20.09.2013 | Top-Thema Jubiläum: 65 Jahre DW Die Wohnungswirtschaft

Wie sich unsere Wohngebäude verändern: Energiekrisen und die Energiewende

Kapitel
Luftaufnahmen um die Claudius-Höfe in Bochum
Bild: Archiv Autor

Der Umbau des Energiesystems wird in den nächsten Jahren den Charakter der Wohngebäude möglicherweise noch viel stärker als bisher verändern. Während in der Vergangenheit überwiegend die Möglichkeiten der Bauphysik genutzt wurden, wird es zukünftig viel stärker auf den Einsatz von Regelungstechnik in Verbindung mit Informations- und Kommunikationstechnik ankommen. Der Beitrag skizziert die Entwicklungen in den letzten 50 Jahren und gibt einen Ausblick in die nähere Zukunft.

Gebäude benötigen für ihren Betrieb Energie. Wie viel sie benötigen, hängt ab von der Konstruktion der Gebäudehülle, der Anlagentechnik und vom Verhalten der Gebäudenutzer. In dem vergangenen halben Jahrhundert hat sich der Preis für Energie drastisch erhöht. Gesetzgeber und Eigentümer haben darauf reagiert. Mit den Möglichkeiten der Bauphysik und Anlagentechnik wurden Gebäude in dieser Zeit effizienter. Während diese Entwicklung noch im vollen Gange ist, ändern sich durch die Energiewende die Anforderungen an Wohngebäude abermals. Will man fossile Brennstoffe in großem Umfang ersetzen, muss die Energieeffizienz weiter steigen, durch den großflächigen Einsatz regenerativer Energien muss der Verbrauch stärker dem aktuellen Energieangebot folgen, die Energieerzeugung wird wesentlich dezentraler.

Wiederaufbau: Kostengünstiger Wohnraum

Nach dem 2. Weltkrieg war durch die umfangreichen Zerstörungen der Bedarf an schnell verfügbarem und kostengünstigem Wohnraum groß. Es entstanden Gebäude, die aus heutiger Sicht eine minderwertige energetischer Qualität und einen geringen Wohnkomfort besaßen. Standard war die Beheizung über Einzelfeuerungsanlagen (Kohle- und Ölöfen) sowie die Teilbeheizung der Wohnung. Der fehlende Wärmeschutz führte bald zu Problemen durch Tauwasserbildung und Schimmelpilzbefall, so dass sich der Gesetzgeber 1952 veranlasst sah, einen Mindestwärmeschutz für Wohngebäude zu definieren (DIN 4108). Ein besserer Wandaufbau sollte die Mindest-Oberflächentemperaturen von Wänden erhöhen, so dass die Bewohner vor Gesundheitsgefahren durch Schimmelpilzbefall und die Bausubstanz vor Schäden durch Feuchtigkeit und Frost geschützt waren.
In den 1960er Jahren wurden die Öfen in den Räumen zunehmend durch Warmwasser-Zentralheizungen und Gasheizkessel ersetzt. Die Regelungstechnik war noch unterentwickelt, die Temperaturregelung funktionierte mehr oder weniger über Drosselventile an den Heizkörpern und über das Öffnen der Fenster. Letztere besaßen Einscheibenverglasungen, die niedrigen Oberflächentemperaturen der Verglasung trugen zur Entfeuchtung der Luft bei, das Problem der Schimmelbildung in Wohngebäuden spielte durch das großzügige Lüftungsverhalten keine große Rolle. Die Energieeffizienz der Gebäude war insgesamt recht gering, die niedrigen Kosten für Energie rückten das Thema Energieeffizienz nicht in das Bewusstsein.

Die Energiekrise 1973
Dies änderte sich schlagartig mit der ersten Energiekrise im Jahre 1973. Die Organisation der Erdöl exportierenden Länder (kurz: OPEC) reduzierte die Fördermengen an Öl für die westlichen Länder drastisch, um deren Unterstützung Israels im Jom-Kippur-Krieg zu verhindern. Ein drastischer Anstieg des Ölpreis von etwa 3$ auf 12$ pro Barrel (159 l) war die Folge. Plötzlich waren hohe Summen für Energieimporte notwendig, die Wirtschaft brach ein. Als kurzfristige Gegenmaßnahmen wurden Sonntagsfahrverbote und Geschwindigkeitsbeschränkungen eingeführt, die aber insgesamt wenig bewirkten. Der Bundestag beschloss als Reaktion auf den Anstieg des Ölpreises im Jahre 1976 das Energieeinsparungsgesetz (EnEG). Dieses forderte, dass vermeidbare Energieverluste zu unterbleiben hatten und dass nicht mehr Energie verbraucht werden sollte, als für den bestimmungsgemäßen Gebrach einer Immobilie notwendig war. Das Gesetz versetzte die Bundesregierung in die Lage, Maßnahmen zur Energieeinsparung von Neubauten und in Bestandsgebäuden durchzusetzen. Präzisiert wurden die Anforderungen in der 1. Wärmeschutzverordnung (WSchV), die 1977 verabschiedet wurde. Diese legte Maximalwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten von Wänden und Fenstern (mindestens Isolier- oder Doppelverglasung) sowie der Undichtigkeit von Fenstern fest. Des Weiteren waren Wärmebrücken im Bereich der Heizkörper (Heizkörpernischen) zu vermeiden. Dass 1978 die 1. Heizungsanlagenverordnung (HeizAnlV) folgte, zeigt, dass dem Gesetzgeber klar war, dass eine richtig dimensionierte und funktionierende Heizungsanlage Grundlage für eine hohe Energieeffizienz war.
Die damals definierten Anforderungen dokumentieren den schlechten, damaligen Status: Die Abgasverluste von Wärmeerzeugern wurden auf aus heutiger Sicht sehr großzügig anmutende 11-14 % begrenzt, die Leistung des Wärmeerzeugers sollte dem Wärmebedarf des Gebäudes entsprechen (aus heutiger Sicht eine Selbstverständlichkeit), die witterungsgeführte Vorlauftemperatur-Regelung neuer Heizungsanlagen, Thermostatventile in den Wohnräumen und die Begrenzung der Brauchwassertemperaturen auf 60° C wurde Pflicht. Da man offensichtlich wenig Vertrauen in die korrekte Einstellung der Heizungsanlagen hatte, wurde während der Betriebszeiten der Anlagen die monatliche Kontrolle der Temperatureinstellungen, der Zeitprogramme, der Regelungstechnik sowie der voreingestellten Volumenströme gefordert.
Dass auch das Nutzerverhalten maßgeblich zum Energieverbrauch beiträgt, war ebenfalls bekannt. So wurde im Jahre 1980 in das EnEG die verursachergerechte Verteilung der Energiekosten auf die Benutzer aufgenommen, welche dann in der Heizkostenverordnung von 1984 verpflichtend vorgeschrieben wurde. Die folgenden Überarbeitungen der WSchV und der HeizAnlV enthalten im Wesentlichen Verschärfungen der Grenzwerte, die die Energieeffizienz in Gebäuden beeinflussen.

Technologische Entwicklungen zur Steigerung der Energieeffizienz
Mit Beginn der Energiekrise begannen in breitem Maße Entwicklungen, die es erlaubten, den Energieverbrauch von Gebäuden konstruktiv zu senken und Umweltwärme für die Beheizung von Gebäuden zu nutzen. Ende der 1970er/Anfang der 1980er Jahre entstanden die ersten Passivhäuser, d. h. Gebäude, die ohne Heizungsanlage auskamen und nur durch solare Wärme und interne Wärmegewinne temperiert werden konnten. Diese Gebäude zeichneten sich durch eine sehr gute Isolierung, Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung und die konsequente Vermeidung von Wärmebrücken aus. Die solare Brauchwassererwärmung entwickelte sich als Standard für umweltgerechtes Bauen. Flachkollektoren wurden serienreif, bereits 1975 entstanden die ersten Solaranlagen mit Vakuumkollektoren, die auch bei niedrigen Außentemperaturen in der Lage waren, Brauchwasser zu erwärmen. Auch die Entwicklung energieeffizienter Heizungsanlagen machte große Fortschritte: Im Jahr 1982 kam der erste DVGW-geprüfte Gas-Brennwert-Kessel auf den Markt. Wärmepumpen und Systeme für die Wärmerückgewinnung wurden in größerem Maßstab eingesetzt. Anfang der 1990er Jahre startete das erste Programm für die Verbreitung der Stromerzeugung über Photovoltaik (PV) auf Wohngebäuden ,das 1.000-Dächer-Programm, welches 1999 in die massive Förderung der PV (100.000-Dächer-Programm) mündete. Das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) garantierte die Einspeisevergütung für Strom aus regenerativen Quellen, die Obergrenze von 350 MW installierter Leistung wurde bereits 2003 erreicht. Die Förderung wurde fortgeschrieben, die Vergütung für die Einspeisung von Strom aus PV in den folgenden Jahren immer wieder gesenkt.
Anfang der 1990er Jahre erfolgte der breite Markteintritt von Gas- und Öl-Brennwertgeräten sowie der ersten Mini-BHKWs. Für Wohnungen entstanden Systeme für die zeitgesteuerte Einzelraum-Temperatur-Regelung (z. B. Honeywell Hometronic, RieCon, Assisto), mit denen durch die Raumtemperaturregelungen Einsparungen zwischen 15% und 25 % nachgewiesen werden konnten.

Steigerung der Energieeffizienz auf Ebene der Europäischen Union
Im Jahre 2002 wurde von der Europäischen Union die „Energy Performance in Buildings Directive”, die EPBD-Richtlinie verabschiedet. Danach hatten die Mitgliedsstaaten bis zum 4. Januar 2006 u. a. folgende Aktionen umzusetzen:
• Entwicklung integrativer Regeln für die energetische Bewertung, möglicherweise auch deren Beitrag zu den CO2-Emissionen,
• Für Neubauten Vorgabe von Grenzwerten für den Energiebedarf,
• Nutzung von erneuerbaren Energien in Gebäuden,
• Vorgabe von Grenzwerten für den Energiebedarf von umfangreich sanierten, großen Bestandsbauten,
• Einführung von Energieausweisen für Gebäude, die die Gesamtenergieeffizienz nachvollziehbar dokumentieren,
• regelmäßige Effizienzüberprüfung von Heiz- und Kühlungsanlagen.
Deutschland verabschiedete als Folge dieser Forderungen die erste EnEV, in der die WSchV und die HeizAnlV zusammengeführt wurden. Die EnEV definierte Rechenverfahren für den theoretischen Wärme- und Primärenergiebedarf eines Gebäudes, der nunmehr Obergrenzen einzuhalten hatte. Bei den Berechnungen waren Abschläge bei Nutzung alternativer Energieversorgungssysteme möglich, des Weiteren wurden die Transmissionsverluste weiter gesenkt. Die folgenden Überarbeitungen der EnEV optimierten im Wesentlichen die Berechnungs- und Nachweisverfahren (z. B. durch Einführung eines Referenzgebäudes zur Bewertung der Energieeffizienz von Neubauten), erhöhten die Anforderungen an die Gebäudedämmung und verschärften Nachrüstpflichten, die bei der Renovierung von Gebäudeteilen aktiviert wurden. Die Anforderungen an die Anlagen- und Regelungstechnik blieben bis auf die Pflicht zur Verwendung von Niedertemperatur- und Brennwertkesseln und die Einschränkung der elektrischen Speicherheizung im Wesentlichen unverändert. Ein wesentlicher Treiber für die Optimierung der Energieeffizienz war sicherlich auch das Bestreben, die CO2-Emissionen zu senken.
Der durch ein Erdbeben ausgelöste verheerende Tsunami in Japan im Jahre 2011 führte dort zu einer massiven Freisetzung von Radioaktivität in einem Atomkraftwerk. Die Bundesregierung nahm daraufhin die gerade erst beschlossene Laufzeitverlängerung für Atomkraftwerke zurück und beschloss den Ausstieg aus der Atomkraftnutzung in Deutschland. Die dadurch entstehende Lücke in der Energieversorgung soll gedeckt werden durch regenerative Energien und eine verbesserte Energieeffizienz. Dadurch wurde ein umfassender Umbau des Energiesystems in Deutschland, die Energiewende, eingeleitet.

Ausblick
Die nächste EnEV wird voraussichtlich die Anforderungen an die Wärmedämmung weiter verschärfen, um die theoretischen Energieverbräuche der Gebäude zu senken. Allerdings zeigen mittlerweile verschiedene Studien, dass die theoretisch berechneten Energieverbräuche sich in Praxis kaum erzielen lassen. Insbesondere bei hocheffizienten Gebäuden liegen die Verbräuche im Mittel deutlich höher als die berechneten Werte. Offensichtlich sind Anlageneffizienz und Nutzerverhalten die bestimmenden Einflussfaktoren, denen mit einer immer weiter optimierten Wärmedämmung nicht beizukommen ist. Die aktuell eingesetzte Technik führt in Verbindung mit der Fensterlüftung bei zu langen Lüftungszeiten zu erheblichen Mehrverbräuchen. Hier ist es dringend geboten, in der nächsten Überarbeitung der EnEV nicht so sehr die Wärmedämmung, die in den letzten zehn Jahren auf einen sehr guten Stand gebracht wurde, weiter zu verstärken, sondern das Gebäude als Gesamtsystem zu betrachten, in dem vor allem durch eine optimale Regelungstechnik und die Assistenz der Bewohner sich die Effizienz unter wirtschaftlichen Randbedingungen steigern lässt. Vor mehr als 35 Jahren forderte der Gesetzgeber den Ersatz von handbetriebenen Ventilen durch Thermostatventile. Heutige Systeme erlauben die Steuerung der Raumheizung über Zeitprofile und sind in der Lage, den aktuellen Energiebedarf an den Wärmeerzeuger zu senden, damit dieser die Produktion von Wärme optimieren kann. Darüber hinaus können sie geöffnete Fenster erkennen und so übermäßige Lüftungsverluste verhindern. Damit wird die vor 35 Jahren eingeführte Behelfslösung, die aktuelle Wärmeproduktion anhand der Außentemperatur zu steuern, nicht mehr benötigt. Es ist erstaunlich, wie lange die damaligen State-of-the-Art-Techniklösungen durch die Fokussierung auf die Möglichkeiten der Wärmedämmung in unseren Gebäuden überdauert haben.
Eine weitere spannende Entwicklung ist, dass zukünftig Gebäude in größerem Maße bei der dezentralen Energieerzeugung mitwirken. Die Umstellung der Förderung im EEG macht es zunehmend unattraktiver, erzeugten Strom in das Netz einzuspeisen. Der lokale Verbrauch der Energie ist ausdrücklich gewünscht, um die Verteilnetze zu entlasten. Hier wird zukünftig sicherlich die Stromerzeugung über PV, aber auch durch BHKW auf der Quartiersebene eine wesentliche Rolle spielen. Die Energieerzeugung wird kombiniert werden müssen mit einem lokalen Managementsystem für Energie. Hier entstehen neue Systemarchitekturen, aber auch Geschäftsmodelle, zu denen sich die Wohnungswirtschaft in den nächsten Jahren positionieren kann. In ersten Forschungsprojekten wie z. B. den Claudius-­Höfen in Bochum wird sowohl die technische Seite als auch die kaufmännische Seite aktuell erprobt. Der von einer 80-kW-PV-Anlage erzeugte Strom sowie die von einer Solarthermieanlage im Quartier erzeugte Wärme werden dort von einer eigens gegründeten Energiegesellschaft im Quartier vermarktet. Alternativ ist auch denkbar, für das Management der Energieerzeugung im Quartier mit Dienstleistern zusammenzuarbeiten. Es ist zu erwarten, dass die Informations- und Kommunikationstechnik in Immobilien in den nächsten Jahren deutlich zunehmen wird und ganz neue Möglichkeiten für die Steigerung der Energieeffizienz entstehen.

Prof. Dr. Viktor Grinewitschus, Professur für Energiefragen der Immobilienwirtschaft, ebz Business School, Bochum

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