Nullenergie haben kann positiv sein
Nullenergiegebäude und wie man sie optimieren kann sind Thema einer Reihe von Forschungs- und Demonstrationsprojekten des ACR-Instituts AEE Intec.
Die breite Markteinführung energieschonender Gebäude schreitet bislang sehr zögerlich voran. Aufgrund fehlender planungsbegleitender Prozesse liegt der reale Energieverbrauch hocheffizienter Gebäude oftmals über dem vorausberechneten Bedarf, so Erhebungen des Forschungsinstituts AEE Inetc, einem Partner des Forschungsverbundes Austrian Coöperative Research (ACR). In einem geförderten Projekt im Rahmen des Forschungs-Programms „Stadt der Zukunft“ werden solche Prozesse nun unter der Führung des ACR-Instituts AEE Intec erarbeitet und optimiert.
Brute-force Optimierungsmethode
Dafür werden nun etwa sieben realisierte Nahe-Null- und Plusenergiegebäude untersucht und anhand einer Variantenstudie verbessert. Für jedes Gebäude werden dabei Parameter wie Hüllqualität, Wärmeerzeuger oder PV-Anlage variiert und miteinander kombiniert. Aus den daraus entstehenden tausenden Varianten können dann die Ergebnisse abgeleitet werden. Bei dieser sogenannten „Brute-force Optimierungsmethode“ werden entsprechend alle Lösungen betrachtet.
Vorteil ist, dass statistische Auswertungen gemacht und zum Beispiel Verteilungen abgeleitet werden können. Nach Festlegen der Randbedingungen wie Nutzerverhalten, Zinssätze, zu beachtende Kostengruppen, Energiepreise, Wartungskosten oder Lebensdauer werden Energiebedarf, CO2-Emissionen, Errichtungskosten und Lebenszykluskosten für jede Variante berechnet und gegenübergestellt.
Verschiedene Interessen ergeben verschiedene Betrachtungen
Bei Planung, Bau und Nutzung einer Immobilie gibt es verschiedene Interessen der Akteure und daraus abgeleitet auch unterschiedliche Betrachtungsperspektiven, Betrachtungszeiträume und Zielgrößen. Es gibt Mieter/Nutzer, Immobilienmakler, Bauunternehmer, Planer, Hausverwalter, Investor, Besitzer und auch die Gesellschaft, welche mit dem Gebäude direkt oder indirekt zu tun haben. Während den Mieter vor allem die Nutzungsphase interessiert, wird sich der Planer normalerweise nur bis zur Fertigstellung mit dem Gebäude befassen.
Analog zum Betrachtungszeitraum variieren auch die verschiedenen Ziel- oder Optimierungskriterien je nach Betrachter.
Der Mieter ist neben niedrigen Mietkosten vor allem auch an niedrigen Betriebskosten interessiert und somit an einem energetisch guten Standard, damit er/sie z. B. niedrige Heizkosten hat. Der Bauunternehmer ist zumeist bemüht, seine Baukosten niedrig zu halten. Bei eigengenutzten Immobilien sind beide Kostenkomponenten von Bedeutung, die Anfangsinvestition wie auch die laufenden Kosten. Für die Gesellschaft sind wiederum die Gesamtkosten und auch die Umweltauswirkungen wie CO2-Emissionen von Bedeutung.
Vorgehensweise bei der Optimierung
Beim klassischen Planungsablauf entwickeln Bauherr, Architekt und Fachplaner ein Gebäude mit der zugehörigen Ausstattung und Haustechnik. Oftmals optimiert jeder in „seinem“ Bereich und so wird manchmal das Bauvorhaben als Ganzes aus den Augen verloren. Statt einer durch den Fachplaner isoliert geplanten mechanischen Kühlung zur Gewährleistung des Sommerkomforts und dadurch induziertem Energieverbrauch könnte etwa auch gemeinsam über geeignete Fenstergrößen, Verschattungsmöglichkeiten oder natürliche Lüftungskonzepte nachgedacht werden.
Im klassischen Planungsablauf werden meist nur wenige Varianten betrachtet und oftmals nicht parallel geplant und analysiert, sondern bereits in einer frühen Phase verworfen. Somit kann es passieren, dass am Schluss ein Gebäude gebaut wird und bei der Nutzung stellt sich heraus, dass z. B. die Betriebskosten hoch sind. Werden hingegen in der Planungsphase bereits mehrere Varianten realistisch miteinander verglichen, auch über die Lebenszykluskosten, so kann hier schon im Vorfeld eine fundierte Entscheidung getroffen werden.
Die jeweiligen Ergebnisse
Energieeffizienzmaßnahmen haben nur einen geringen prozentualen Einfluss auf die Errichtungskosten, können aber ein Vielfaches an CO2-Emissionen einsparen. Über die Nutzungsphase gesehen sind diese Effizienzmaßnahmen dann meist kostenneutral oder sogar wirtschaftlich. Im Einzelnen gilt : Das Energieniveau hat einen geringen Einfluss auf die Bauwerks- und Errichtungskosten. Die Energieeffizienz ist somit kein wesentlicher Kostentreiber am Bau. Weiters werden die baulichen Mehrkosten energieeffizienter Varianten im Lebenszyklus auch ohne Förderung bei den meisten Technologien kompensiert.
Und : Die Kostenoptima des Primärenergiebedarfs bzw. der CO2-Emissionen liegen im Bereich von Passivhäusern. Passivhaushülle und hocheffiziente Fenster sind auch ohne Förderung meist wirtschaftlich. Dies ergibt sich auch aus den langen Lebensdauern dieser Komponenten im Vergleich zur Haustechnik. Schließlich : Die Kostenoptima der CO2-Emissionen sind sehr flach ausgeprägt. Niedrige Emissionen und Energiebedarfe können deshalb, solange die Hülle sehr effizient ist, mit unterschiedlichen Energiekonzepten erreicht werden.
Frühe Abschätzung von Kosten- und Energiereduktionspotentialen
In Summe bedeutet dies einen gestalterischen und konzeptionellen Freiraum. Im Projekt wird gezeigt, dass Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit keine entgegengesetzten Strategien sind, sondern sich sehr gut ergänzen können. „Die Variantenauswahl nach Lebenszykluskosten ist daher sinnvoll und sollte verstärkt als Entscheidungs- oder Förderkriterium herangezogen werden“, so die ACR-Experten.
Alle diese Ergebnisse fließen nun in einen interaktiven Leitfaden für Null- und Plusenergiegebäude und der ermöglicht die individuelle Auswertung sämtlicher im Projekt untersuchten Varianten zu den realisierten Nahe-Null- und Plusenergiegebäude. „Dadurch können bereits in einer frühen Projektphase Abschätzungen zu Kosten- und Energiereduktionspotentialen exakt analysiert werden“, so die Forscher von ACR-Institut AEE Intec.