Gebäude als Energieproduzenten

Es sind seltsame Gebäude aus Stahl, Glas, Bepflanzung, Draht und Holz, aber niemals klein und normal. James Law ist ein Vi­sio­när unter den Architekten – und er macht damit gutes Geld. Der in Hongkong lebende Architekt leitet ein fachübergreifendes Entwurfsteam, dessen Produkte zwischen Architektur und Industriedesign und Innenausstattung überschreiten. Er vereint Architektur, Techno­logie und Baukunst. Das Resultat sind futuristische Gebäude für den nachhaltigen Lifestyle der Zukunft. „Die Re­zession hat uns die Möglichkeit eröffnet, Gebäude nachhaltiger zu bauen“, so James Law. „Wir verwenden nun weniger Materialien und bieten neue Technologien innerhalb der Gebäude. Das alles verbessert die Sicherheit und Gesundheit der Bewohner“, fügt Law noch hinzu. Innenwände seiner Gebäude würden z. B. die Farbe wechseln, wenn der Bewohner eine E-Mail oder SMS erhält.

Viele Gebäude wie das „Cybertecture Egg“ in Mumbai vereinigen Architektur, umweltfreundliches Design, „intelligente“ Steuerungssysteme und evolutionäre Baukunst. Das „EI“ im Central Business District von Mumbai ist ein beeindruckendes Beispiel für gebäudeintegrierte Photovoltaik. Durch die in die Fassade integrierte Photovoltaikzellen wird der maximale Solargewinn an der Oberfläche erzielt. Grüne Flächen spenden Schatten, Nachschub an Sauerstoff, Rückzugsmöglichkeiten sowie Kühlungsmöglichkeiten für das Gebäude. Wasserrecycling wird durch die Kombination von Regenwasserertragssysteme, Abwasserbehandlung- und Filterung ermöglicht. Das unterirdische Kühlsystem ist mit dem Wasserrecycling-System verbunden und liefert gekühltes Wasser für die Klimatisierung.

Warme Wohnungen im Winter, angenehm klimatisierte Räume bei Hitze – das alles benötigt Energie. Etwa 40 % des gesamten Energieverbrauchs wird fürs Heizen und Kühlen sowie Lüften und Beleuchtung von Wohnhäusern, Büro- und Schulgebäuden benötigt.

Durch geschickte Planung von Neubauten und gekonnte Sanierung von bestehenden Gebäuden lässt sich der Verbrauch deutlich senken. In Zukunft wird das Haus sogar zum Energie-Produzenten. Die Bauwirtschaft steht vor einer großen Herausforderung. Nachdem sie ihren Fokus in den vergangenen Jahrzehnten intensiv auf die Steigerung der Energieeffizienz gelegt hat, muss sie nun den Sprung in die Nachhaltigkeit schaffen.

Eine zentrale Zukunftsaufgabe

Angesichts dieser Größenordnungen wird deutlich, dass Nachhaltigkeit eine zentrale Zukunftsaufgabe der Baubranche ist.

Bei der Nachhaltigkeit von Baumaßnahmen und der Etablierung einer Kreislaufwirtschaft steht die Bauwirtschaft an der Schwelle zu neuen Planungs- und Umsetzungssystemen. „Green Building“ wird immer stärker nachgefragt und ist für die Finanz- und Immobilienwirtschaft längst ein wichtiger Aspekt ihrer Investitionsstrategien. Gebäude, die nachweisbar nicht nur energieeffizient, sondern auch ressourcenschonend gebaut, betrieben und rückgebaut werden können, gewährleisten einen hohen Werterhalt und lassen sich besser vermieten und verkaufen.

Das Energie-Haus –
Fassade, Glas und Fenster

Hochfunktionale Sonnenschutz-, Wärmeschutz- und Schallschutzgläser, so die Referenten, tragen ebenso zu guten Bilanzierungsergebnissen bei, wie gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen. Eine ausgezeichnete Übersicht, wie weit die Entwicklungen in dieser wichtigen Zulieferbranche bereits fortgeschritten sind, präsentierte das Forum in Brixen auf der Veranstaltung im Dezember 2011. Neben Wärmeschutz, Lüftung, Warmwasserbereitung und Heiztechnik gewinnen seit dem letzten Forum auch Sonnenschutz und effiziente Kühlung an Bedeutung. Damit große, verglaste Gebäude im Sommer nicht horrende Kühlkosten verursachen und einfallendes Licht nicht blendet, wurden thermotrope Gläser entwickelt und im Energie Forum vorgestellt, die bei Bedarf automatisch weniger Sonnenenergie einlassen.

.

Zielvorgabe Plus-
Energie-Haus

Die Forderung nach ressourcenschonender, nachhaltiger Bauweise beinhaltet die Optimierung der Energieeffizienz von Gebäuden. Die Branche hat diesbezüglich in den vergangenen 20 Jahren schon viel erreicht. Dennoch ist der Gebäude­sektor noch immer der größte Energieverbraucher. Ursäch­lich dafür ist im Wesentlichen der energetisch veraltete Gebäude­bestand. Die energetische Renovation muss also deutlich forciert werden.

Im Neubaubereich werden die energetischen Anforderungen sukzessive durch staatliche Vorgaben verschärft. So fordert beispielsweise die EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (GEEG-Richtlinie) ab 2021 nur noch „Nahezu-Null-Energiegebäude“ zu erstellen. Ihren verbleibenden Heiz- und Kühlbedarf sollen diese Bauten dann im Wesentlichen durch erneuerbare Energien decken. Die Technologien für die Realisierung dieser sehr ambitionierten Vorgaben sind heute schon vorhanden. Sie müssen nur systematisch eingesetzt werden.

Damit sich ein Gebäude vom Energieverbraucher zum -anbieter mausern kann, müssen drei Voraussetzungen erfüllt werden, so ein Referent:

Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen die Projektpartner, Architekten, Industrie und TGA-Verantwortlichen, das Gebäude mit modernen Komponenten ausstatten. Eingesetzt werden Photovoltaik­anlagen, eine kontrollierte Wohnraumbelüftung mit Wärmerückgewinnung und eine Elektrowärmepumpe. Moderne, verbrauchsarme Hausgeräte runden einen zeitgemäße Ausstattung ab.

Dank dieser Maßnahmen sinkt der Primärenergiebedarf für Heizung und Warmwasser des Gebäudes mit 160 m² Wohnfläche gegenüber einem herkömmlichen Vergleichsgebäude von 91 auf unter 50 kWh/m²a (-45 %).

Die Tageslichtplanung stand ebenso im Focus integraler Gebäude­strategien und den Entwicklungen von Fassaden, denn gute Tageslichtsysteme unterstützen neue Klimakonzepte und Ener­gie­sparmaßnahmen durch Minimalisierung der externen Wärmelasten und Optimierung der Tageslichtautonomie: Tageslichtplanung – so Karoline Fath vom Institut für Ind.-Prod., Karlsruhe. Neue Klimakonzepte und Ener­gie­sparmaßnehmen durch Mini­malisierung
der externen Wärmelasten und Optimierung der Tageslichtautonomie. Die Tageslichtplanungsstand steht damit im Focus integraler ­Gebäudestrategien und der Entwicklung von Fassaden.

Neues Design

Eine gebäudeintegrierte Photovoltaik mit kaltgebogenen, semitransparenten Glasüberdachungen der Bahnsteige des Hauptbahnhofes Utrecht mit integrierten Photovoltaikmodulen. Der Biegeradius der Verbundglasscheiben, bestehend aus kristallinen Wafern eingebunden in PVB-Folie zwischen zwei Glasscheiben, beträgt 25 m. Die Bauwerkintegration von photovoltaischen Bauelementen ist zukunftsweisend, so der Referent Johan Van Dormael, Project Manager bei Sapa Building System, Belgien, und wird sich wohl kurzfristig als Stand der Technik etablieren. Entsprechend werden Systemanbieter mit einer steigenden Nachfrage konfrontiert werden, während Architekten und Fachplaner gefordert sind, sich mit der Integration von photovoltaischen Bauelementen in eine Vielzahl von Bauwerken mit verschiedenen Nutzungen auseinanderzusetzen und diese in hoher technischer und gestalterischer Qualität zu realisieren. Neben einer einfachen Montage nach bau- und elektrotechnischen Gesichtspunkten sollten dies eine vielseitige gestalterische und konstruktive Integration in Kombination mit verschiedenen Komponenten und Materialien ermöglichen, um breite Anwendungsfelder erschließen zu können. Insbesondere die Bauwerksintergration von Photovotaikmodulen in Freiflächenüberdachungen (z. B. Carports, Fahrradabstellpätze) eröffnen neben der Gebäudeintegration ein weiteres Potential der Nutzung dieser Komponenten.

Fazit

Das Treffen in Brixen, mit seinen hochkarätigen Referenten, visionären Persönlichkeiten so wie manchem Wegbereiter der Brache wagte den Blick in die Zukunft der solaren Gebäudehüllen und der Entwicklung einer wirtschaftlich einsetzbaren Photovoltaik; aber auch die langen Refinanzierungszeit als Barriere machen neue Geschäftsmodelle und Finanzzierungskonzepte erforderlich.

Die Solarstromförderung wird sich binnen weniger Jahre von selbst abschaffen. Nach der erst im Sommer beschlossenen und zum 1. Januar 2012 in Kraft tretenden Novelle des Erneuerbaren-Energie-Gesetzes kann die Förderung von Solarstromanlagen bei starkem Marktwachstum schon jetzt jährlich um bis zu 24 % gesenkt werden. Umso wichtiger wird dann das Thema Qualitätsmanagement. Hier kann die Branche von der klassischen Industrie lernen, die diese Entwicklung bereits hinter sich hat.

Ausdrücklich hervorgehoben wurde die multidisziplinäre, integrierte Planung zwischen Architekten, Wissenschaftlern, Energiemanagern und Bauherren, die letzten Endes ein Projekt scheitern lassen oder zum gewünschten Erfolg führen. Entwickler und Anbieter von Baukomponenten und Bausystemen mit integrierten Photovoltaikmodulen handeln daher zukunftsfähig und haben schon heute gegenüber Anbietern von Standardmodulen einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil.

Das nächste Energie Forum für Solar-Fassaden findet am 6. und 7. Dezember 2012, in Brixen/Bressanone-Südtirol in Italien statt.