten Reallabore“, resümiert der Professor für Solar- und Gebäudetechnik.

 

Schematische Darstellung des Energiekonzeptes des Vorzeige-Quartiers „Neue Weststadt“

Schematische Darstellung des Energiekonzeptes des Vorzeige-Quartiers Neue Weststadt.

Quelle: Projektträger Jülich (PtJ)

ENERGETISCHER SANIERUNG AUF DIE SPRÜNGE HELFEN

Die energetische Sanierung des Gebäudebestandes spielt eine wichtige Rolle, um bis 2050 eine CO2- Neutralität zu erreichen. Aber: Die Sanierungsrate liegt seit Jahren bei nur einem Prozent.Das vom Projektträger Jülich (PtJ) begleitete Verbundvorhaben Drei Prozent Plus versucht, die Hemmnisse für Eigentümerinnen und Eigentümer abzubauen. Hilfe leisten dabei unteranderem Beratungsketten und Sanierungsfahrpläne. Ein Gespräch mit den Projektbeteiligten Hauke Meyer vom Deutschen Verband für Wohnungswesen, Städtebau und Raumordnung e. V. und Michael Stephan von altbau plus e.V.

Die Sanierungsrate im Gebäudebestand liegt seit Jahren bei etwa einem Prozent. Die Ziel- vorgabe der Bundesregierung lautet zwei Prozent. Sind die Deutschen Sanierungsmuffel?

Michael Stephan: Da geht es den Deutschen nicht anders als anderen. Sanierungen im Allgemeinen bedürfen oft beträchtlicher Investitionen und zeitlichen Aufwands, sodass häufig erst gehandelt wird, wenn es schon sehr dringend ist. Die Zinsen sind zwar niedrig und es gibt für Erspartes kaum attraktive Anlageformen. Aber die energetische Sanierung gehört aufgrund ihrer Komplexität leider nicht zu den Sachwerten, in die viele Menschen ohne zusätzliche Anreize ihr Geld investieren.

ZAHLEN UND FAKTEN

Gebäudebestand:

Der Gebäudebestand in Deutschland betrug im Jahr 2013 19 Millionen Gebäude und 41 Millionen Wohnungen, die energetische Sanierungsrate pro Jahr lag im Gebäudebestand bei 0,8 Prozent.

(Stand: 2013)

Wie groß sind die Einsparungpotenziale im deutschen Wohngebäudebestand? Wie groß ist sein möglicher Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele?

Hauke Meyer: Der Wohngebäude- bestand kann einen entscheidenden Beitrag leisten. Etwa 15 Prozent des gesamten CO2-Ausstoßes in Deutschland entfallen auf Heizung und Warmwasser in Wohngebäuden. Das Potenzial besteht darin, den gesamten Bestand klimaneutral umzugestalten – soweit die Theorie. Aber: Sehr viele Gebäude lassen sich nur mit erheblichem Aufwand und damit nicht kosteneffizient umfassend sanieren. Auch der Denkmalschutz steht dem teils entgegen. Ein realistisches Szenario ist deshalb, den Bestand möglichst weitgehend zu sanieren, dazu sind individuelle Konzepte erforderlich. Hierzu gehört auch, dass die optimalen Lösungen von Haus zu Haus und von Eigentümerin zu Eigentümer starkvariieren können.

Herr Stephan, was sagen Ihre Erfahrungen aus der Beratung von Eigentümerinnen und Eigentümern: Haben die Endnutzer ein gutes Gefühl für den energetischen Zustand ihres Gebäudes?

Michael Stephan: Fast jeder Mensch kann den Verbrauch des eigenen Autos benennen. Beim eigenen Haus schätzen aber fast alle den energetischen Zustand als zu gut ein. Hier ist eine neutrale, kostenlose Erstberatung sehr wichtig, um überhaupt erst mal einen Überblick sowie Orientierung bei den Handlungsmöglichkeiten zu erhalten.

Ein- und Zweifamilienhäuser haben den größten Anteil am Wohngebäudebestand und emittieren dabei etwa doppelt so viel CO2 wie Mehrfamilienhäuser.

Michael Stephan von altbau plus e. V.

 

Wo liegen nach Ihren bisherigen Erkenntnissen die größten Hemmnisse?

Michael Stephan: Ein- und Zweifamilienhäuser haben den größten Anteil am Wohngebäudebestand und emittieren dabei etwa doppelt so viel CO2 wie Mehrfamilienhäuser. Das Dilemma ist also, dass dort das größte Einsparpotenzial liegt, zugleich aber die energetischen Sanierungen in die jeweils sehr heterogenen Lebenssituationen passen müssen. Die sehr eng gerechneten Eigenheimfinanzierungsmodelle der Familien bieten zudem sehr wenig Spielraum für energetische Sanierungen. Dazu kommt die technische Komplexität und die vielfältige Kombinierbarkeit verschiedener Maßnahmen, die wiederum von verschiedenen Anbietern beworben werden.

Hauke Meyer: Um beim Klimaschutz richtig voranzugehen, gilt es daher, Eigentümerinnen und Eigentümer mehr an die Hand zu nehmen und flexibel gute Maßnahmenpakete zu ermöglichen. Wie das aussehen kann, untersuchen wir mit unseren Verbundpartnern und Partnerkommunen in Drei Prozent Plus sowie im Vorgängerprojekt Drei Prozent.

Ein paar Worte zum Verbundvorhaben Drei Prozent Plus: Was ist das Ziel?

Hauke Meyer: Gemeinsam mit unseren Projektpartnern, der Beratungs- und Service-Gesellschaft Umwelt mbH (B.&S.U. mbH ) und der Hochschule für Technik Stuttgart untersuchen wir schwer zu aktivierende Energieeffizienzpotenziale. Darunter fallen etwa Quartiere mit heterogenen Einzeleigentümerstrukturen, also mit Kleinvermietern, Senioreneigentümern und kleinen Wohnungseigentümergemeinschaften mit ehrenamtlichen Verwaltern. Die Lebenssituation der Eigentümerinnen und Eigentümer, der Gebäudezustand oder die energetische Versorgung variieren teils stark. Entsprechend unterschiedlich können die optimalen Kombinationen von Sanierungsmaßnahmen sein. Deshalb sind mit Aachen-Brand, Ludwigsburg-Schlösslesfeld sowie der Gemeinde Roetgen und der Stadt Eschweiler in der Region Aachen sehr unterschiedliche Modellkommunen beteiligt.

Bisher gedämmt wurden:

Bei Gebäuden, die vor 1978 errichtet wurden, wurden bisher 28 Prozent der Außenflächen, 62 Prozent der Dächer und 20 Prozent der Kellerdecken gedämmt. 15 Prozent des deutschen CO2-Ausstoßes werden durch Warmwasser und Heizung verursacht.

(bei Gebäuden, die vor 1978 errichtet wurden)

Wie muss man sich einen Sanierungsfahrplan als Instrument vorstellen?

Hauke Meyer: Im Rahmen des Vorgängerprojektes hat unser Projektpartner, B.&S.U. mbH, ein Instrument für unsere Partnerkommunen entwickelt: Den Sanierungsfahrplan für kommunale Quartiere (SFQ). In mehr als 75 Interviews und etwa zehn runden Tischen mit lokalen Akteuren wurde deutlich, dass die Treiber und Hemmnisse energetischer Sanierung je nach Gebäude- und Eigentümertyp sehr unterschiedlich sind. Ausgehend davon wurden SFQ – angepasst an Problemlagen und Eigentümergruppen – entwickelt, um unterschiedliche Zielgruppen zu motivieren und noch ungenutzte Energieeffizienzpotenziale zu mobilisieren. In diesen Fahrplänen hat die B.&S.U. mbH für die nächsten fünf Jahre Maßnahmenvorschläge für den Gebäudebestand pro Quartier definiert und weitere Ziele bis 2050 projiziert. Im aktuellen Projekt begleitet die B.&S.U. mbH die Umsetzung der SFQ vor Ort.

Wie groß sind die Chancen, dass der Gebäudebestand 2050 klimaneutral ist?

Michael Stephan: Dass der Gebäudebestand allein durch die Verbesserung der Energieeffizienz der Gebäude selbst bis 2050 klimaneutral wird, ist kaum vorstellbar. Es besteht noch eine theoretische Chance, den CO2-Footprint der Gebäude deutlich zu verringern und die Restwärme regenerativ in die Gebäude zu bringen. Bis 2050 wird jedes Bestandsgebäude mindestens einmal instand gesetzt werden müssen. Dieser Zeitraum muss genutzt werden, um dabei auch Energiesparmaßnahmen oder Maßnahmen zur regenerativen Energieerzeugung durchzuführen.

Hauke Meyer: Der Schlüssel wird tatsächlich in der Kombination aus der regenerativen Versorgung und den Energieeffizienzmaßnahmen liegen. Der flexiblen Nutzbarkeit von Fördermitteln kommt hier eine entscheidende Rolle zu. Nur durch flexible Maßnahmenkombinationen können Anreize für alle Gebäude- und Eigentümertypen gesetzt und – verbunden mit einer guten Informations- und Beratungsstruktur – Masseneffekte erzielt werden.

DIE VERBUNDVORHABEN
DREI PROZENT UND DREI PROZENT PLUS

Im Projekt Drei Prozent – energieeffizienter Sanierungsfahrplan für kommunale Quartiere 2050 wurden von 2015 bis 2018 kommunale Sanierungsfahrpläne modellhaft erarbeitet. Damit soll es gelingen, Energieeffizienzpotenziale in Quartieren zu heben und die energetische Sanierungsrate im Gebäudebestand zu erhöhen. Im Verbundforschungsprojekt arbeiteten der Deutsche Verband für Wohnungswesen, Städtebau und Raumordnung e. V. (DV), die B.&S.U. Beratungs- und Service- Gesellschaft Umwelt mbH und die Hochschule für Technik Stuttgart zusammen. Gefördert wurde das Projekt im Rahmen der Förderinitiative EnEff:Stadt: Energieeffiziente Stadt – Gebäude und Energieversorgung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi), der Projektträger Jülich (PtJ) begleitete das Verbundprojekt und auch das Anschlussprojekt Drei Prozent Plus, das 2019 gestartet ist und unter anderem die Umsetzung der Sanierungsfahrpläne in Aachen-Brand, Ludwigsburg-Schlösslesfeld, in der Gemeinde Roetgen und der Stadt Eschweiler begleitet.

Bildnachweis


Bild „Sektor Gebäude“: ©Damian - stock.adobe.com

Bild „Das Vorzeige-Quartier“: Roman Babakin

Bild „Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“: Architekten Graf + Graf

Schematische Darstellung des Energiekonzeptes des Vorzeige-Quartiers „Neue Weststadt: Projektträger Jülich (PtJ)

Bild „Energetischer Sanierung auf die Sprünge helfen“: ©photo 5000 - stock.adobe.com

Bild „Die Verbundvorhaben Drei Prozent und Drei Prozent Plus“: ©Simon - stock.adobe.com

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Der Projektträger Jülich in Zahlen im Jahr 2019
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1950
Fördervolumen in Mio. Euro
4
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