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Tool zur Quartiersbewertung frei verfügbar
Mehr erneuerbare Energie in Quartieren integrieren
Damit die Klimaschutzziele erreicht werden können, müssen Gebäude vermehrt mit Wärme und Strom aus regenerativen Quellen versorgt werden. Ergebnisse eines Forschungsvorhabens zeigen jetzt, wie Verantwortliche dies in unterschiedlichen Quartieren umsetzen können.
André Müller vom Institut Wohnen und Umwelt (IWU) in Darmstadt kennt die besonderen Herausforderungen im Gebäudebereich. Er leitet das Vorhaben „EG2050:E4Q - Einbindung erneuerbarer Energieträger in die Energieversorgung von vernetzten Quartieren“, kurz E4Q. „Der Gebäudesektor ist sehr komplex, da es eine Vielzahl von Gebäudetypen gibt. Diese unterscheiden sich häufig in ihrem energetischen Zustand. Die Versorgung mit Strom und Wärme verläuft hier individuell verschieden“, so Müller. Auch die Eigentumsverhältnisse können von Gebäude zu Gebäude variieren.
Zur besseren Orientierung gibt das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Vorhaben E4Q jetzt Verantwortlichen in städtischen Quartieren Handlungsempfehlungen und ein Planungstool an die Hand. „Damit können diese bereits in der Planungsphase Varianten für eine energetische Modernisierung identifizieren und deren Vor- und Nachteile abwägen“, betont Müller.
Quartierstypisierung passend für Umsetzung vor Ort
Anstatt nur einzelne Gebäude zu betrachten, ist es sinnvoll, ganze Stadtquartiere zu analysieren und energetisch zu optimieren. Die daraus entstehenden Synergien können insgesamt die Energieeffizienz erhöhen und Kosten reduzieren. Zunächst definierten die Expertinnen und Experten neun Typquartiere. Diese bilden übliche urbane Bebauungssituationen ab. Anzahl und Ausdehnung der Gebäude können sich zusätzlich unterscheiden, sodass insgesamt 23 Variationen möglich sind. „Damit berücksichtigen wir die Ansprüche in verschiedenen Arbeitsfeldern. So betrachten Energieversorger häufig Kleinquartiere für Contracting-basierte Wärmeversorgungskonzepte, während Stadtentwicklungsplaner sich eher für Projekte in größerem Maßstab interessieren“, erklärt Johannes Koert von der TU Darmstadt, ebenfalls Projektleiter von E4Q.
Im Vorhaben E4Q definierten die Expertinnen und Experten diese neun urbanen Typquartiere (Bild: © IfM/IWU 2022).
Bewertungstool schafft Sicherheit bei Planung
Die Projektpartner am Institut für Massivbau (TU Darmstadt) sowie am Institut Wohnen und Umwelt in Darmstadt untersuchten anhand von dynamischen Gebäude- und Quartierssimulationen, Ökobilanzen sowie Lebenszykluskostenanalysen, wie sich verschiedene Wärmeschutz- und Energieversorgungskonzepte auf die zuvor definierten Quartierstypen auswirken.
Daraus entstanden ist das digitale Planungstool E4Q. Dieses weist nach der Auswertung für jedes betrachtete Quartier insgesamt sieben Indikatoren zur Bewertung der energetischen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der verschiedenen Sanierungskonzepte aus. Dazu zählen etwa anfallende Investitionskosten oder der erneuerbare Deckungsanteil.
Das Tool dient zum Beispiel Klimaschutzmanagern und Energieversorgern dazu, verschiedene Wärmeschutz- und Modernisierungsvarianten für das für sie relevante Quartier zu bewerten. Dies reduziert den Arbeitsaufwand und erhöht gleichzeitig die Qualität der für die Entscheidungen verfügbaren Datenbasis. Das Quartierbewertungstool steht der Öffentlichkeit in Form einer Excel-Arbeitsmappe zur Verfügung.
Anhand dieser sieben Indikatoren werden die energetischen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der Sanierungskonzepte in den Quartieren bewertet (Bild: © IfM/IWU 2022).
Pro Typquartier mehr als eine Millionen Szenarien berechnet
Um allgemeine Empfehlungen zu Wärmeschutz- und Energieversorgungsvarianten in Quartieren abgeben zu können, setzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Szenarioanalyse ein. Dazu wurden pro Typquartier mehr als eine Millionen Szenarien berechnet. Zielvorgabe war, dass die in der Analyse definierten Modernisierungsmaßnahmen die Treibhausgasemissionen reduzieren und/oder den Barwert der Lebenszykluskosten im Vergleich zum Status quo verringern.
Übergreifend lieferte die Szenarioanalyse folgende Ergebnisse:
- Der Einsatz von Photovoltaikanlagen führt generell zu einer höheren Kosten- und GWP (Global Warming Potential)-Reduktion als der von solarthermischen Anlagen.
- Die Investitionskosten der Photovoltaiknutzung stehen in den untersuchten Konzepten einem verringerten Barwert der Lebenszykluskosten gegenüber. Der Barwert ist der Wert, den zukünftige Zahlungen in der Gegenwart besitzen.
- Stromspeichersysteme führen zwar zu einer Erhöhung des Deckungsgrads des Endenergiebedarfs mit im Quartier erzeugten erneuerbaren Energien, gleichzeitig jedoch zu einer Verschlechterung sowohl hinsichtlich der Investitionskosten als auch der Lebenszykluskosten.
- Der Einsatz biogener Brennstoffe führt erwartungsgemäß zu einer starken Reduktion der Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus. Entsprechend der Kostenbasis aus dem Jahr 2021 mit nur moderat angesetzten Preissteigerungen waren Hackschnitzelanlagen gegenüber Biogasanlagen ökonomisch vorteilhaft.
Aus ihren Analysen leiteten die Forschenden zusätzlich allgemeine Handlungsempfehlungen für Akteurinnen und Akteure ab, die Klimaschutzmaßnahmen in Quartieren umsetzen möchten. Die zum Projekt verfasste Broschüre liefert hierzu weiterführende Informationen.
Übergreifende Planung unterstützt Klimaschutz im Gebäudebereich
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine übergreifende Modernisierungsplanung in Quartieren und der Zusammenschluss von Akteuren aus allen relevanten Bereichen energetische, ökologische und wirtschaftliche Vorteile bringt. „Die Projektergebnisse – und hier insbesondere das E4Q- Bewertungstool – können die Handelnden vor Ort dabei unterstützen, einen Beitrag zum klimaneutralen Gebäudebestand zu leisten“, so Koert. (bs)