Bausubstanz als urbaner Wärmespeicher

Effiziente Energieverwertung in den smart cities

Im Jahr 2050 werden mehr als vier Fünftel der europäischen Bevölkerung in Städten leben, die sich wie „Energieschwämme" verhalten. Aus diesem Grund soll die Energieeffizienz in der gesamten Europäischen Union bereits bis 2020 im Vergleich zu 1990 um ein Fünftel erhöht, die Kohlendioxidemissionen um ein Fünftel gesenkt und der Anteil erneuerbarer Energien auf 20 Prozent gesteigert werden. Ein hehres Ziel, das nur durch eine Veränderung und Modernisierung der Energieinfrastruktur sowie die Nutzung bisher vernachlässigter Potenziale erreicht werden kann.

Die ENERGYbase der Wirtschaftsagentur Wien wurde 2008 als eines der ambitioniertesten Passiv-Bürohausprojekte Europas fertiggestellt. Die gesamte Architektur wurde auf die optimale Nutzung erneuerbarer Energien ausgerichtet, Betonkernaktivierung, Erdwärmeverwertung und ein Windrad am Gebäudedach sind preisgekrönte Innovationen. Foto: © www.wien.gv.at

In Sachen Ökostrom hat Österreich schon immer eine Vorreiterposition eingenommen, bis 2050 soll das Land sogar kohlendioxidneutral werden – ein erreichbares Ziel? Der raschest mögliche Umstieg auf 100% erneuerbare Energien (Wasser, Wind, Photovoltaik, Biomasse und Geothermie) gehört zu den deklarierten Zielen der österreichischen Bundesregierung. Doch der Begriff kohlendioxidneutral bedeutet auch die Forderung, dass generell in den Städten und auf dem Land nicht mehr Kohlendioxid emittiert werden darf als die Pflanzenwelt während ihres Wachstumsprozesses aufgenommen hat. Ist das überhaupt möglich? Viele Experten meinen „ja". Allerdings muss dafür nicht nur auf die Verwendung fossiler Brennstoffe weitgehend verzichtet – das betrifft vor allem den Verkehr, die Industrie und Gebäude – sondern auch der Umgang mit Energie grundlegend reorganisiert werden. Elektrische Geräte, ob in der Industrie, in Werkstätten, im Handel oder im Haushalt müssen sparsamer, effizienter und deren Abwärme bestmöglich genutzt werden – ungeachtet ihrer Größe, denn auch viele kleine Mengen tragen zur Erreichung eines großen Ganzen bei. Darüber hinaus müssen die aktuellen Speichertechnologien rasch weiter entwickelt bzw. neue Möglichkeiten der Speicherung von Energie erforscht und deren bedarfsorientierte Verteilung verbessert werden. Auch die städtische Abwärme pauschal ist ein riesiges Potenzial, das künftig wesentlich gezielter genutzt werden soll: All diese Komponenten zu erforschen und deren Effektivität auszuwerten ist eine der Zielsetzungen der Abteilung für Energie- und Umwelttechnologien im bmvit im Rahmen von „smart cities".

Effiziente Energieverwertung durch modernes Lastmanagement

Eines der Schlüsselwörter zur effizienteren Energieverwertung im urbanen Wohnbau lautet „Lastmanagement". Es bezieht sich auf die unterschiedlichen Verbrauchsspitzen verschiedener Wohnungstypen und Nutzerprofile (Singles, Familien, Pensionisten, berufstätige Paare) im Gegensatz zu den stark fluktuierenden Erträgen aus wetterabhängigen Produzenten erneuerbarer Energie. Schon aus diesem Grund wird in Zukunft nicht mehr die Bemühung im Vordergrund stehen, dass sich jedes Gebäude unabhängig von einem Netz selbst mit Strom versorgen kann (zum Beispiel durch Photovoltaik oder geothermie). Die neue Tendenz im Wohnbau geht zu Verbraucherclustern und Gebäudeverbänden und wird künftig nicht nur Siedlungen, sondern sogar ganze Bezirke zwecks Verteilung erneuerbarer Energie vernetzen. Das „Um und Auf" dabei ist eine integrale Planung, die auf Energieaustausch und dezentraler Zwischenspeicherung beruht. In diesem Zusammenhang hat die Forschung rund um das Thema „Bauteilaktivierung" bisher besonders interessante Ergebnisse erzielt: Beton beispielsweise hat ein besonders hohes Speicherpotenzial und kann Energie bei Bedarf auch wieder abgeben. In verschiedenen Projekten wurde nachgewiesen, dass sowohl Heizen als auch Kühlen durch die Speicherfähigkeit von (Stahlbeton-)Bauteilen wesentlich effizienter und verbrauchsärmer durchgeführt werden können als bisher angenommen, wobei auch die Speicherung von Überschusswärme im Sommer bis zur Heizperiode möglich ist. Auch die Wärme des Erdreiches unter dem Keller, dessen Temperatur vergleichsweise wesentlich höher liegt als jene der Außenluft während einer Heizperiode, wird mittels Wärmepumpe zur Heizung von Gebäuden genutzt, womit der Energieaufwand wesentlich reduziert werden kann.

Auf diesen Erkenntnissen beruhend wurden von österreichischen Unternehmen eine ganze Reihe kleinerer, aber sehr innovativer Produkte entwickelt. Ein Beispiel ist eine Duschwanne mit integriertem Wärmeaustauscher, der den Energiebedarf beim Duschen durch Rückgewinnung der Abwasserwärme deutlich reduziert. Viele weitere präsentieren sich sehr informativ auf der bmvit-Online-Plattform www.hausderzukunft.at.

Nutzung von Synergieeffekten zwischen urbanem Wohnbau und Industrie

Doch nicht nur im Wohnbau soll künftig ein geplanter Energieaustausch helfen, Energieverbrauchsspitzen zu nivellieren. Auch industrielle Überschussenergie, gewonnen aus Abwärme, Abwasser und Abfall sowie Solarstrom, generiert über große Photovoltaik-Paneele auf Industriegebäudedächern, werden künftig Teil einer großen Energieraumplanung sein: Eine Vielzahl an kleinen Stromerzeugern und Energiespeichern bildet damit ein stadtweites, virtuelles Kraftwerk, das problemlos den Energiebedarf decken kann.

Doch bevor all diese Komponenten zu einem modernen, energieeffizienten Netz zusammengefügt werden können, müssen erst einmal Altlasten entsorgt werden. Konsequente Wohnbausanierung hinsichtlich Wärmedämmschutz ist das Fundament, der Austausch von Energieschleudern, wie veralteten Kühlschränken und ähnlichen Endverbrauchergeräten gegen optimierte Hauhalts- und Bürotechnologie der nächste Schritt, der so rasch und bereichsübergreifend wie möglich forciert werden muss.

Die rasche und nachhaltige Renovierung bestehender Bausubstanz mit Rücksicht auf die historischen Stadtstrukturen wird eine besondere Herausforderung sein, wie das Projekt SINFONIA („smart initiative of cities fully committed to invest in advanced large-scaled energy solutions"), das den Einsatz von integrierten und multiplizierbaren Energielösungen in mittelgroßen europäischen Städten zum Ziel hat, bereits deutlich werden lässt. Trotzdem streben die Städte Bozen (I) und Innsbruck (A) gemeinsam durch entsprechende Maßnahmen (Sanierung von mehr als 100.000m2 Wohnfläche, die Optimierung des Stromnetzes und Lösungen für Wärme- und Kältenetze in den Stadtgebieten) schon in den nächsten Jahren Primärenergieeinsparungen von bis zu 50 Prozent an – ein Prestigeprojekt, das sicher Vorbildwirkung haben wird. www.sinfonia-smartcities.eu/de/

Quelle: Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, 6/2015

Der Beitrag ist mit der freundlichen Unterstützung des Österreichischen Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie entstanden. Entgeltliche Einschaltung.

Technik | Energie, 01.04.2016
Dieser Artikel ist in forum Nachhaltig Wirtschaften 02/2016 - Zukunft gestalten erschienen.