Das Bild zeigt moderne energieeffiziente Mehrfamilienhäuser. Die Häuser sind versehen mit Photovoltaikanlagen. Und umgeben von grünen Büschen und Bäumen. © PantherMedia / Westend61 Premium

Null-Emissions-Gebäude

Was ist ein Null-Emissions-Gebäude? Gemessen an seinem Wortlaut ist es ein Gebäude, das keinerlei Emissionen aufweist: weder Abgase, Abwässer und feste Abfälle noch Lärm- oder Lichtemissionen. Eine Vision, die zumindest teilweise angestrebt wird.

EU-Gebäuderichtlinie im Wandel

Laut der Europäischen Kommission bezeichnet ein Null-Emissions-Gebäude (Zero-Emission Building) ein Gebäude mit sehr hoher Energieeffizienz, wobei der verbleibende Energiebedarf komplett aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt wird. Neben der Gesamtenergieeffizienz werden auch die Treibhausgasemissionen berücksichtigt* European Commission (2021): Nearly zero-energy buildings (online). European Commission, (abgerufen am: 01.06.2022). . Eine Berechnung des Treibhauspotenzials (Global Warming Potential, GWP) über den gesamten Gebäude-Lebenszyklus und dessen Einbindung in den Energieausweis der Gebäude soll nach einem Vorschlag zur Überarbeitung der EU-Gebäuderichtlinie verpflichtend ab 2027 für Neubauten mit einer Nutzfläche größer als 2000 Quadratmeter gelten. Ab 2030 soll diese Richtlinie für alle neuen Gebäude bindend sein* European Commission (2021): Nearly zero-energy buildings (online). European Commission, (abgerufen am: 01.06.2022). .

Richtlinien in Deutschland

In Deutschland wurde mit dem Effizienzhaus Plus-Standard oder auch dem Passivhaus-Standard bereits seit einigen Jahren auf freiwilliger Basis gezeigt, wie der Ressourcenverbrauch von Neubauten während der Nutzungsphase minimiert werden kann. Das Effizienzhaus Plus erzeugt beispielsweise in der Jahresbilanz mehr Energie aus erneuerbaren Quellen, als für dessen Betrieb und Nutzung erforderlich ist* Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (2018): Wege zum Effizienzhaus Plus - Grundlagen und Beispiele für energieerzeugende Gebäude. Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat, (abgerufen am: 01.06.2022). . Der Passivhausstandard setzt Grenzwerte für den Heizwärmebedarf und Primärenergiebedarf. Hier ist es das Ziel, über bauliche (z. B. Kompaktheit, Dämmung und Fensterausrichtung) und technische Maßnahmen (z. B. Wärmerückgewinnung und Photovoltaik) die Energieverluste zu minimieren und gleichzeitig passive Energiegewinne zu maximieren* Architektur- und TGA-Planungsbüro Carsten Grobe Passivhaus (2020): Passivhaus - Informationen (online) - Der Passivhausstandard. Architektur- und TGA-Planungsbüro Carsten Grobe Passivhaus, (abgerufen am: 07.06.2022). .

In beiden Konzepten werden allerdings die grauen Emissionen bzw. das Treibhauspotenzial der hervorgerufenen Bautätigkeiten nur eingeschränkt berücksichtigt. Diese Emissionen entstehen durch die Nutzung nicht-erneuerbarer Energiequellen und bei Prozessen der Rohstoffgewinnung, Herstellung, Transport, Wartung, Abriss und Entsorgung. Sie können sich bei modernen energieeffizienten Gebäuden auf einen Anteil von mehr als 50 Prozent der Treibhausgasemissionen über den gesamten Lebenszyklus belaufen* Elbers, U. (2022): Ressourcenschonendes Bauen – Wege und Strategien der Tragwerksplanung. In: Bautechnik, 99(1), 57-64. ISSN 0932-8351. doi:10.1002/bate.202100114 .
Aktuelle Entwicklungen auf europäischer Ebene (Energy Performance of Buildings Directive* European Commission (2021): Energy performance of buildings directive (online). European Commission, (abgerufen am: 07.06.2022). ) als auch auf Bundesebene (Klimaschutzprogramm 2030* Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (2019): Klimaschutzprogramm 2030 der Bundesregierung zur Umsetzung des Klimaschutzplans 2050. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV), (abgerufen am: 07.06.2022). ) lassen darauf schließen, dass zukünftig die grauen Emissionen verstärkt berücksichtigt werden.

Vorteile für Unternehmen

Die Realisierung von Null-Emissions-Gebäuden hat Vorteile für alle, die am Bau beteiligt sind. Wer bereits heute die zukünftigen Regelungen berücksichtigt, erweitert seinen Gestaltungsspielraum. Eine höhere Eigenversorgung des Gebäudes mit erneuerbaren Energiequellen führt zu einer geringeren Abhängigkeit von steigenden und schwer kalkulierbaren Energie- und Rohstoffpreisen. Außerdem sind bei Null-Emissions-Gebäuden die Betriebskosten gegenüber geringwertigeren Gebäudestandards zumeist niedriger. Für Hocheffizienzprojekte im Gebäudebereich sind darüber hinaus attraktive Fördermöglichkeiten von Bund, Ländern sowie weiteren Institutionen erhältlich.

Förderdatenbank „Nachhaltiges Bauen“ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz

Viele Aspekte des nachhaltigen Bauens werden auf europäischer, nationaler und zum Teil auch auf regionaler Ebene gefördert. Diese Datenbank enthält wesentliche Fördermöglichkeiten für nachhaltiges Bauen. Sie wird jährlich aktualisiert.

 

Das Bild zeigt einen aufgeklappten Laptop. Im Bildschirm ist die Seite "Förderdatenbank Nachhaltiges Bauen" des VDI Zentrums Ressourceneffizienz zu sehen.© PantherMedia / Andriy Popov, VDI ZRE

Strategien zur Realisierung von Null-Emissions-Gebäuden

Im Folgenden sind Gebäudebereiche und dort verankerte Strategien aufgeführt, die zur Realisierung eines Null-Emissions-Gebäude beitragen können:

  • Minimierung des Energiebedarfs
  • Nutzung erneuerbarer Energiequellen
  • Wassermanagement
  • Substitution der Emissionen
  • Minimierung der grauen Emissionen

Minimierung des Energiebedarfs

Um den Ressourcenverbrauch im Gebäudebetrieb und die damit verursachten Treibhausgasemissionen möglichst gering zu halten, muss der Energiebedarf minimiert werden. Bei Neubauten sollte der Passivhaus-Standard oder der Standard KfW-Effizienzhaus 40 angestrebt werden. Bei der Sanierung von Bestandsgebäuden gilt der Grundsatz „so gut wie möglich“* Großklos, M.; Bischof, J.; Hörner, M. und Müller, A. (2021): Überlegungen zur Klimaneutralität bei Gebäuden. Institut Wohnen und Umwelt GmbH, Darmstadt. .

Nutzung erneuerbarer Energiequellen

Zur Deckung des nicht vermeidbaren Energiebedarfs sollten alle geeigneten Gebäudeflächen (z. B. Fassaden, Dächer) zur Gewinnung von Solarenergie, insbesondere durch Photovoltaik, genutzt werden. Im Winter reicht die Sonne in Deutschland allerdings nicht aus und Biomasse steht nur begrenzt zur Verfügung. Deshalb spielt die Windkraft eine bedeutende Rolle für die Beheizung von Gebäuden. Wärmepumpen können in diesem Zusammenhang eine effiziente Nutzung des erzeugten Stroms leisten. Damit die Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen werden können, sind thermische Energiespeicher erforderlich. An dieser Stelle spielen Wärmenetze im dicht bebauten Bestand eine wichtige Rolle* Großklos, M.; Bischof, J.; Hörner, M. und Müller, A. (2021): Überlegungen zur Klimaneutralität bei Gebäuden. Institut Wohnen und Umwelt GmbH, Darmstadt. . Darüber hinaus können intelligent betriebene dezentrale Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen mit klimafreundlichen Gasen den Strombedarf der Haushalte und Wärmepumpen senken sowie das Netz entlasten* Schölzel, J. D. und Streblow, R. (2022): Eine nachhaltige Wärmewende mit dezentraler KWK und klimafreundlichen Gasen - Ein nachhaltiger Wärmesektor - Teil 3. RWTH Aachen University, E.ON Energieforschungszentrum, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik, Bonn, (abgerufen am: 07.06.2022). .

Wassermanagement

Wenn möglichst wenig verunreinigtes Abwasser abgegeben wird, kann die direkte Umwelt geschont werden. Außerdem werden Klärwerke entlastet. Diese benötigen für die Reinigung des Abwassers Energie und Hilfsstoffe, was wiederum zu Emissionen führt. Die Berliner Wasserbetriebe benötigten beispielsweise im Jahr 2019 etwa 311 Gigawattstunden Strom. Das entspricht dem Bedarf an Haushaltsstrom in einer Stadt mit 300.000 Einwohnerinnen und Einwohnern* Ingenieurbüro Nolde & Partner (2021): Dezentrale Wärmerückgewinnung aus Grauwasser - Erprobung, Optimierung und Monitoring verschiedener Technologien an unterschiedlichen Standorten - Abschlussbericht, Berlin, (abgerufen am: 07.06.2022). .

Dem Management von Wasser wird mit fortschreitendem Klimawandel ein immer höherer Stellenwert zugesprochen. Untersuchungen zeigen, dass zukünftig längere Trocken- und Hitzeperioden auftreten werden. Um extremen Temperaturen bzw. dem Wärmeinseleffekt entgegenzuwirken, sollen Städte zunehmend begrünt werden* Reusswig, F.; Becker, C.; Lass, W.; Haag, L.; Hirschfeld, J.; Knorr, A.; Lüdeke, M.; Neuhaus, A.; Pankoke, C.; Rupp, J.; Walther, C.; Walz, S.; Weyer, G. und Wiesemann, E. (2016): Anpassung an die Folgen des Klimawandels in Berlin (AFOK) - Klimaschutz Teilkonzept Zusammenfassung, Potsdam, Berlin. . Dafür ist vor allem in den Trockenperioden zusätzliches Wasser notwendig. Kommt hierfür Grauwasser (leicht verschmutztes Abwasser) zum Einsatz, werden Trinkwasserreserven geschont. Das Grauwasser muss für diesen Zweck getrennt vom Schwarzwasser (Abwasser mit fäkalen Feststoffen) erfasst und zu Betriebswasser aufbereitet werden. Dadurch ist ebenfalls die Nutzung von warmem Grauwasser als Energiequelle möglich, denn die darin enthaltene Energie kann über Wärmetauscher zurückgewonnen und zur Vorerwärmung von Trinkwasser genutzt werden* Ingenieurbüro Nolde & Partner (2021): Dezentrale Wärmerückgewinnung aus Grauwasser - Erprobung, Optimierung und Monitoring verschiedener Technologien an unterschiedlichen Standorten - Abschlussbericht, Berlin, (abgerufen am: 07.06.2022). .

Substitution der Emissionen

Die nicht-vermeidbaren Treibhausgasemissionen, die z. B. durch den Einsatz energieintensiver Baustoffe wie Beton und Stahl entstehen, können u. a. durch den Erwerb von Emissionszertifikaten* Umweltbundesamt (2021): Der Europäische Emissionshandel (online). Umweltbundesamt (UBA), (abgerufen am: 29.06.2022). oder Carbon-Capture-Verfahren ausgeglichen werden. Eine vielversprechende Methode ist beispielweise die beschleunigte Karbonatisierung von Beton, wodurch CO2 gebunden wird. Dabei kann frischer Beton als auch Betonbruch zum Einsatz kommen. Eine Studie dazu* Ali Abdelshafy und Grit Walther (2022): Coupling carbon capture and utilization with the construction industry: Opportunities in Western Germany. In: Journal of CO2 Utilization, 57, 101866. ISSN 2212-9820. doi:10.1016/j.jcou.2021.101866. ergab für das Land Nordrhein-Westfalen eine potenzielle Bindungskapazität von jährlich einer Megatonne CO2.

Minimierung der grauen Emissionen

Graue Emissionen werden bei einem Neubau maßgeblich durch das Tragwerk verursacht. Um diese zu minimieren, sollten nach Elbers* Elbers, U. (2022): Ressourcenschonendes Bauen – Wege und Strategien der Tragwerksplanung. In: Bautechnik, 99(1), 57-64. ISSN 0932-8351. doi:10.1002/bate.202100114. drei Strategien verfolgt werden.

1. Bestand erhalten

Die Umnutzung des Gebäudebestands und die Wiederverwendung von verbauten Materialien sparen im Vergleich zum Abriss und Neubau den größten Anteil an Ressourcen bzw. grauen Emissionen.

2. Optimierung von Tragwerk und Material

Neu hergestellte Bauteile und Tragwerke sollten stets optimiert, d. h. mit möglichst wenig Materialeinsatz umgesetzt werden. Deshalb gilt es, Lastannahmen realistisch zu wählen. Deckenplatten verursachen prozentual die meisten CO2-Emissionen im Tragwerk (etwa 60 Prozent). Alternativ zur klassischen Flachdecke aus Stahlbeton können ressourceneffizientere Deckensysteme genutzt werden, wie beispielsweise Holz-Beton-Verbunddecken* Hoffmann, L.; Heiden, B. und Holschemacher, K. (2021): Zum ökobilanziellen Vergleich auf Bauteilebene. In: Bautechnik, 98(4), 277-284. ISSN 0932-8351. doi:10.1002/bate.202000087. . Kleine Stützenraster haben darüber hinaus ebenso eine positive Auswirkung auf die CO2-Bilanz.

Die stärkere Nutzung von Holz kann ebenfalls dazu beitragen, graue Emissionen zu reduzieren. Wichtig ist es, dabei auf die Zertifizierung (z. B. FSC/PEFC-Label) zu achten. Wenn sichergestellt ist, dass mindestens gleich viel Holz nachwächst, wie geschlagen wird, kann die langjährige Nutzung von Holz in Gebäuden zu einer CO2-Reduktion beitragen. Dies gilt auch für andere nachwachsende kohlenstoffbasierte Bauprodukte, wie z. B. Hanf und Stroh.

3. Kreislaufgerechtes Bauen

Ein langlebiges und adaptierbares Tragwerk kann über viele Generationen erhalten bleiben. Die Voraussetzung dafür ist, dass die Bauprodukte, die eine geringe Lebensdauer aufweisen (z. B. Fassadenelemente oder die Gebäudetechnik) zerstörungsfrei ausgetauscht werden können. Folgen diese Produkte dem Cradle-to-Cradle-Prinzip, können diese Produkte wiederverwendet oder hochwertig rezykliert werden.   

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Publikationen zum Thema „Ressourcenverbrauch im Bauwesen“

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Nachhaltiges Bauen – Ein Mehrwert für kleine und mittlere Unternehmen (KMU)

Planen Betriebe nachhaltig zu bauen, können sie von einer längeren Lebensdauer ihres Gebäudes und langfristig von reduzierten Kosten profitieren. Das VDI ZRE informiert in dieser Broschüre KMU rund um das Thema nachhaltiges Bauen und stellt Umsetzungsbeispiele aus der Praxis vor.

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Ressourceneffizienz im Bauwesen – Von der Planung bis zum Bauwerk

Die Broschüre gibt einen Überblick über die Definition der Ressourceneffizienz und Möglichkeiten, Ressourceneffizienzaspekte von der Planung bis zur Bauausführung zu integrieren. Sie enthält weiterführende Informationen und hilfreiche Werkzeuge sowie Praxisbeispiele.

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