WAS IST EIN NULLEMISSIONSGEBÄUDE?

Was genau ein Nullemissionsgebäude kennzeichnet, ist bisher nicht einheitlich definiert. Es existieren jedoch erste Ansätze dazu. Seinem Wortlaut nach dürfte ein Nullemissionsgebäude keinerlei Emissionen aufweisen: weder Abgase, Abwässer und feste Abfälle noch Lärm- und Lichtemissionen. Ein derart hoher Anspruch ist eher als Vision denn als baldige Realität zu verstehen.

Um sich dieser Vision anzunähern, ist ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich. Dafür wäre es sinnvoll, den gesamten Lebensweg (von der „Wiege“ bis zur „Bahre“) eines Gebäudes zu berücksichtigen. Dazu gehören unter anderem auch die Herstellung der Baustoffe sowie deren Entsorgung. Vorhandene Konzepte, die den Gedanken des Nullemissionsgebäudes aufgreifen, beziehen zumeist nur die Nutzungsphase in die Schadstoffbilanz mit ein (vgl. Tabelle 1: Konzepte zum innovativen und umweltschonenden Bauen).

Gelegentlich wird unter einem Nullemissionsgebäude ein sogenanntes Null­­­­­­­-energiegebäude verstanden. Damit ist ein Gebäude gemeint, das in der Jahresenergiebilanz keinen Überschuss an externen Bezügen aufweist [2, S. 1]. Damit bleiben nur direkte Solarenergie, Windenergie, Umweltwärme und Geo­thermie als mögliche Energiequellen. Die Energie zur Versorgung des Gebäudes kann dabei von technischen Anlagen generiert werden, die direkt zum Gebäude gehören, oder auch von außerhalb des Grundstücks in das Gebäude geliefert werden (vgl. Abbildung 1).

Abb.1: Möglichkeiten des Energiebezugs aus regenerativen Quellen

Die meisten Ansätze zur Beschreibung von Nullemissionsgebäuden haben gemeinsam, dass der Energiebedarf des Gebäudes mindestens annähernd zu 100 Prozent aus regenerativen Quellen gedeckt werden sollte. [3]

Sowohl beim Nullemissions- als auch beim Nullenergiegebäude ist entscheidend, dass die Energiebilanz im Betriebsjahr ausgeglichen ist. So kann im Winter durchaus Energie aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz bezogen werden, wenn dies im Sommer durch Energiegewinne kompensiert wird.

Ein weiterer Schritt in Richtung Nullemissionsgebäude ist das Niedrigst­energiegebäude. Gemäß der Richtlinie 2010/31/EU ist ein Niedrigstenergiegebäude „ein Gebäude, das eine sehr hohe, nach Anhang I bestimmte Gesamtenergieeffizienz aufweist. Der fast bei Null liegende oder sehr geringe Energiebedarf sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen — einschließlich Energie aus erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird — gedeckt werden.“ [4]

Als Emissionen werden im Gebäudebereich oftmals lediglich klimaschädliche Gase erfasst, die bei der Umwandlung von konventionellen Energieträgern wie Kohle und Öl ausgestoßen werden. Bei umfänglicherer Definition von Emissionen in die Umwelt (bspw. nach BImSchG - Bundes-Immissionsschutzgesetz) sollten konsequenterweise alle verunreinigenden Stoffe und schädlichen Energien, die vom Gebäude ausgehen, betrachtet werden: also auch Schmutzwasser, Abfälle, Lärm und alle weiteren potenziell umweltschädlichen Einflüsse.

Abb. 4: Mögliche Formen von Emissionen

Weitere Konzepte zum innovativen und umweltschonenden Bauen, die in Deutschland verbreitet sind, werden in der folgenden Tabelle kurz vorgestellt.

Tabelle 1: Konzepte zum innovativen und umweltschonenden Bauen

WELCHE VORTEILE BRINGT EIN NULLEMISSIONSGEBÄUDE FÜR DEN NUTZER?

Das Nullemissionsgebäude oder ähnliche Gebäudekonzepte werden mit großer Wahrscheinlichkeit zukünftig zum Standard, um die Vorgaben sowohl auf europäischer Ebene (Energy Performance of Buildings Directive) als auch auf Bundesebene (Klimaneutrale Gebäude) erfüllen zu können. Das Europäische Parlament und der Rat haben in der Richtlinie 2010/31/EU beschlossen, dass bis Ende 2020 alle Neubauten der Mitgliedsstaaten als Niedrigstenergiegebäude ausgeführt werden müssen. Die Bundesregierung hat sich außerdem einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand bis 2050 als Ziel gesetzt. Darunter zählen Gebäude, die einen sehr geringen Energiebedarf aufweisen und diesen überwiegend durch erneuerbare Energien decken. [10]

Schon jetzt die zukünftig geforderten Standards zu erfüllen oder sogar zu übersteigen, bietet den Vorteil, mehr Gestaltungsspielraum zu haben und nicht im Nachhinein auf hohe regulatorische Anforderungen reagieren zu müssen. Zudem resultiert eine gesteigerte Eigenversorgung des Gebäudes mit regenerativen Energien in einer geringeren Abhängigkeit von steigenden und kaum kalkulierbaren Energie- und Rohstoffpreisen. Auch sind bei Niedrigstenergie- und Nullemissionsgebäuden die Betriebskosten, gegenüber geringwertigeren Gebäudestandards, zumeist niedriger. Dies kann sich auf lange Sicht bezahlt machen, ganz besonders bei steigenden Preisen für Strom und fossile Energieträger. Für Hocheffizienzprojekte im Gebäudebereich sind zudem attraktive Fördermöglichkeiten von Bund, Ländern sowie weiteren Institutionen (beispielsweise Banken) erhältlich (siehe dazu auch: https://www.deutschland-machts-effizient.de).

In diesem Bereich eine Vorreiterrolle einzunehmen, lohnt sich auch deshalb, weil das Unternehmen dadurch einen Imagegewinn erzielt. Ressourcenschonende Gebäude erhalten Zertifikate, die von der Unternehmenskommunikation genutzt werden können und das Ansehen in der Öffentlichkeit und bei Kunden steigern.

Abb. 2: Vorteile eines Nullemissionsgebäudes für den Nutzer

MAßNAHMEN IN RICHTUNG NULLEMISSION IM GEBÄUDEBEREICH

Die drei folgenden Mechanismen sind zur Realisierung von Gebäuden in Richtung Nullemissionsgebäude von entscheidender Bedeutung: Verminderung von Ressourcenverbrauch, Substitution von fossilen durch regenerative Energiequellen und Kompensation von Treibhausgas-Emissionen [11].

Abb. 3: Maßnahmen in Richtung Nullemissionsgebäude

1 - Verminderung von Ressourcenverbrauch

Um die Ressourceneffizienz eines Gebäudes zu steigern und so seine Emissionen zu reduzieren, ist es von großer Bedeutung, den Energiebedarf zu verringern.

Ein möglicher Ansatzpunkt ist die Passivhaus-Bauweise. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf einer hochwärmegedämmten, wärmebrückenarmen und sehr luftdichten Gebäudehülle, um Transmissions- und Lüftungswärmeverluste möglichst gering zu halten. Unterstützt wird dies durch eine möglichst kompakte Bauweise mit einem niedrigen Verhältnis von Gebäudehüllfläche zu beheiztem Volumen. Solare Wärmeeinträge durch intelligente Integration von Fensterflächen und Speichermassen sowie technische Anlagen zur regenerativen Nutzung von Wärme verringern den benötigten Bedarf an fossilen Wärmequellen zusätzlich. Hierbei spielen vor allem Solarthermie-Kollektoren, Erdwärmesonden und Wärmepumpen eine entscheidende Rolle.

Weitere Einsparungen sind durch moderne, energiesparende LED-Beleuchtung sowie eine effiziente Anlagentechnik (beispielsweise dichtheitsgeprüfte Druckluftsysteme, Frequenzumrichter, erneuerte Pumpen u. ä.) erzielbar. Durch Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen kann der Energiebedarf zur Lufterwärmung um bis zu 80 % reduziert werden. Muss das Gebäude gekühlt werden, können passive Kühlsysteme wie Nachtlüftung und die Ausnutzung des Kamineffekts  durch eine  entsprechende Bauweise dazu beitragen, den Energiebedarf zu reduzieren.

Zur Realisierung von Nullemissionsgebäuden im eigentlichen Sinne spielt zusätzlich das Wassermanagement eine Rolle. Indem möglichst wenig verunreinigtes Abwasser abgegeben wird, werden die direkte Umwelt geschont und Klärwerke entlastet. Da letztere für die Reinigung des Abwassers Energie und Hilfsstoffe benötigen, führt selbst „harmloses“ Grau- und Schwarzwasser, je nach Betrieb der Kläranlage, letzten Endes zu schädlichen Emissionen. Regenwasser kann zusätzlich aufgefangen und beispielsweise für Toilettenspülungen genutzt anstatt in die Kanalisation geleitet zu werden. Gereinigtes Regenwasser kann auch in Anlagen mit höheren Ansprüchen an die Wasserqualität genutzt werden.

Auch feste Abfälle sollten im Rahmen des Nullemissionsgebäudes möglichst vermieden werden. Beispielsweise erzeugt ein Gebäude nach dem Triple-Zero-Standard bei Um- oder Abbau keinerlei Abfall, da sämtliche Komponenten rezykliert werden können. Eine Deponierung oder Verbrennung von ehemaligen Bauteilen ist nicht erforderlich. Weiterhin erfordert dieser Standard, dass das Grundstück vollständig renaturiert werden kann, ohne schädliche Rückstände zu hinterlassen. [9]

Dem Einsparpotenzial sind jedoch auch Grenzen gesetzt. So lassen sich beispielsweise weder Verluste bei Wärmeerzeugung und –verteilung, noch  der Strombedarf für Anlagentechnik (Lüftungsanlagen, Kompressoren, Pumpen, u. a.) vollständig vermeiden. Damit dennoch Klimaneutralität erreicht werden kann, sind der Einsatz von regenerativen Energien und Kompensationsmaßnahmen zum Ausgleich der Emissionen notwendig.

2 - Nutzung erneuerbarer Energien

Um ein klimaneutrales Gebäude realisieren zu können, ist es unerlässlich,  fossile Energieträger durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Zu beachten ist allerdings, dass auch regenerative Energiesysteme nicht unendlich nutzbar sind. Zum einen sind der Nutzung technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt, zum anderen können auch durch erneuerbare Energien schädliche Umwelteinflüsse entstehen [11]. Die Umweltwirkungen der angestrebten Energiesysteme sollten daher im Voraus detailliert recherchiert und mit anderen Technologien verglichen werden.

Strom

Für die gebäudeintegrierte Stromerzeugung stellen Photovoltaikanlagen (PV) eine praktikable und bereits bewährte technische Lösung dar. Eine Großzahl der Nullenergieprojekte greift auf diese Technologie zurück, auch um damit die Jahresprimärenergiebilanz auszugleichen. Ab einer Gebäudehöhe von mehr als drei Vollgeschossen sind Nullenergiegebäude jedoch selten vorzufinden [1]. Mit steigender Nutzfläche wird es bei gleichbleibender Dachfläche im Allgemeinen zunehmend schwieriger, den Energiebedarf des Gebäudes allein durch Photovoltaikanlagen zu decken. Ist die für PV nutzbare Dachfläche im Verhältnis zur Gebäudenutzfläche und dem Strombedarf zu gering, können Blockheizkraftwerke, Windkraftanlagen oder der Einkauf von Ökostrom sinnvolle Ergänzungen darstellen.

Wärme

Bei der Wärmeerzeugung ist die Wahl des Energieträgers zur Minderung von Emissionen von entscheidender Bedeutung. Die einzelnen Energieträger haben dabei jeweils unterschiedliche Primärenergiefaktoren. Wird beispielsweise ein Brennwertkessel genutzt, kann durch die Verwendung von Biomasse der Primärenergieverbrauch gegenüber fossilen Brennstoffen erheblich gesenkt werden. [1]

Bei dem sogenannten „Nur-Strom-Gebäude“ liefern Wärmepumpen in Kombination mit PV-Anlagen die nötige Wärmemenge. Sowohl Gasanschluss als auch Anlieferungen von Biomasse sind dadurch nicht mehr  erforderlich.  Auch auf Lagerflächen für Brennstoffe kann verzichtet werden. Die Nutzung von Wärmepumpensystemen ist besonders für kleinere Bildungs- und Bürogebäude attraktiv, da die durchschnittliche thermische Leistung solcher Anlagen mit ca. 30 Wth/m2NGF deutlich unter der von anderen Wärmeversorgungssystemen liegt. [1]

Weist das Gebäude einen höheren Wärmeenergiebedarf auf, ist Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit Biomasse als Energieträger eine weitere Möglichkeit der emissionsarmen Wärmeerzeugung. Zudem bieten diese Anlagen zumeist ebenfalls den Vorteil eines geringen Primärenergieverbrauchs. Der vorwiegend in der Heizperiode erzeugte Strom kann dem Gebäude in dessen Energiebilanz gutgeschrieben werden. [1]

Bei Projekten zu Nullenergiegebäuden kommen häufig auch Solarthermieanlagen zum Einsatz. Die solar erzeugte Wärme wird dann als Energielieferant für Wärmepumpen genutzt, in einem Wärmespeicher bei Bedarf vorgehalten oder in Nahwärmenetze eingespeist. Letzteres kann ebenfalls Bezüge aus dem Energienetz in der Energiebilanz ausgleichen. Eine Integration von Solarthermieanlagen in die Fassade ist aufgrund der niedrigen Sonnenstände im Winter von Vorteil. [1]

3 - Kompensation (Ausgleichsmaßnahmen)

Sind die Maßnahmen der Einsparung, der Effizienz und der Substitution ausgeschöpft (technisch nicht mehr möglich oder wirtschaftlich unverhältnismäßig), ist es möglich, durch Kompensationsmaßnahmen die restlichen Emissionen auszugleichen und damit - wie es in diesem Zusammenhang oft bezeichnet wird -  klimaneutral zu werden. Diese Kompensation erfolgt durch freiwillig erworbene Emissionszertifikate. [11, S. 2]

Ein Emissionszertifikat bestätigt die an anderer Stelle durch ein Klimaschutzprojekt eingesparten Emissionen. Der Inhaber eines solchen Zertifikates kann das Recht darauf veräußern, sodass ein anderer seine unvermeidbaren Emissionen ausgleichen kann. Die zu Grunde liegenden Klimaschutzprojekte der Zertifikate bestehen aus Maßnahmen zur Vermeidung von Emissionen (z. B. Bau eines Windparks) oder aus Maßnahmen zur Bindung von Kohlendioxid (z. B. Aufforstung). Letzteres ist jedoch umstritten, da unter anderem die Dauerhaftigkeit der Projekte oft nicht garantiert werden kann. [12, S. 15]

Um die tatsächliche und  nachhaltige Vermeidung von Emissionen eines Projekts nachweisen zu können, werden strenge Anforderungen gestellt und in verschiedenen Standards festgehalten. Beispielsweise gibt es die Standards der Vorgaben des Kyoto-Protokolls, die nach den Anforderungen des CDM (Clean Development Mechanism) und der JI (Joint Implementation) verifiziert sind. Solche Zertifikate werden „Verified Emission Reductions (VER)“ genannt. Noch strenger  ist der Gold Standard. Als Basis der Validierung gelten ebenfalls die Anforderungen des Kyoto-Protokolls. Es werden aber nur Projekte der erneuerbaren Energien und der Energieeffizienz validiert und zusätzlich höhere Anforderungen an die Nachhaltigkeit der Projekte gestellt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Maßnahmen zur Kompensation nur genutzt werden sollten, wenn die Möglichkeiten der Einsparung, der Effizienz und der Substitution bereits ausgeschöpft sind [10, S. 3]. So soll vermieden werden, dass der Grundsatz der Nachhaltigkeit verletzt wird und ein „Ablasshandel“ stattfindet. [12, S. 6]

BEISPIELE FÜR PROJEKTE IN RICHTUNG NULLEMISSIONSGEBÄUDE

1   CitrinSolar GmbH

Das mittelständische Unternehmen CitrinSolar GmbH produziert seit 2002 Solarkollektoren und Speichersysteme in Oberbayern. Der Neubau der Produktionshalle ist durch ein ganzheitliches Vorgehen aus Energieeinsparung und Integration von erneuerbaren Energien zu einem guten Beispiel für eine ökologische Produktionshalle geworden. [13]

Weitere Informationen zu diesem Beispiel finden Sie unter folgendem Link: Beispiel: CitrinSolar GmbH Produktionshalle

2    SOLVIS GmbH

Das Unternehmen Solvis GmbH hat im Norden Braunschweigs ein Produktions- und Verwaltungsgebäude errichtet, welches vollkommen klimaneutral betrieben werden kann. Der Energiebedarf für Gebäude und Produktion wird zu 100 Prozent durch Eigenerzeugung aus regenerativen Quellen gedeckt. Bei der Gebäudeplanung und –umsetzung wurde zudem auf größtmögliche Energieeffizienz gesetzt. [14]

Weitere Informationen zu diesem Beispiel finden Sie unter folgendem Link: Beispiel: Nachhaltige Nullemissionsfabrik

©SOLVIS GmbH - Nachhaltige Nullemmissionsfabrik

Literaturverzeichnis

[1]             Musall, E. und Voss, Karsten und Stahl, Wilhelm (2015): Null- und Plusenergiegebäude. Rahmenbedingungen, Bilanzierung und Planungsansätze [online]. Eggenstein-Leopoldshafen. BINE Themeninfo II [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: http://​www.bine.info​/publikationen/​themeninfos/​publikation/​null-​und-​plusenergiegebaeude

[2]             Schmidt, M. (2013): Auf dem Weg zum Nullemissionsgebäude. Grundlagen, Lösungsansätze, Beispiele. Wiesbaden: Springer Fachmedien. ISBN 978-3-8348-1746-4.

[3]             solares bauen Ingenieurgesellschaft für Energieplanung GmbH (2019): Gebäudestandards [online]. Null-Emissions-Gebäude / Null-Energie-Gebäude [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: http://​www.solares-bauen.de​/​technik/​gebaeudestandards/​

[4]             Europäisches Parlament und Europäischer Rat (2010): Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden [online] [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN-DE/ALL/?uri=CELEX:32010L0031&fromTab=ALL&from=EN

[5]             Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (2019): Effizienzhaus Plus [online]. Bundesmodellvorhaben Effizienzhaus Plus informiert über das Bauen der Zukunft [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: https://www.bmi.bund.de/DE/themen/bauen-wohnen/bauen/energieeffizientes-bauen-sanieren/effizienzhaus-plus/effizienzhaus-plus-node.html

[6]             Deutsche Energie-Agentur GmbH (2015): Bericht zum dena-Modellvorhaben „Auf dem Weg zum EffizienzhausPlus“ [online], 4. Juli 2019, 12:00, verfügbar unter: https://​www.dena.de​/​newsroom/​publikationsdetailansicht/​pub/​bericht-​zum-​dena-​modellvorhaben-​auf-​dem-​weg-​zum-​effizienzhausplus/

[7]             Rolf Disch (o. J.): Plusenergiehaus [online], verfügbar unter: http://www.rolfdisch.de/wp-content/uploads/BROSCHÜRE_WOHNMODUL_2.-VERSION.pdf

[8]             solares bauen Ingenieurgesellschaft für Energieplanung GmbH: Zero Haus [online]. Anforderungen [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: http://​www.zero-haus.de​/​anforderungen.html

[9]             Werner Sobek Group GmbH: Triple Zero [online] [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: https://www.wernersobek.de/firma/triple-zero/

[10]             Bundesregierung (2010): Energiekonzept für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung [online], verfügbar unter: https://www.bundesregierung.de/ContentArchiv/DE/Archiv17/_Anlagen/2012/02/energiekonzept-final.pdf

[11]          Großklos, M. und Hörner, M. und Diefenbach, N. (2009): Energieeffizient, klimaneutral oder nachhaltig? [online]. Das Null-Emissions-Passivhaus am Beispiel der Rotlintstraße in Frankfurt [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: https://​www.iwu.de​/​fileadmin/​user_​upload/​dateien/​energie/​klima_​altbau/​Null-​Emissions-​Haus_​PH-​Tagung_​2009.pdf

[12]        Deutsche Emissionshandelsstelle (DEHSt) im Umweltbundesamt (2008): Leitfaden zur freiwilligen Kompensation von Treibhausgasemissionen [online], 2008, verfügbar unter: https://www.dehst.de/SharedDocs/downloads/DE/projektmechanismen/Leitfaden-freiwillige-Kompensation.html

[13]          BfC – Das Redaktionsbüro GmbH (2010): Plus-Energiehalle für die Produktion [online]. 500.000 kWh pro Jahr eingespart. CitrinSolar in Moosburg [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter:www.waschzettel.de/mime/28992D1275978169.pdf

[14]          Jäger, H. (2019): Nachhaltige Nullemissionsfabrik [online] [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: https://​www.ressource-deutschland.de​/​instrumente/​informationsdatenbank/​wissen/​projekt/​?​tx_zresearch_pi1%5Bid%5D=​7826&​tx_zresearch_pi1%5Baction%5D=​profileProject&​tx_zresearch_pi1%5Bcontroller%5D=​Search&​cHash=​25d83e5538f2b37375878fbfa7cd6094

[15]          Jäger, H. (2010): Von der Nullemissionsfabrik zur Sonnenfabrik [online] [abgerufen am:4. Juli 2019], verfügbar unter: http://www.solarthermietechnologie.de/fileadmin/img/Konferenz_2/konferenz_praes_27/03b_jaeger_solvis_anw_2r_small.pdf


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