Nullenergiegebäude und wie man sie optimieren kann

Forschungs- und Demonstrationsprojekte zeigen, dass schon heute Gebäude im Nahe-Null- und Plusenergiestandard errichtet oder saniert werden können, die auch den Praxistest bestehen. Die breite Markteinführung derartiger Gebäude schreitet jedoch bislang sehr zögerlich voran, da aufgrund fehlender planungsbegleitender Prozesse der reale Energieverbrauch hocheffizienter Gebäude oftmals über dem vorausberechneten Bedarf liegt. Ebensolche Prozesse werden nun in einem geförderten Projekt im Rahmen des Programms Stadt der Zukunft unter der Führung des ACR-Instituts AEE INTEC erarbeitet.

Unter anderem werden dafür sieben realisierte Nahe-Null- und Plusenergiegebäude untersucht und anhand einer Variantenstudie optimiert. Hierbei werden für jedes Gebäude viele Parameter wie Hüllqualität, Wärmeerzeuger oder PV-Anlage variiert und miteinander kombiniert. Aus den daraus entstehenden tausenden Varianten können dann die Ergebnisse abgeleitet werden. Bei dieser „Brute-force Optimierungsmethode“ werden alle Lösungen betrachtet. Sie bietet den Vorteil, dass statistische Auswertungen gemacht und zum Beispiel Verteilungen abgeleitet werden können. Nach Festlegen der Randbedingungen wie Nutzerverhalten, Zinssätze, zu beachtende Kostengruppen, Energiepreise, Wartungskosten oder Lebensdauer werden Energiebedarf, CO2-Emissionen, Errichtungskosten und Lebenszykluskosten für jede Variante berechnet und gegenübergestellt.

Verschiedene Betrachtungsperspektiven

Bei der Planung, dem Bau und der Nutzung einer Immobilie gibt es verschiedene Interessen der Akteure und daraus abgeleitet auch unterschiedliche Betrachtungsperspektiven, Betrachtungszeiträume und Zielgrößen. Es gibt Mieter/Nutzer, Immobilienmakler, Bauunternehmer, Planer, Hausverwalter, Investor, Besitzer und auch die Gesellschaft, welche mit dem Gebäude direkt oder indirekt zu tun haben. Diese Akteure betrachten ein Gebäude über einen bestimmten Zeitraum. Während den Mieter vor allem die Nutzungsphase interessiert, wird sich der Planer normalerweise nur bis zur Fertigstellung mit dem Gebäude befassen.

Analog zum Betrachtungszeitraum variieren auch die verschiedenen Ziel- oder Optimierungskriterien je nach Blickwinkel des Betrachters. Der Mieter ist neben niedrigen Mietkosten vor allem auch an niedrigen Betriebskosten interessiert und somit an einem energetisch guten Standard, damit er z. B. niedrige Heizkosten hat. Der Bauunternehmer ist meist bemüht, seine Baukosten niedrig zu halten. Bei eigengenutzten Immobilien sind beide Kostenkomponenten von Bedeutung, die Anfangsinvestition wie auch die laufenden Kosten. Für die Gesellschaft sind die Gesamtkosten und auch die Umweltauswirkungen wie CO2-Emissionen von Bedeutung.

Vorgehensweise bei der Optimierung

Beim klassischen Planungsablauf entwickeln Bauherr, Architekt und Fachplaner ein Gebäude mit der zugehörigen Ausstattung und Haustechnik. Oftmals optimiert jeder in „seinem“ Bereich und so wird manchmal das Bauvorhaben als Ganzes aus den Augen verloren. Statt einer durch den Fachplaner isoliert geplanten mechanischen Kühlung zur Gewährleistung des Sommerkomforts und dadurch induziertem Energieverbrauch könnte zum Beispiel auch gemeinsam über geeignete Fenstergrößen, Verschattungsmöglichkeiten oder natürliche Lüftungskonzepte nachgedacht werden. Im klassischen Planungsablauf werden meist nur wenige Varianten betrachtet und oftmals nicht parallel geplant und analysiert, sondern bereits in einer frühen Phase verworfen. Somit kann es passieren, dass am Schluss ein Gebäude gebaut wird und bei der Nutzung stellt sich heraus, dass z. B. die Betriebskosten hoch sind. Werden hingegen in der Planungsphase bereits mehrere Varianten realistisch miteinander verglichen, auch über die Lebenszykluskosten, so kann hier schon im Vorfeld eine fundierte Entscheidung getroffen werden.

Ergebnisse

Energieeffizienzmaßnahmen haben nur einen geringen prozentualen Einfluss auf die Errichtungskosten, können aber ein Vielfaches an CO2-Emissionen einsparen. Über die Nutzungsphase gesehen sind diese Effizienzmaßnahmen dann meist kostenneutral oder sogar wirtschaftlich. Im Einzelnen kann folgendes zusammengefasst werden:

  • Das Energieniveau hat einen geringen Einfluss auf die Bauwerks- und Errichtungskosten. Die Energieeffizienz ist somit kein wesentlicher Kostentreiber am Bau.
  • Die baulichen Mehrkosten energieeffizienter Varianten werden im Lebenszyklus auch ohne Förderung bei den meisten Technologien kompensiert.
  • Die Kostenoptima des Primärenergiebedarfs bzw. der CO2-Emissionen liegen im Bereich von Passivhäusern. Passivhaushülle und hocheffiziente Fenster sind auch ohne Förderung meist wirtschaftlich. Dies ergibt sich auch aus den langen Lebensdauern dieser Komponenten im Vergleich zur Haustechnik.
  • Die Kostenoptima der CO2-Emissionen sind sehr flach ausgeprägt. Niedrige Emissionen und Energiebedarfe können deshalb, solange die Hülle sehr effizient ist, mit unterschiedlichen Energiekonzepten erreicht werden. Dies bedeutet einen gestalterischen und konzeptionellen Freiraum.

Es wird gezeigt, dass Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit keine entgegengesetzten Strategien sind, sondern sich sehr gut ergänzen können. Die Variantenauswahl nach Lebenszykluskosten ist daher sinnvoll und sollte verstärkt als Entscheidungs- oder Förderkriterium herangezogen werden.

Interaktive Webauswertung

Alle Ergebnisse aus dem Projekt fließen in einen interaktiven Web-basierten Leitfaden für Null- und Plusenergiegebäude, der es ermöglicht, sämtliche im Projekt untersuchten Varianten realisierter Nahe-Null- und Plusenergiegebäude individuell im Detail auszuwerten.  Dadurch können bereits in einer frühen Projektphase Abschätzungen zu Kosten- und Energiereduktionspotentialen analysiert werden.
https://www.aee-intec.at/kostenreduktion-plusenergiegebaeude-n-koprolzk-p218 (Interaktive Webauswertung online verfügbar ab März 2019).

Tobias Weiß, Tobias Hatt, Christoph Moser, David Venus, Martin Ploß, Thomas Roßkopf

Link zum Projekt: http://www.aee-intec.at/kostenreduktion-plusenergiegebaeude-n-koprolzk-p218

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