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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.
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.
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.
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.
