CO₂-neutrale Gebäude nur mit Materialwende

Gundlach-Bau

Die gute Nachricht zuerst: Wohngebäude nach dem Standard „Effizienzhaus Plus“ haben sich in der nunmehr zehnjährigen Testphase bewährt. Wissenschaftlich validiert läutet dieser energetisch optimierte Gebäudestandard das Zeitalter der positiven Energiebilanz im Gebäudebereich ein.

Sofern bei Planung, Bauausführung, den gebäudetechnischen Anlagen und beim Nutzer bzw. Bewohner die besonders hohen Anforderungen eines Effizienzhauses eingehalten werden, produzieren solche Häuser mehr Energie als sie selbst verbrauchen. Im Idealfall liefern sie noch genügend Strom für die Beladung von ein bis zwei Elektrofahrzeugen.

Die schlechte Nachricht: solche Neubauten tragen – gesamthaft gesehen – nichts zum Klimaschutz bei. Die Energiebilanz der vergleichsweise wenigen Neubauten spielt in der energetischen Gesamtbetrachtung des Gebäudebestands in Deutschland keine Rolle.

Mehr noch: Bilanziert man die graue Energie der Baustoffe, der Anlagentechnik, des Erhaltungsaufwands und des Rückbaus nach Ende des Lebenszyklus in die Gesamtemissionsbilanz eines Gebäudes mit ein, dann ist dem Klima durch den Zubau von neuen Hocheffizienzhäusern nicht geholfen, auch wenn sie ihren Strom selbst produzieren.

Nachdrücklich wurde auf der Veranstaltung deshalb für eine forcierte energetische Sanierung des Gebäudebestandes plädiert, allerdings unter Einbeziehung einer ressourcenschonenden Vorgehensweise.

Entsorgungskosten bereits beim Gebäudebezug hinterlegen

Nikolas Klostermann

Prof. Dr. Werner Sobek, einer der Initiatoren der Bewegung „Effizienzhaus Plus“ (Bild 2) sieht die Gebäudesanierung weniger unter Energieaspekten, sondern als ein Emissions- und Ressourcen-Verfügbarkeitsproblem. Ein Beispiel endlicher Ressourcen ist der weltweite Mangel an Sand für die Bauindustrie.

Wichtig seien exaktere Sprachregelungen rund um die Bilanzierung von Energieverbräuchen sowie neue Ansätze hinsichtlich der Energieeffizienz. So führe die reine Orientierung an der Gebäudeenergieeffizienz im Hinblick auf den Klimaschutz in die falsche Richtung.

Vielmehr gelte es, die gesamte Produktionskette von Bau- und Ausbaustoffen auf ihren Verbrauch an grauer Energie und ihre Recyclingtauglichkeit zu untersuchen und zu bilanzieren.

Langfristiges Ziel müsse es sein, dass bei Herstellung und Rückbau eines Gebäudes nur noch recyclingfähige Materialien anfallen. Dazu ist eine lückenlose Dokumentation der verwendeten Materialien anhand von Materialkatastern notwendig. Vorbild sei die Schweizer Baubranche, die heute bereits 80 % des Abbruchmaterials als Rezyklate wieder dem Bauprozess zuführe.

Als zusätzliche Motivation für recyclinggerechtes Bauen schlägt Sobek vor, dass Bauherren und Investoren vor dem Bezug eines Gebäudes die voraussichtlichen Entsorgungskosten hinterlegen müssten.

Sobek sprach sich außerdem für ein grundsätzliches Verbot aller Verbrennungsprozesse aus, selbst wenn die Brennstoffe aus nachhaltiger Produktion stammen. Er begründet dies damit, dass auch CO₂-neutrale Brennstoffe klimaschädliche Emissionen erzeugen.

Es fehlt an Mut und Wissen

Auch Prof. Dr. Norbert Fisch ist der Auffassung, dass die Zeit reif ist, Gebäude so zu bauen, dass sie mindestens ihren eigenen Strom produzieren: „Wir wissen aus dem Modellvorhaben Effizienzhaus Plus, dass sich dieses Konzept bewährt hat.“ Dazu zählt Fisch den Standard „KfW 55+“, dessen Maßgabe völlig ausreiche. Aufwendige Passivhaus-Hüllen werden nicht gebraucht, so Fisch.

Ebenso müssten Solarthermieanlagen infrage gestellt werden. Bei wirtschaftlichen Vergleichsrechnungen zwischen KfW-55+-Gebäuden mit Erdgasheizung und Solarthermie und KfW-55+-Gebäuden mit Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage sei die Wärmepumpen-Photovoltaik-Lösung eindeutig im Vorteil, da Solarthermieanlagen inzwischen rund 30 bis 50 % teurer als PV-Anlagen gleicher Leistung seien. Fisch: „Die Wärmepumpe ist in einem dekarbonisierten Stromnetz eindeutig das Heizgerät der Zukunft.“

Architekten Schmidt-Schicketanz und Partner GmbH

Ab 2030 könne man davon ausgehen, dass die Elektrodirektheizung bei genauer Bilanzierung der Emissionen eines KfW-55+-Gebäudes besser als eine Gas-Heizung abschneidet.

Von energieautarken Gebäuden, sei es mittels PV-Strom oder Erdgas-BHKW, rät Fisch ab. Solche Lösungen seien nicht bezahlbar oder allenfalls für Sonderanwendungen geeignet. BHKW würden sich wegen der stetigen Dekarbonisierung der Stromversorgung über den Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg von Jahr zu Jahr schlechter rechnen und deshalb kaum mehr lohnen.

Stadtquartiere solarisieren und mit
Überschüssen Wasserstoff erzeugen

Eine wichtige Rolle zur Emissionsminderung sieht Fisch in der Solarisierung bestehender Stadtquartiere, da hier der erzeugte Strom über kurze Wege verteilt und gleichzeitig das Leitungsnetz entlastet werde. Langfristig sei vorstellbar, dass überschüssiger PV-Strom innerhalb des Quartiers in Wasserstoff umgewandelt und die bei der Elektrolyse anfallende Abwärme über ein Nahwärmenetz genutzt werde. Der gewonnene Wasserstoff sollte bevorzugt in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden.

Eine der wichtigsten Maßnahmen zu mehr Transparenz über die tatsächliche CO₂-Belastung eines Gebäudes sieht Fisch in der zeitnahen Umstellung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) auf die Bilanzierung der CO₂-Emissionen von Bau- und Ausbaustoffen sowie der Endenergie.

Erst durch die Erweiterung des Bilanzrahmens werde transparent, dass der Wettlauf um das energieeffizienteste Gebäude im Hinblick auf den noch unsanierten Gebäudebestand keine Rolle spielt. Viel wichtiger sei es, die graue Energie beim Bau von Gebäuden bzw. deren Sanierung mit zu bilanzieren und möglichst nur Baustoffe zu verwenden, die sich mit wenig Energieaufwand rezyklieren lassen (Bild 1 und 3).

Um die im Klimaschutzplan festgelegten Klimaziele im Gebäudebereich zu erreichen, plädiert Fisch zusätzlich für ein Gebäude-CO₂-Label und einen Gebäude-TÜV im Fünf-Jahresrhythmus. Außerdem müssten realisierte CO₂-Einsparungen belohnt bzw. gefördert werden. Es sei auch eine höhere CO₂-Bepreisung notwendig, um die Gebäudesanierung voranzutreiben.

Rohstoffwende voll im Gange

Während die Energiewende bisweilen stockt, ist die Rohstoffwende in der Bau- und Ausbaubranche zumindest in Teilbereichen schon voll im Gang. Neben der Würdigung der Erfolge des Effizienzhaus-Plus-Programms war dies das wichtigste Thema der Veranstaltung.

Empa Pictures / Roman Keller

Künftig gelte es, die Treibhausgasrelevanz von Bau- und Ausbaustoffen, sprich die teilweise enormen Mengen an grauer Energie zur Herstellung und zur Entsorgung in den Optimierungsprozess mit einzubeziehen, so der überraschend einheitliche Tenor der Veranstaltung.

Ziel ist die Auswahl von Materialien, die mit möglichst wenig grauer Energie hergestellt werden können und zugleich eine hohe Recyclingfähigkeit aufweisen. Treibende Kraft dieser Entwicklung ist der EU-Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft, der im Rahmen des Europäischen Green Deal aufgestellt wurde. Demnach soll die Europäische Union bis 2050 die Klimaneutralität erreichen.

Da die Baubranche als ein extrem energie- und ressourcenintensiver Wirtschaftszweig gilt, läge es nahe, die Energiewende mit der Materialwende zu verknüpfen, ergab eine digitale Umfrage bei den Teilnehmern der Veranstaltung. Mit etwa 90 % des Verbrauchs an mineralischen Rohstoffen und einem Anteil von etwa 54,7 % des deutschen Brutto-Abfallaufkommens durch Bau- und Abbruchabfällen (Stand 2018) liegt im Bauwesen ein enormes CO₂-Einsparpotenzial.

Wichtig sei auch die Verlängerung der Nutzungszeit von Gebäuden, mehr geplante Flexibilität für Umbau und Zweitnutzung sowie die Wahl von langlebigen Bau- und Ausbaumaterialien. Ziel ist eine Verlangsamung der Stoffkreisläufe und damit die Einsparung von Energie und Ressourcen.

Wichtige Weichen für das zirkuläre Bauen werden bereits in der Planung gestellt, das heißt, Gebäude und Anlagen müssten künftig so geplant und gebaut werden, dass am Nutzungsende eine sortenreine Gewinnung der Bauprodukte wirtschaftlich realisiert werden kann (Bild 4).

Megatrend Kreislaufwirtschaft

Ein überzeugendes Beispiel, wie aus Recyclingmaterial hochwertige und normungskonforme Gebäudeaufstockungen realisiert werden können, zeigte Barbara Buser vom Baubüro „in situ AG“ in Basel (Bild 5).

Für die Aufstockung „Lysbüchel“ in Basel akquirierte die Architektin innerhalb einer Woche rund 200 neuwertige und normgerechte Gratisfenster unterschiedlicher Größen von Fensterbauern, die aufgrund baulicher Änderungen als Retouren an die Hersteller zurückgingen.

Auch die Wärmedämmung der vorgefertigten Elementfassade mit den teilweise aufgedoppelten Fenstern besteht zu 100 % aus Restmaterial. Selbst die Tragkonstruktion aus Stahlelementen konnte aus Abbruchmaterial erstellt werden (Bild 6).

Martin Zeller / in situ

Martin Zeller / in situ

Zur Beschaffung von hochwertigen Recycling-Bau- und -Ausbaustoffen empfiehlt Buser eine regionale Biete-Suche-Plattform nach dem Vorbild der holländischen „Harvest Map“ (www.oogstkaart.nl) einzurichten. Wichtig sei, dass sich Spender und Empfänger frühzeitig über nutzbares Abbruch- und Recyclingmaterial verständigen (Bild 7 und 8).

Martin Zeller / in situ

Je nach Wertigkeit des Materials müsse allerdings auf die Transportkosten geachtet werden. In der Regel lohne sich nur der Transport im Umkreis von 100 km, außer es handelt sich um Stahlteile. In Deutschland bietet das Portal www.bauteilnetz.de gut erhaltene gebrauchte Bauteile an.

Prof. Dr.-Ing. Thomas Stark, Hochschule für angewandte Wissenschaften, Fachgebiet Energieeffizientes Bauen, Konstanz, sieht die Kreislaufwirtschaft nach der Energieeffizienzphase bereits als den Megatrend in der Bauwirtschaft. Auch Stark plädiert dafür, regionale Wertstoffverbände zu etablieren, mit möglichst kleinen Kreisläufen.

Wichtig sei es, eine geänderte Wertschätzung gegenüber Abbruchmaterial aufzubauen und erhaltenswerte Komponenten frühzeitig zu sichern. Der beste Beweis für die Qualität von Recyclingmaterial sind realisierte Projekte, wie beispielsweise das „Haus der 1000 Geschichten“ in Konstanz (www.bit.ly/tga1370), das zu 100 % aus Rückbauprodukten besteht.

Der tatsächliche Energieverbrauch von Gebäuden wird verschleiert

Eine neue Sichtweise auf den tatsächlichen Energieverbrauch von Gebäuden fordert auch Luisa Ropelator von Architects for Future, Bremen (www.architects4future.de). Bei genauer Bilanzierung der Stoffströme und des Aufwands an grauer Energie für die industrielle Produktion von Bau- und Ausbaumaterialien sowie der Logistik vom Hersteller zur Baustelle verbrauche die deutsche Baubranche rund 40 % der Primärenergie und produziere etwa 55 % des gesamten Abfallaufkommens.

Rein statistisch gesehen, liegt der Energieverbrauch von Gebäuden jedoch nur bei 15 % des Gesamtenergieverbrauchs, da hier nur der Energieverbrauch für den Betrieb des Gebäudes gezählt werde. Die enorme Verschwendung rund um den Bau von Gebäuden hinge unter anderem damit zusammen, dass es an ausreichendem Wissen über den tatsächlichen Energieverbrauch von Gebäuden mangelt, so Ropelator. Außerdem fehle es an Regelwerken, welche die Lebenszykluskosten eines Gebäudes in irgendeiner Weise definieren. Lediglich die Nutzungsenergie der Gebäude werde regulatorisch erfasst.

Wertschöpfungsmodelle für Recycling entwickeln

In der Praxis stellen sich unterschiedliche Fragen der Garantie und Gewährleistung von Recyclingprodukten. Laut Barbara Buser ist hier noch ein weites Feld für Vereinbarungen. Bislang müsse der Bauherr beim Bauen mit Rezyklaten selbst haften. Gegebenenfalls könnten auch spezielle Versicherungen die Haftung übernehmen. Auch ist die Branche noch stark vom persönlichen Engagement einzelner oder von Initiativgruppen geprägt.

Für Stark ist es wichtig, dass nach der Pionierphase die Baubranche selbst Wertschöpfungsmodelle entwickelt, damit Anreize für eine Kreislaufwirtschaft geschaffen werden. Das könnten auch Handwerkerzirkel sein, die das Thema Wiederverwertung gemeinsam angehen.

Ropelato hält es für wichtig, dass es auch für Baustoffe eine CO₂-Bepreisung gibt, damit künftig die tatsächlichen, sprich klimarelevanten Kosten, in die Energiebilanzierung eines Gebäudes eingehen. Dadurch werden problematische Baustoffe belastet, recyclingfähige Materialien aber entlastet. Es sei nicht mehr hinnehmbar, dass die Allgemeinheit die Kosten für den Klimaschutz bezahle.

in situ

Bauen mit CO₂-Bilanzierung

Wie sehr sich eine CO₂-Bilanz-orientierte Gebäudeplanung von einer nach Energieeffizienzkriterien geleiteten Planung unterscheidet, zeigt Stefan Oehler von Archkom, Jungenheim / Berlin. Aus seiner Sicht kommt man durch eine CO₂-Orientierung bei der Gebäudeplanung zu komplett anderen Lösungen als bei der bisherigen Energieeffizienz-Orientierung.

Das habe man auch in Brüssel und Berlin erkannt und entsprechende Änderungen bei den Verordnungen in die Wege geleitet. Im Mittelpunkt der Gebäudeplanung stehe künftig die CO₂-Bilanz des Gebäudes bzw. dessen Ökobilanz, das heißt, die Umweltwirkung, neudeutsch das Global Warming Potential (GWP). Künftig bestehe die Lebenszyklusbetrachtung eines Gebäudes aus dem Neubau mit einem möglichst hohen Anteil an Recyclingstoffen, aus der Betriebsenergie sowie aus dem Rückbau mit einer möglichst hohen Recyclingquote.

Im Idealfall werden die Ausgangsstoffe für den Neubau aus dem Rückbau-Recycling wiedergewonnen. Im Zuge der sogenannten Near-Zero-Energy-Buildings, also Häuser, die beispielsweise vollelektrisch betrieben werden und den Strom per PV-Anlage emissionsfrei produzieren, liege dann der Schwerpunkt der Planung auf der Minimierung des Energieeinsatzes bei der Herstellung und dem Recycling der Bau- und Ausbaustoffe.

Gemäß EN 15 978 (Nachhaltigkeit von Bauwerken – Bewertung der umweltbezogenen Qualität von Berechnungsmethoden) gliedere sich der Lebenszyklus eines Gebäudes künftig in die Phasen Herstellen, Errichten, Nutzen und Entsorgen mit anschließendem Recycling, neudeutsch Cradle-to-Cradle-Prinzip (von Wiege zu Wiege).

Für eine solche Planung existieren bereits vollständige Datensätze von Bau- und Ausbaustoffen, aber auch von den unterschiedlichen Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystemen, die über das Portal Ökobaudat (www.oekobaudat.de) frei zugänglich sind. Baustoffe oder Anlagen mit GWP-Minus-Werten bedeuten eine CO₂-Gutschrift, GWP-Plus-Werte dagegen einen CO₂-Malus.

Hohe Bonuswerte lassen sich beispielsweise durch Photovoltaik-Anlagen erzielen, dagegen führt die Verwendung von Hightech-Dämmmaterial, wie Vakuum-Dämmung oder Aerogel-Dämmung, wegen des hohen Energieaufwands bei der Herstellung zu Maluspunkten.

Im Idealfall erzeugt das Gebäude über eine Photovoltaik-Anlage so viel Überschussenergie, dass Maluspunkte aus der Herstellung von Baumaterialien über die Lebenszeit des Gebäudes kompensiert werden. Die Anzahl der Jahre bis zur Tilgung ist die Carbon-Payback-Time. Eine maximale Nachhaltigkeit wird dann erreicht, wenn die Nutzungsdauer länger als die Tilgungszeit ist.

Beste Voraussetzungen für ein Net-Zero-Energy-Building haben, so Oehler, seriell sanierte Bestandsgebäude mit Vollwärmedämmung und großzügig bemessenen Photovoltaik-Anlagen. Durch die Sanierung zu einem Net-Zero-Energy-Building wird die Lebenszeit eines Gebäudes signifikant verlängert und durch den Stromüberschuss die CO₂-Bilanz verbessert.

Im Grunde bedeutet dies, dass erst die Sanierung des Gebäudebestands nach Net-Zero-Energy-Gesichtspunkten zu einem bundesweiten CO₂-neutralen Gebäudebestand führt.

www.zukunftbau.de/effizienzhaus-plus

www.zebau.de/projekte/informationsstelle-effizienzhaus-plus

Wolfgang Schmid

ist freier Fachjournalist für Technische Gebäudeausrüstung, München, wsm@tele2.de

Margot Dertinger-Schmid