Navigationsabkürzungen:

Hauptinhalt:

Nullenergie, Plusenergie – Klimaneutrale Gebäude im Stromnetz 2.0

 
Nullenergiegebäude und Plusenergiegebäude zeigen was möglich ist. Mit einer konsequenten Zusammenführung von Architektur, Energieeffizienz und erneuerbaren Energien wird mit solchen Gebäuden eine ausgeglichene Jahresenergiebilanz erreicht. Der neue Gebäudetypus emanzipiert sich von schwindenden fossilen Energieressourcen und steigenden Energiepreisen. Wer gar ein Nullemissionsgebäude betreibt, trägt dadurch nicht mehr zum Klimawandel bei.

 

Unsere Gebäude stehen meist im Fokus, wenn der Klimawandel auf der öffentlichen Agenda steht und über den richtigen energiepolitischen Kurs debattiert wird. Und zwar zu Recht. Mit dem Wohnen und Arbeiten in Gebäuden sind in hohem Maße Energieverbrauch und Treibhausgas-Emissionen verbunden. Dies gilt für den ganzen Lebenszyklus – von der Erstellung, Instandhaltung und Nutzung der Gebäude bis hin zu deren Rückbau. Doch es gibt für alle Gebäudearten erprobte Konzepte und Maßnahmen, um Energiebedarf und Emissionen drastisch zu mindern.

Autarkie zeigt das Potenzial – nicht die Richtung

Unter extremen Verhältnissen machen es energieautarke Gebäude vor: Abseits jeder Infrastruktur müssen sie auch ohne Anschluss an ein Energienetz vollständig über erneuerbare Energien versorgt werden. Es ist technisch möglich, jedoch bei vorhandenen Energienetzen nicht sinnvoll. Dass dies kein Zukunftsmodell für unsere Städte und Siedlungen ist, wird anhand der umfangreichen technischen Ausrüstung deutlich, die für eine autarke Energieversorgung notwendig ist. Als wesentlicher technologischer Engpass erweist sich dabei die Speicherung von Energie über längere Zeiträume – dies gilt vor allem für Elektrizität. Deshalb ist der Anschluss eines Gebäudes an das öffentliche Stromnetz ein entscheidender Vorteil. Gebäude sind dann Stromverbraucher und Stromerzeuger zugleich in dem Stromnetz 2.0.

Netzanschluss ist sinnvoll, aber …

Klimaneutralität erreichen die Gebäude erst, wenn entweder vor Ort mehr regenerative Energie erzeugt als verbraucht wird, oder wenn die Stromnetze zu 100% auf erneuerbarer Energie basieren. Bis das soweit ist, kann man Gebäude mit zertifiziertem „Grünem Strom“ versorgen. Der grüne Strom ist jedoch auf alle Fälle zu kostbar, um ihn durch mangelhafte Gebäudeeffizienz zu verschwenden. Und weil sich ein breiter Einstieg in die Elektromobilität abzeichnet, wird für Verschwendung kaum Spielraum bleiben. Da in Nullenergiegebäuden auf die Langzeitspeicherung von elektrischer Energie verzichtet wird, übernimmt das öffentliche Stromnetz diese Aufgabe. Es gleicht die (saisonal) schwankende Energieerzeugung gegenüber der ebenfalls unbeständigen Energienachfrage aus. Gebäude werden zukünftig intensiver als bisher in das Erzeugungs- und Lastmanagement einbezogen werden. Nur mit so genannten smart grids, also intelligenten Stromnetzen, kann die Netzinfrastruktur auch bei einer deutlich höheren Quote von Strom aus erneuerbaren Energien zuverlässig funktionieren.

Gebäude als dezentrale Kraftwerke

Gebäude besitzen – im Gegensatz zu Fahrzeugen – die Fläche, den Platz und die Infrastruktur zur Energieerzeugung und Netzeinspeisung direkt vor Ort. Dazu eignen sich Solarstromanlagen. Vor allem bei den größeren und energieintensiveren Nichtwohngebäuden kommen als Option auch Anlagen zur gebäudeintegrierten Kraft-Wärme-Kopplung hinzu. Zukünftig werden diese vermehrt mit Biomasse betrieben werden. Heutige Nullenergiegebäude sind oft so genannte „Nur-Strom-Häuser“. Das gilt vor allem für die Wohnbauten. Ihr Energiesystem ist auf Solaranlagen und Wärmepumpen beschränkt, sodass Strom der einzige Energieträger ist.

Nullenergie, Plusenergie & Co

Weltweit und gerade auch in Deutschland entstehen immer mehr Nullenergie- und Plusenergiegebäude. Planung und Realisierung sind nicht ganz einfach, jedoch gibt es schon erprobte Konzepte und Technologien. Auf diesen Seiten stellen wir weltweit realisierte Projekte vor, ebenso einen aktuellen Architekturwettbewerb zum Thema und gehen auf methodische Fragen ein – wie werden Nullenergiegebäude eigentlich sauber bilanziert, wie werden die Grenzen des Systems Gebäude gesetzt?

Nullenergiegebäude als gebaute Realität

Es begann mit ersten Experimentalprojekten, die oft als kleine energieautarke Gebäude konzipiert waren, ohne Anschluss an irgendwelche Energienetze. Nullenergie- oder Plusenergiegebäuden haben ihre Geburtsstunde Anfang der frühen 1990er Jahre. Ab etwa 2000 steigt die Zahl der realiserten Projekte kontinuierlich an. Es handelt sich inzwischen zumeist um Gebäude mit Passivhauskonzept oder nach Minergiestandard. Unter Zuhilfenahme von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen oder Solarstromanlagen erreichen sie eine ausgeglichene oder positive Energiebilanz. Wir stellen hier - beispielhaft - drei Projekte aus Deutschland vor.

... weiter

Internationale Projekte zum klimaneutralen Wohnen und Arbeiten

Nullenergie und Plusenergie – das sind zunächst visionäre Konzepte, die erst noch für die breite Baupraxis konkretisiert und nachvollziehbar gemacht werden müssen. Und hier lohnt ein Blick über den nationalen Tellerrand hinaus. Welche Ansätze gibt es in anderen Ländern? Wie wird bilanziert? Welche Technologien und Systeme spielen eine Rolle? Eine Forschungsgruppe der Internationalen Energieagentur IEA befasst sich seit Oktober 2008 mit diesen Themen. Unter dem Titel „Towards Net Zero Energy Solar Buildings“ dokumentieren und analysieren Experten aus 19 Ländern beispielhafte Nullenergieprojekte weltweit.

... weiter 

Architektur-Wettbewerb für Nullenergieprojekte

Diese Wettbewerbsbeiträge setzen Maßstäbe für die Gebäude der Zukunft. Auf den folgenden Seiten präsentieren wir die mit dem BMWi-Preis »Architektur mit Energie 2011« ausgezeichneten Gebäudeentwürfe. Sie überzeugen gestalterisch, konzeptionell und technologisch und zeichnen sich durch einen in der Jahresbilanz extrem geringen Energiebedarf aus.

... weiter 

Plusenergiegebäude im europäischen Hochschulwettbewerb

Dieser Hochschulwettbewerb ist als architektonischer Zehnkampf konzipiert. Im Solar Decathlon Europe, einem Ableger des gleichnamigen Wettbewerbs aus den USA, werden von studentischen Teams aus aller Welt kleine Nullenergie- und Plusenergiegebäude errichtet. Sie müssen sich in den Teildisziplinen Architektur, Gebäudetechnik, Komfort und Nachhaltigkeit bewähren.

In 2010 beteiligten sich vier deutsche Hochschulen an dem in Madrid stattfindenden Wettbewerb. Die Teams konnten hervorragende Plätze belegen. Details zu den vier enorm innovativen Gebäuden der Hochschulen Rosenheim, Stuttgart, Wuppertal und Berlin finden Sie auf den folgenden Seiten.

... zum Wettbewerb 2010

In 2012 waren dann zwei deutsche Hochschulteams aus Aachen und Konstanz dabei. Wiederum gab es sehr gute Platzierungen und vor allem viele interessante und innovative Gebäudekonzepte. Einen ausführlichen Wettbewerbsblog in Text, Bild und Film finden Sie hier.

... zum Wettbewerb 2012
 

2014 beteiligten sich zwei deutsche Hochschulteams aus Berlin und Frankfurt an dem im französischen Versaille stattfindenden Wettbewerb. Außerdem war ein deutsch-amerikanisches Team unter Beteiligung der FH Erfurt dabei. Wiederum gab es gute Platzierungen. Interessant waren vor allem die neuen thematischen Akzente im Wettbewerb.

... News über die Siegerteams 2014

... Bericht "Quo vadis Solar Decathlon Europe?"

 


Zusätzliche Informationen:

Alles zum Thema Nullenergie

1. Nullenergiegebäude als gebaute Realität - drei Nullenergieprojekte im Portrait

2. Internationale Projekte zum klimaneutralen Wohnen und Arbeiten - IEA-Projekt »Towards Zero Energy Solar Buildings«

3. Architektur-Wettbewerb für Nullenergieprojekte - BMWi-Preis »Architektur mit Energie 2011«

4. Plusenergiegebäude im europäischen Hochschulwettbewerb - deutsche Beiträge im
Solar Decathlon Europe 2010 und
Solar Decathlon Europe 2012

 

Aktuell

"Nullenergiegebäude"

Internationale Projekte zum klimaneutralen Wohnen und Arbeiten

» weiter

 

Publikationen zum Forschungsprojekt

Hier finden Sie eine Auswahl von Fachartikeln zum Thema:

Nullenergie- und Plusenergiegebäude
BINE-Themeninfo II/2015

Klimaneutrale Gebäude – Internationale Konzepte, Umsetzungsstrategien und Bewertungsverfahren für Null- und Plusenergiegebäude
Dissertation, 2015, 407 Seiten, 12 MB

Implications of weighting factors on technology preference in net zero energy buildings
Energy and Buildings 82, Elsevier, Oxford, 2014

Renewable Energy Ratio in Net Zero Energy Buildings
REHVA European HVAC Journal, 5/2014

Nullenergiegebäude
Ein Begriff mit vielen Bedeutungen
DetailGreen 1/2012

Das Passivhauskonzept für Nullenergiegebäude
Beitrag zur 16. Passivhaustagung 2012, PDF, 7 S.

Net zero energy buildings
A consistent definition framework
Energy and Buildings, Elsevier, 13 S.

Klimaneutrale Gebäude als Ziel
in: xia intelligente architektur, 6 S., PDF 15,3 MB

Ziel Klimaneutrale Gebäude - von der Bilanzierung zur Umsetzung
in: HLH 11/2011, S. 114-117

Null- und Plusenergiegebäude: Allgemeine Bilanzierungsverfahren und Schnittstellen zur normativen Praxis in Deutschland
EnEV aktuell Heft IV/2011, Beuth Verlag Berlin, S. 3-6

Zero Energy Building
A review of definitions and calculation methodologies
Energy and Buildings, Elsevier, 9 S., PDF, 399 kB

Criteria for Definition of Net Zero Energy Buildings
Presentation at the Euro Sun 2010 Conference in Graz
Euro Sun, 8 S., PDF, 126 kB

Load Matching and Grid Interaction of Net Zero Energy Buildings
Presentation at the Euro Sun 2010 Conference in Graz
Euro Sun, 8 S., PDF, 836 kB

Net Zero Energy Solar Buildings
An Overview and Analysis on Worldwide Building Projects
Euro Sun, 9 S., PDF, 391 kB

Net Zero Energy Buildings
Calculation Methodologies versus National Building Codes
Euro Sun, 8 S., PDF, 58 kB

From Low-Energy to Net Zero-Energy Buildings
Status and Perspectives
Journal of Green Building, Volume 6, Number 1, 12 S., PDF, 954 kB

Goal: Zero Energy Building
Exemplary Experience Based on the Solar Estate Solarsiedlung Freiburg am Schlierberg, Germany
Journal of Green Building, Volume 4, Number 4, 8 S., PDF, 339 kB

Ziel Null Energie
Erfahrungen am Beispiel der Solarsiedlung Freiburg am Schlierberg
DBZ 1/2009, Bauverlag, 4 S., PDF, 170 kB