Die Rolle von Energieffizienten Gebäuden für das Energiesystem?
Derzeit fallen 38 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland in Gebäuden an. Davon entfallen 90 % auf Niedertemperaturwärme (< 80 °C), die schwerpunktmäßig für das Heizen eingesetzt wird. Energieeffizientes und solares Bauen kann und muss daher einen nennenswerten Beitrag bei der Reduzierung des CO2-Ausstoßes und der Erreichung der Klimaschutzziele leisten.
Energiegewinne können durch passive Nutzung der Solarenergie erzielt werden
Energieverluste durch die Hülle (Außenwände, Fenster, Boden und Dach) lassen sich durch Dämmungen, energieeffiziente Fenster und luftdichte Konstruktionen stark vermindern
Energieverluste verursacht durch Luftwechsel oder warmes Abwasser lassen sich durch Wärmerückgewinnung mindern
Bautechnische Energieeffizienz-Maßnahmen führen auch zu einer Erhöhung des Wohnkomforts
Bei Neubau und im Zuge anstehender Sanierungen kann mit vergleichsweise geringen Mehrkosten der Effizienzstandard signifikant erhöht und ein nennenswerter Beitrag zur Einsparung von Treibhausgasemissionen generiert werden
Moderne Gebäudetechnik erfüllt die Wärmeerwartungen der Nutzer durch angepasste Regelung effizient und effektiv und reduziert so deutlich den Endenergieeinsatz zur Deckung des Wärmebedarfs
Wärmepumpensysteme und Kraft-Wärme-Kopplungssysteme stellen mit hoher Effektivität Wärme zur Verfügung. Durch ihre Kopplung mit dem Stromsektor können sie aktiv durch Erzeugung von Strom (KWK) oder als Last (WP) einen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes leisten
Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Gebäudekonzepte, die das Ziel eines niedrigen oder negativen Primärenergieverbrauchs verfolgen: z. B. 3-Liter-Haus, Passivhaus, SolarAktivHaus, Null-Heizenergiehaus, Null-Energiegebäude oder Plus-Energiegebäude
Ziel ist es, sowohl im Neubau als auch im Bestand Lösungen zu entwickeln, in denen eine energieeffiziente Gebäudehülle und hocheffiziente Haustechnik mit einem hohen Anteil an lokal verfügbaren erneuerbaren Energien kombiniert werden
Der Einsatz von bauwerksintegrierten Photovoltaiklösungen (BIPV) bietet eine dezentrale Versorgung mit vor Ort erzeugter, sauberer und sicherer Energie
Zukünftig werden Gebäude auch Anforderungen erfüllen müssen, die sich aus einem wachsenden Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien im Strommix ergeben. Hier können gebäudeintegrierte Wärme- und Stromspeicher einschließlich der thermischen Gebäudemasse eine wichtige Rolle spielen.
Potenziale energieeffizienter Gebäude
Technisch können bis zu 80 % des Niedertemperatur-Wärmebedarfs mit verfügbaren Technologien reduziert werden. Unter realen Randbedingungen (Wirtschaftlichkeit, bauliche Einschränkungen, Eigentumsfragen etc.) sind im Schnitt Reduktionen um 50 % zu erwarten. Der verbleibende Bedarf muss vollständig mit erneuerbaren Energien gedeckt werden, um das Ziel der Dekarbonisierung zu erreichen.
Forschungs- und Entwicklungsbedarf für energieeffiziente Gebäude
Ziel der Forschung und Entwicklung ist es, den Energiebedarf im Gebäudebereich signifikant zu reduzieren und den verbleibenden Energiebedarf durch erneuerbare Energiequellen möglichst effizient zu decken.
Hochwärmedämmende Vakuum-Dämmpaneele besitzen bei gleicher Dämmwirkung wie herkömmliche Dämmstoffe eine um den Faktor 5 bis 10 geringere Schichtdicke. Forschungsbedarf besteht insbesondere bei der Optimierung der Beständigkeit und der systemtechnischen Integration in das Gebäude und den Bauprozess
Dämmmaterialien und -systeme für die kostengünstige Sanierung von Altbauten (z. B. Dämmputze)
Entwicklung solaroptimierter Fenster, die eine Überhitzung in den Sommermonaten verhindern und gleichzeitig für hohe Tageslichtnutzung sorgen (Vakuum-Isolierglas mit exzellenten Wärmedämmeigenschaften, verbesserte Wärmeschutzschichten mit hoher solarer Transmission, mikrostrukturierte Verglasung für Lichtlenkung und Sonnenschutz).
– Systeme mit variablem Energiedurchlassgrad bieten effiziente Nutzung solarer Wärme im Winter bei gleichzeitiger Verschattung im Sommer (z. B. schaltbare Wärmedämmung)
– Systeme, welche durch Integration von Phasenwechselmaterialien in lichtdurchlässigen Elementen die Funktionen Wärme-/Kältespeicherung und Tageslichtnutzung kombinieren
Ersatz von fossil befeuerten Systemen durch Systeme, die Wärmequellen und -senken der Umwelt nutzen, wie Erdreich, Sonne, Außenluft oder Grundwasser (Niedrig-Exergie-Systeme = LowEx)
Verminderung der Temperaturniveaus der Versorgungstechnik im Gebäude entsprechend der tatsächlichen Nutzeranforderungen (Niedertemperaturheizsysteme, aktive Einzelraumregelung, aktive Berücksichtigung solarer Gewinne durch Prognosetools und prädiktive Regler, aktiv kontrollierte Be- und Entlüftung)
weitgehend vollständige Wärmerückgewinnung und Kaskadennutzung der Energie (Abwasser, Abluft, Abwärme von Kühlgeräten)
Entwicklung von Schnittstellensystemen, die ein einfaches technisches und regelungstechnisches Ändern der Haustechnik erlauben (Plug-and-Run).
Digitalisierung der Haustechnik für leistungsfähigere Regelung und automatisierte Anpassung unter Berücksichtigung von Wetter und Nutzerverhalten/ -wünschen
Lichtlenk- und -verteilungssysteme zur besseren Nutzung der natürlichen Strahlung für die Beleuchtung, wodurch sich auch die Kühllast reduzieren lässt
Planungsinstrumente für Beleuchtungskonzepte, die natürliche und künstliche Beleuchtung für die Nutzerbedürfnisse optimieren und zugleich in einer günstigen Wechselwirkung zum Gesamtenergiebedarf des Gebäudes stehen
Entwicklung energieeffizienter Beleuchtungssysteme auf Basis von Hochleistungs-LEDs (Ablösung aller ineffizienteren Beleuchtung)
Entwicklung von Funktionsmaterialien mit verbesserten Eigenschaften oder reduzierten Kosten: systematische Charakterisierung der physikalischen Eigenschaften neuer Bauelemente
Methodenentwicklung zur energetischen Sanierung von Bestandsgebäuden, auch unter Berücksichtigung denkmalgeschützter Bauten
Entwicklung flächiger Wärmespeicher hoher Energiedichte für die Oberflächenintegration in Wänden und Decken (z. B. Phasenwechselmaterialien)
Neue Konzepte für die Gebäudehülle
– Funktionale Materialien mit niedrigem thermischem Emissionsgrad zur Reduktion des Wärmeenergieeintrags im Sommer.
– Entwicklung multifunktionaler Fassaden für Energieerzeugung und -speicherung, Sonnen-und Blendschutz, Schall- und Wärmedämmung, Sichtschutz und Tageslichtnutzung sowie Lüftung. Die Multifunktionalität der Bauelemente eröffnet Kostenreduktionspotenziale.
– Optimierung von Photovoltaikelementen für den Einsatz in der Gebäudehülle. Konzepte für die Standardisierung und die Zulassung von BIPV-Modulen. Kombination von energieerzeugenden Solarmodulen mit den Anforderungen eines Bauelements. Entwicklung von Solarmodulen für besondere Beleuchtungsbedingungen (ungünstige Standorte, niedrige Bestrahlungsstärken).
Entwicklung von SolarAktivHäusern, die zu 50 % bis 100 % regenerativ beheizt werden
Ganzheitliche Energiekonzepte für Gebäude, die durch Lastmanagement und unter Ausnutzung lokaler Speicher eine hohe Kompatibilität zum zukünftigen Netzstrom aufweisen (Netzreaktive Gebäude)
Weiterentwicklung und Verbreitung des Wissens um energieeffiziente Wärmeversorgungskonzepte in Mehrfamilienhäusern bei Eigentümern, Mietern und Versorgern im Kontext zentraler und dezentraler Wärmebereitstellung
Qualitätssicherung Energieeffizienz:
– Entwicklung von Planungs-, Bau- und Betriebsprozessen für die Felder Energieeffizienz und erneuerbare Energien im Gebäude
– Entwicklung von automatisierten Inbetriebnahme-und Fehlererkennungsmethoden für gebäudetechnische Systeme
Erarbeiten von Vorschlägen für geeignete rechtliche und ökonomische Rahmenbedingungen und Anreize zur Erhöhung der energetischen Sanierungsrate
Aktuelle Materialien
Hier sehen Sie einzelne Artikel zum Thema „Energieeffiziente Gebäude“. Eine komplette Übersicht über alle Publikationen finden Sie im Publikationsbereich.
Artikel aus "Forschungspolitische Papiere des FVEE"
FVEE-Positionspapier: Erneuerbare Energien im Wärmesektor – Aufgaben, Empfehlungen und Perspektiven
Mit diesem Positionspapier möchte der FVEE einen Beitrag leisten zu einer fundierten Diskussion über adäquate Politikinstrumente für die Wärmewende. Es…
Artikel aus "Themenhefte"
Themen 2022: Forschung für die Wärmewende – klimaneutral, effizient und flexibel
Diese Broschüre informiert über die Forschungsthemen im FVEE zu: Energiebereitstellung Systemkomponenten Energienutzung Energiesystemgestaltung Außerdem finden Sie hier die Ziele des…
Artikel aus "Workshop-Ausgaben"
Workshop 2013: Sensorik für Erneuerbare und Ernergieeffizienz
Der Band enthält die Beiträge zum Workshop vom AMA Fachverband für Sensorik e.V. und vom ForschungsVerbund Erneuerbare Energien im März…
Artikel aus "Vortragsfolien"
Gebäudebestand der Zukunft – Smarte Energieeffizienz (Büttner – ZAE Bayern)
Wärmepumpen – Aktuelle Entwicklungen und Lösungen für den Gebäudebestand (Bongs – ISE)
Systemdienliche Wärmeversorgung aus Biomasse (Szarka / Lenz – DBFZ)
Sichere Erschließung tiefer Erdwärmequellen als Beitrag zur Wärmewende (Hofmann – GFZ)
Wärmepumpen machen Umweltwärme in Gebäuden nutzbar – der Schlüssel zu einer nachhaltigen Wärmeversorgung (Hüsing – ISFH)
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Expert*innen
CAE
Dr. Hans-Peter Ebert
CAE Center for Applied Energy Research e.V. Magdalene-Schoch-Str. 3, 97074 Würzburg
