Foto: Frontansicht des Passivhauskindergartens Ziersdorf

Gebäude maximaler Energieeffizienz mit integrierter erneuerbarer Energieerschließung

Zur zukunftsfähigen Bereitstellung von Energiedienstleistungen bietet sich in Gebäuden die Kombination von Energieeffizienz, Energiespeicherung und dezentraler Nutzung erneuerbarer Energie an. Das Projekt identifizierte die dynamischen Potenziale möglicher aktiver und passiver Energieerträge von Bauteilen mit Nutzung erneuerbarer Energiequellen, zeigte zukünftige Lösungsansätze zur energieeffizienten und ökologischen Gestaltung von Gebäudebauteilen und vereinte die Ergebnisse zu einem Wegweiser: Vom Passivhaus zum Plusenergie-Haus der Zukunft.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Der Primärenergieverbrauch in Österreich beruht zu einem großen Teil auf der Bereitstellung von Energiedienstleistungen auf Basis fossiler Energieträger in Gebäuden (Haushalte und Betriebe). Damit verbunden sind eine hohe Importabhängigkeit, eine kritische Versorgungssicherheit und hohe Treibhausgasemissionen während des gesamten Lebenszyklus von Gebäuden. Unter diesem Hintergrund sind aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht eine nachhaltige Bereitstellung von erneuerbaren Energieträgern und energieeffiziente Gebäudekonzepte anzustreben.

Die Gestaltung energieeffizienter Aufbauten der Gebäude mit integrierter Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist damit ein wichtiger Schritt zur Gestaltung eines nachhaltigen Energiesystems mit einer Verringerung der Treibhausgasemissionen und Verbesserung der Versorgungssicherheit sowie einer deutlichen Erhöhung der Energieeffizienz. Die langfristige Vision ist eine bebaute Umwelt, die vom Energieverbraucher zum Lieferanten von Energie wird und somit dem innovativen Konzept eines Plusenergiegebäudes entspricht. Die zentrale Fragestellung der vorliegenden Arbeit behandelt somit die Einsatzmöglichkeit und den Nutzen von Plusenergiegebäuden hinsichtlich ihrer energetischen, ökologischen und ökonomischen Machbarkeit und so die gesamte Gebäudehülle in dem Sinne optimal zu gestalten, dass Wärmeverluste minimiert und Gewinne aus der Nutzung erneuerbarer Energie maximiert werden.

In dieser Arbeit zeigen wir anhand konkreter Modellgebäude (Wohnhaus, Büro- und Fabriksgebäude), dass wirtschaftliche Plusenergiegebäude unter Berücksichtigung der Ökologie und mit Einsatz erneuerbarer Energie schon heute möglich sind. Drei wesentliche Aspekte in der Gestaltung eines Plusenergiegebäudes, die sich zum Teil auch gegenseitig beeinflussen, sind der Standort, die Architektur und die Wahl des Heizsystems, wofür in erster Linie Wärmepumpen, Pelletsheizungen oder Fernwärmeanschlüsse die beste Lösung darstellen. Die Kenntnis grundlegender klimatischer Daten des Gebäudestandorts ist für eine qualitativ hochwertige Planung unumgänglich. Photovoltaik kann als elementarer Bestandteil eines Plusenergiegebäudes angesehen werden. Sollte sich die Photovoltaik hinsichtlich ihres Wirkungsgrads und der Preise wie in den vergangenen Jahren weiterentwickeln, wird sie in den nächsten Jahren mit großer Wahrscheinlichkeit eine weite Verbreitung im Gebäudesektor finden. Somit wird sowohl der Energieeffizienz als auch der entsprechenden Integration von erneuerbaren Energiequellen in die Gebäude zukünftig eine wesentliche Stellung hinsichtlich der Reduktion von Treibhausgasen und einer verringerten Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zukommen. Die ökonomisch günstigste Variante der jeweiligen Modellgebäude nach der Barwertmethode nutzt zwar nicht das volle ökologische und energetische Verbesserungspotential aus, erreicht aber pro Jahr eine negative nicht erneuerbare Primärenergiebilanz und damit gemäß Definition Plusenergiestandard, wobei die tatsächlichen Einsparungen vom Gebäudetyp und dem Standort abhängig sind.

Hinsichtlich der zukünftigen Relevanz von Plus-Energie-Gebäuden liegt neben dem Neubau, bei ungleich größeren Herausforderungen für die Planung, das wesentlich größere Potential für Plusenergie im Gebäudebestand. Es wird in Zukunft also vor allem auf Lösungen zur Erreichung des Plus-Energie-Standards im Gebäudebestand ankommen. Dennoch wird es noch einige Jahrzehnte dauern, bis sich Plusenergiegebäude auf den Gesamtgebäudebestand in Österreich signifikant auswirken werden. Je nach Diffusionsrate - in den Szenarien einer geringen, mittleren und hohen Technologiediffusion - werden Plusenergiegebäude einen Anteil von 5% - 21% am österreichischen Gebäudebestand im Jahr 2050 erreichen. Als Diffusionstreiber hin zu einer hohen Verbreitung von Plusenergiegebäuden können in erster Linie Kosteneinsparungen der neuen Technologie (z.B. durch hohe Energiepreise), Förderungen und ordnungspolitische Maßnahmen (z. B. eine ambitionierte Umsetzung der EU-Gebäuderichtlinie 2010/31/EU) gesehen werden. Je nach Diffusionsszenario werden im Jahr 2050 ca. 100.000 bis 400.000 Wohngebäude durch Neubau und Sanierung Plusenergie-Standard erreichen. Im Bereich der Nicht-Wohngebäude können 8.000 bis 50.000 Plusenergiegebäude bis 2050 erwartet werden. Bei einer Gesamtzahl von etwa 2,1 Mio. Gebäuden in Österreich im Jahr 2050 kann also bis zu einem Fünftel Plus-Energie-Standard erreichen.

Publikationen

Projektbeteiligte

Projektleiter

Dr. Reinhard Haas
Technische Universität Wien, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (Energy Economics Group)

Projekt- und Kooperationspartner

  • Technische Universität Wien, Institut für Thermodynamik und Energiewandlung
    Ansprechpartner: Markus Haider
  • Technische Universität Wien, Institut für Hochbau und Technologie
    Ansprechpartner: Thomas Bednar
  • Technische Universität Wien, Institut für Architektur und Entwerfen
    Ansprechpartner: Karin Stieldorf
  • Gruppe Angepasste Technologie, Verein an der Technischen Universität Wien
    Ansprechpartner: Robert Wimmer

Kontaktadresse

Technische Universität Wien, Institut für elektrische Anlagen und Energiewirtschaft, Energy Economics Group
Gußhausstraße 25-29/373-2
A- 1040 Wien
Tel.: +43 1 58801-37352 (Reinhard Haas) od. DW 37372 (Raphael Bointner)
Fax: +43 1 58801-37397
E-Mail: reinhard.haas@tuwien.ac.at; raphael.bointner@tuwien.ac.at
www.eeg.tuwien.ac.at

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