Climate Change
Unsere Lösungsansätze
Wir wissen, wenn es darum geht, den Klimawandel auf +1,5 Grad einzudämmen, müssen wir im Gebäudebereich klimaneutral planen und bauen. Die Schwierigkeit besteht in der Definition der Neutralität. Die Auswirkung auf das Klima ist nicht einfach messbar. Es wird versucht, diese durch komplexe Berechnungen anhand von Bilanzierungen zu ermitteln. Systemgrenzen innerhalb der Bilanzierung werden weltweit jedoch unterschiedlich betrachtet und viele Begriffe werden uneinheitlich verwendet. Gebäudebedingte Emissionen bilanziert man meist über ein Jahr; neben Heizen und Kühlen sollte auch der Nutzerstrom mit eingerechnet sein. Denkt man umfassend, betrachtet man den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes und bilanziert für die erwartete Lebenszeit sämtliche energetischen Vorgänge und resultierenden Emissionen, auch die der Bausubstanz (graue Energie) und bewertet am Ende der Nutzung vor einem Neubau eine mögliche Wiederverwendung.
Klimanegativ
Das entspricht dem Herkömmlichen: CO2 Emissionen werden nicht ausgeglichen, weder die des Gebäudebetriebs noch der grauen Energie.
Klimaneutral
Im klimaneutralen Betrieb gleicht Erzeugung oder auch Ankauf erneuerbaren Energie die laufenden CO2 Emissionen aus. Bei einer ganzheitlichen Klimaneutralität muss aber obendrein die graue Energie mit bilanziert sein.
Klimapositiv
Gemäß Definition gleicht die Erzeugung erneuerbarer Energie die laufenden CO2 Emissionen des Betriebs nicht nur aus, sondern liefert einen Überschuss. Dank diesem unterbleiben andernorts CO2 Emissionen; in der Bilanz schmälert sich so Jahr für Jahr der ganzheitliche CO2-Fußabdruck eines klimapositiven Hauses.
Die benötigte Energie ohne Komforteinbußen so weit wie möglich zu senken und den Bedarf aus regenerativen Quellen zu decken, das ist unser Grundansatz. Den erweitern wir. Nun geht es darum, Gebäude im ganzen Lebenszyklus zu analysieren.
Ob einzelne Gebäude oder ganze Quartiere, es ist möglich, sie mit ausgeglichener Energie- und damit auch Kohlendioxidbilanz zu nutzen, also klimaneutral im Betrieb. Darüber hinaus gibt es Gebäude, die einen Überschuss an regenerativer Energie abgeben können, was erlaubt, sie mit der Bezeichnung 'klimapositiv' auszuzeichnen. Die CO2-Problematik ist aber nicht mit dem Gebäudebetrieb allein verknüpft, sondern auch über die sogenannte graue Energie mit der Substanz des Gebäudes. Folgerichtig ist daher der Ansatz, den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes in eine Bilanz zu fassen; mit ihr wird der ganze CO2-Fußabdruck offenbart und möglich, die Anzahl Jahre abzuschätzen, die es für ein Gebäude mit Energie-Überschuss bedarf, um in seiner Bilanz den vollständigen CO2-Ausgleich zu erzielen, um ganzheitlich gesehen klimaneutral zu sein.
Grundansatz Im Energieverbrauch klimaneutral oder klimapositiv
Bauen wir gedanklich ein Haus mit Garten für den Bauherrn, der möchte, dass sein Vorhaben mindestens klimaneutral wird. Ein solches Bestreben ist überschaubar, denn die Möglichkeiten der Einflussnahme auf Bauweise und Ausstattung sind ideal. Nach ermitteltem Energieverbrauch für Licht, und Wärme und Kälte sowie Nutzerstrom – der Energiebedarf des Nutzers – finden wir die idealen lokal zugänglichen regenerativen Energiequellen. Ganz konsequent ist, die Einspeisung zeitweilig überschüssigen Stroms ins Netz der Überlegung oder Möglichkeit der lokalen Speicherung gegenüberzustellen. Das Ergebnis könnte ein klimaneutrales, gar klimapositives Einfamilienhaus werden. Ein Netto-Nullenergie-Gebäude hat eine ausgeglichene Energiebilanz, das heißt es verbraucht nicht mehr, als es erzeugt. Erzeugt das Gebäude mehr Energie über einen Bilanzzeitraum von typisch einem Jahr, als benötigt wird, nennen wie es ein Netto-Plusenergiegebäude. Ähnlich kann dies auch auf die Sanierung eines Gebäudes im Bestand angewandt werden, was schon schwieriger wird, weil die Lage und Gebäudeausrichtung vorgegeben ist oder manchmal Denkmalschutz die Möglichkeiten einschränkt.
Machen wir jetzt einen großen Schritt weiter und betrachten ein Mehrfamilienhaus oder Wohnblöcke, so zeigt sich, dass es mit Fläche auf dem Dach hier zunehmend knapp wird, wenn dort Photovoltaik allein Energie liefern soll. Es fehlt dann an regenerativer Energie – die muss von außen kommen. Im Boden stehen z.B. Wärme und Kälte kostenlos zur Verfügung, man muss sie erschließen und über Wärmepumpe nutzbar machen, z.B. durch Antrieb mit Solarstrom. Der regenerative Strom kann aber nicht in unseren Breiten zu jedem Zeitpunkt auf dem Grundstück erzeugt werden und wird daher aus dem öffentlichen Stromnetz importiert.
Noch mehr Vorteile zeigen sich bei einer geplanten Stadt(teil)entwicklung: Hier lassen sich Synergien nutzen, lokale Lösungen schaffen, Energieversorgungssysteme und deren Potential analysieren, bei Infrastrukturmaßnahmen – auch vorsorglich – Nahwärmenetze verlegen, dazu, wo möglich, Dachflächen optimal positionieren und solche in der Nachbarschaft mit Photovoltaik belegen, um die Umgebung mit Elektrizität zu versorgen.
Wärmerückgewinnung und bedarfsgerechte Lüftung, dazu passive Kühlung, eine effiziente Strategiekombination, die sich besonders für Gebäude eignet, in denen manchmal viele Menschen sind – und manchmal keine: Schulen, Festsäle, Großraumbüros. Auch lässt sich überschüssige (Ab-)Wärme für den Winter speichern. Im großen Stil betrieben, lohnt sich das besonders.
Möglichkeiten sind also vorhanden. Grundvoraussetzung für ihren Erfolg ist, es muss sie jemand haben wollen, und das ist der Bauherr oder Investor. Nicht Rendite sollte an erster Stelle stehen, sondern Zukunftsfähigkeit. Für eine Kommune beispielsweise bedeutet das, sie braucht die Möglichkeit, nicht dem billigsten Konzept den Zuschlag zu erteilen, sondern sie muss für eine nachhaltige Lösung stimmen können. Noch einen Schritt weiter zu gehen würde bedeuten, zusätzlich die CO2-Emissionen des Gebäudes (graue Energie) zu bilanzieren.
DGNB Klimapositiv – den reellen Energieverbrauch betrachten
Mit klimapositiv hat die DGNB einen klaren Begriff als neues Prädikat für Gebäude – deren Energieverbrauch bzw. der damit verbundenen CO2 Emission – ins Leben gerufen und im Herbst 2019 erstmalig verliehen. Die Gesellschaft zeichnet damit Gebäude aus, die, salopp ausgedrückt, im Betrieb nachweislich mehr Energie erzeugen als verbrauchen und verwendet die äquivalenten CO2-Emissionen als Bewertungsmaßstab wie folgt: „Der CO2-Ausstoß, der durch das Gebäude und dessen Nutzung verursacht wird, muss geringer sein als die Emissionen, die durch die Eigenproduktion und den Export von treibhausgasfreier Energie am Gebäude vermieden werden.“
Als Basis dafür müssen reell ermittelte gemessene Energieverbrauchszahlen vorliegen, was auch den Nutzerstrom mit einschließt, und das Prädikat gilt rückwirkend nur für ein Jahr, weil die Qualität der Energieimporte über die Grundstücksgrenze vertraglich vereinbart wurde und sich ändern kann. Allerdings können nur Gebäude zur Bewertung eingereicht werden, bei denen die Werte ausgewiesen werden können. Bauherren, Betreiber, Nutzer müssen also mitmachen, Verbrauchswerte unterliegen dem Datenschutz. Ein Mehrfamilienhaus zum Beispiel kann man daher kaum einreichen. Aufgrund der reellen Daten ist die Auszeichnung jedoch transparent und wirklichkeitsbezogen. Und mit der Jahresfrist bleibt eine Selbstkontrolle attraktiv, eventuelle Veränderungen finden Beachtung. Langfristig wären es auch diese Projekte, bei denen eine CO2-Neutralität im erweiterten Sinn erreicht werden kann: indem der Energieüberschuss die Emissionen der grauen Energie nach und nach neutralisiert.
Im Jahr 2019 haben sechs unserer Projekte dieses DGNB Prädikat erhalten, 2020 folgten weitere. Wir werden nach Möglichkeit den Betrieb der bislang ausgezeichneten Gebäude weiterverfolgen, freuen uns darauf, mittels weiterer Jahresergebnisse die Liste durch zusätzliche Gebäude zu verlängern und schauen insofern 'klimapositiv' in die Zukunft.
Die DGNB berücksichtigt mit „klimapositiv“ jedoch noch nicht die graue Energie. Andere Zertifizierungen, wie der CaGBC Zero Carbon Building Standard, die Zero Carbon Certification des International Living Future Institute oder das E+C-Label 'Bâtiment à Énergie Positive et Réduction Carbone' aus Frankreich, verlangen, dass auch die graue Energie ausgeglichen wird, was einen ganzheitlichen Ansatz erfordert.
Projekte >
Erweiterter Ansatz Mit der Lebenszyklusanalyse CO2 Bilanz ganzheitlich auf Null
Der Begriff einer CO2 Neutralität kann auf mehreren Ebenen verwendet werden: Er kann gelten allein für die Bilanzierung von Emissionen des gebäudebezogenen Energiebedarfs – nicht immer beinhaltet diese Betrachtung den Energieverbrauch, der den Nutzern zugeschrieben wird. Oder der Begriff umfasst auch die graue Energie: die Summe der CO2 Emission, die mit der Errichtung des Gebäudes verknüpft sind, mit Instandhaltung und Renovierungen über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg, einschließlich Abriss und Entsorgung oder Recycling. Als Ausgleich steht die Erzeugung von so viel erneuerbarer Energie, wie vor Ort möglich. Überschüssige Energie wird dann als CO2-Gutschrift berechnet. Auch zugekaufte erneuerbare Energie kann bilanziert werden.
Möchten wir den CO2-Ausstoß im Bausektor konsequent reduzieren, ist diese Analyse der Kohlendioxidemissionen von Gebäuden über den gesamten Lebenszyklus erforderlich.
Ein ganzheitlicher Ansatz umfasst dann die Betrachtung aller 'Phasen': den Entwurf; die Materialproduktion; den Bauvorgang selbst; die Anlagennutzung, Wartung- und Rückbau, sowie die Recycling- und Wiederverwendung des Materials.
In der Entwurfsphase wird festgelegt, wie nachhaltig das Gebäudedesign wird und eine Auswahl geeigneter Baumaterialien mit niedrigem Energie- und damit Kohlendioxidgehalt getroffen. Dabei kann der hohe Energiegehalt von einer leistungsfähigen Gebäudehülle, wie z.B. Krypton-gefüllten Doppel- oder Dreifachglasfenstern, durch Einsparungen bei der Energiebilanz von Heiz- und/oder Kühlgeräten ausgeglichen werden.
Studien über die Phase der Materialherstellung zeigen, dass Holzmaterialien geringere Kohlendioxidemissionen als z.B. Beton oder Stahl haben. Da die weltweit zunehmende Abholzung jedoch eine negative Auswirkung auf die globale Erwärmung hat, muss auch verantwortungsvoll gehandelt und Nachhaltigkeit bedacht werden. Wird die Masse von Beton jedoch sinnvoll genutzt, lässt sich diese in der Gebäudeklimatisierung zur Nachhaltigkeit und Energieeinsparung im Betrieb nutzen. Dieser Vorteil muss genau abgewogen werden und fällt je nach Klimazone unterschiedlich aus. Der Erhalt von tragenden Betonelementen dagegen erscheint häufig sinnvoller, bezogen auf die Einsparung von grauer Energie, als ein Neubau.
Wissenschaftliche Studien weisen auf die Notwendigkeit hin, lokales Material zu verwenden, um die Kohlendioxidemissionen beim Transport, bei der Verteilung des Materials und in der Bauphase zu reduzieren.
Auch das Verwenden vorgefertigter Materialien im Bauwesen gilt als vorteilhaft für die Reduzierung von Emissionen sowie zur Minimierung von Bauabfällen. Bis zu welchem Grad eine Vorfertigung ökologisch sinnvoll ist, hängt vom Einzelfall ab, denn auch der Transport spielt hier eine große Rolle. Es muss daher individuell geprüft werden.
Material und Bauweise spielen also eine wesentliche Rolle bei der Reduzierung von Umweltauswirkungen in der Erstellungs-, Nutzungs-, Instandhaltungs- sowie der Abbruchphase des Gebäudes. Beim Rückbau eines herkömmlichen Gebäudes liegt ein Großteil des Energiebedarfs beim Transport. Eine lange Lebensdauer und leichte Wieder- und Weiterverwendung sollten von vornherein mitgedacht werden. Umfassend erscheint hier das Cradle-to-Cradle-Konzept. Der englische Begriff, wörtlich übersetzt 'von Wiege zu Wiege', abgekürzt auch 'C2C', meint 'vom Ursprung zum Ursprung' und damit eine konsequente Kreislaufwirtschaft, bei der Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen gering bleiben. Die Umsetzung dieses Prinzips in der Baupraxis steht jedoch noch am Anfang.
Obgleich eine allumfassende Lebenszyklusanalyse Klarheit verschafft und wegweisend ist, kann sie dennoch Kopfzerbrechen bereiten. Analysieren wir zum Beispiel ein Gebäude, das mit viel Massivholz konstruiert wird, dann punktet Holz in den ersten drei Phasen (Herstellungs-, Errichtungs-, und Nutzungsphase nach DIN 15978) im Lebenszyklus hinsichtlich Energieverbrauch und geringer CO2 Emissionen. Da wir aber den Ausgang des Lebensendes nicht kennen, eine Weiterverwendung des Holzes nur erwünschen, ruft die Annahme der finalen Freisetzung des im Material gebundenen Kohlenstoffs einen deutlichen Knick im bislang so günstigen Verlauf der Energie- und Kohlenstoffbilanz.
Dennoch sollten schon jetzt Planer, Berater und Eigentümer ihr Blickfeld erweitern und bei der Lösung der Aufgaben eng zusammenarbeiten. Wir können bereits heute mit gut durchdachten Konzepten attraktive Gebäude entwickeln, die Wirtschaftlichkeit und eine hohe Nutzungsqualität miteinander verknüpfen und Nachhaltigkeit über das Lebensende des Gebäudes hinausdenken.
Für größtmögliche Transparenz zeigen wir in Zukunft in unseren Projekten, wie umfassend die CO2 Bilanzierung erfolgt ist bzw. in welcher Zeit bspw. eine Null-CO2-Bilanz erreicht wird.
Reduzierung von Kohlenstoffemissionen Richtungsweisende Initiativen
Für die meisten Teile der Welt steht die Information über die CO2-Emissionen, die mit der Erstellung von Baumaterialien und Gebäuden verbunden ist, nur begrenzt und uneinheitlich zur Verfügung. Ohne umfassende und transparente Datenbasis bleibt die Lebenszyklusanalyse für Gebäude lückenhaft. Zertifizierungsverfahren und Standards zeigen eine ähnliche Vielfalt von Ansätzen, sie bilden den Diskurs der Fachwelt ab und üben wichtigen Druck auf die Politik und Industrie aus. So muss in jedem Land vor der Planung genau überprüft werden: Wird bei der CO2-Bilanz und der ausgewiesenen Neutralität nur der Energiebedarf des Gebäudes betrachtet oder der Nutzerbedarf mit einbezogen? Welche Energieerzeugung ist üblich in diesem Land und wie wird sie bilanziert? Welche Phasen umfasst die Lebenszyklusanalyse und wie werden die Baumaterialien bewertet?
Die Stadt New York verfolgt mit der Local Law 97, der ehrgeizigsten Gesetzgebung für Gebäudeemissionen, die jemals in einer Stadt auf der Welt erlassen wurde, einen führenden Ansatz für den Umgang mit Kohlenstoffemissionen bestehender Gebäude. Das Gesetz legt Emissionsobergrenzen für die meisten bestehenden Gebäude mit einer Fläche von mehr als 25.000 Quadratfuß (2.323 m²) fest - das betrifft etwa 50.000 Wohn- und Geschäftshäuser in New York City. Gebäude, deren Emissionen die Obergrenze überschreiten, müssen eine Geldstrafe zahlen, die sich nach der Höhe der Überschreitung richtet. Diese Obergrenzen beginnen im Jahr 2024 und werden im Laufe der Zeit immer strenger, um die Emissionen bis 2050 schließlich um 80 Prozent zu reduzieren.
Frankreich ist Vorreiter für einen neuen Ansatz in Europa: Anforderungen an energiepositive und CO2-negative Gebäude werden im neuen französischen Energiegesetz „Réglementation Energétique RE 2020“ eingeführt, nachdem sie seit 2016 in einem freiwilligen Kennzeichnungssystem (Label E+C) pilotiert wurden. Neben dem Energieverbrauch neuer Gebäude regelt die neue RE 2020 auch den CO2-Fußabdruck des Gebäudebetriebs und verlangt eine Ökobilanzierung von Baumaterialien und Gebäudeausstattung. Die Grenzwerte für die Treibhausgasemissionen neuer Gebäude begünstigen Stromnutzung, um CO2-Emissionen aus Öl- und Gaskesseln zu reduzieren. Der Grenzwert wird im Laufe der Zeit gesenkt und soll mit zusätzlichen Beschränkungen für den Gesamtenergieverbrauch die Verwendung von ineffizienten elektrischen Widerstandsheizungen verhindern. Darüber hinaus setzt das Energieeinsparungsgesetz RE 2020 Grenzen für die CO2-Emissionen von Baumaterialien und Gebäudeausrüstung über eine Lebensdauer von 50 Jahren. Eine wichtige Anpassung vom Pilot-Label zum Gesetz: Diese Emissionsgrenzwerte für Gebäudematerialien und Konstruktion lassen Raum für Beton, Zement und Ziegel, vorausgesetzt, dass deren Emissionen bis 2030 um 34% reduziert werden. Frankreichs Energiegesetz wird Anfang 2022 in Kraft treten.