Das Haus der Zukunft - Nutzung von Umweltenergie

Die Natur stellt uns zum größten Teil die Energie zur Verfügung, die für den komfortablen Betrieb eines Wohngebäudes benötigt wird. Dabei befinden wir uns in Deutschland in einer besonders privilegierten klimatischen Zone. Im Sommer stellt uns die Sonne die Heizenergie zu Verfügung, die im Winter benötigt wird und im Winter erhalten wir die Kälteenergie um die hohen sommerlichen Temperaturen zu kühlen. Wir müssen nur lernen mit diesen Energieströmen richtig umzugehen. Dazwischen gibt es Zeiträume, bei der uns die Natur sogar die exakt passenden, klimatischen Verhältnisse zur Verfügung stellt.

Die Nutzung von Umweltenergie bezieht sich aber bei weitem nicht nur auf die Nutzung von Wärme für Heiz-und Kühlzwecke. Auch die Stromerzeugung mit Photovoltaik, die Regenwassernutzung oder die Nutzung der Windenergie, kann ein Haus zum Aktivgebäude werden lassen. Dabei werden Betriebskosten eingespart und Ressourcen geschont.

Sonnenenergie / Photovoltaik: Die Nutzung von Sonnenenergie zur Stromerzeugung ist eine weit verbreitete Anwendung. Diese Systeme sind ausgereift und haben mittlerweile eine sehr gute Wirtschaftlichkeit erreicht. Die über das Jahr nutzbaren Sonnenstunden sind gut prognostizierbar. Eine ähnliche Entwicklung wie die PV-Module erfahren haben, nehmen aktuell die Speichersysteme. Diese Systeme werden zunehmend effizienter, haltbarer (Zyklenfestigkeit) und wirtschaftlicher.

Sonnenenergie /Solarthermie: Die Nutzung von Sonnenenergie zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung ist eine weit verbreitete Anwendung. In Kombination mit einer solarthermischen Wärmeerzeugung ist i.d.R. auch ein Wärmespeicher auf Wasserbasis zu finden. Der systemische Nachteil dieser Anwendung besteht darin, dass im Hochsommer, wenn die größte Wärmeenergie zur Verfügung steht, Gebäude meist den geringsten Wärmebedarf ausweisen. In der Tabelle ist neben dem Wasserwärmespeicher ein Erdwärmespeicher dargestellt. Bei einer thermischen Aktivierung großer Erdreichmassen besteht die Möglichkeit, große Energiemengen mit einem geringen Aufwand über einen längeren Zeitraum zu speichern (Solargeothermie). Wenn dieser Erdreichwärmespeicher dann als Pendelspeicher betrieben werden kann und im Sommer Kühlenergie und im Winter Heizenergie bereitstellt, dann bringt dieses System einen Doppelnutzen. Die Voraussetzungen dafür sind, dass die geodätischen und die genehmigungsrechtlichen Prämissen vorliegen.

Regenwassernutzung: Auch die Regenwassernutzung über einen Wasserspeicherbehälter/Zisterne ist häufig vorzufinden. Allerdings nur als „kleine Variante“ für die Nutzung von Gießwasser im Außenbereich. Die Nutzung eines Grauwassersystems über das einer der größten Wasserverbraucher, die Toilettenspülung versorgt wird, stellt wieder eine große Ausnahme dar. Die Jahresniederschlagsmengen sind regional bekannt. Die Anlagen können dadurch gut dimensioniert werden.

Erdwärmenutzung: Diese ist in der Tabelle als Symbol eines Maulwurfes dargestellt und als Eisblume die niedrige Temperaturen symbolisiert. Die verbreitetste Anwendung der Erdwärmenutzung ist als Wärmequelle für Wärmepumpen in Kleinanlagen. Dabei wird dem Erdreich über einen Wärmetaucher Wärme entzogen, welche mittels einer Wärmepumpe dann auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird. Die Regeneration des Erdreiches erfolgt dabei auf natürlichem Wege. Ein Erdreichwärmespeicher kann auch als Pendelspeicher betrieben werden, in den gezielt hohe oder niedrige Temperaturniveaus eingespeichert werden können und bedarfsgerecht wieder abgerufen werden.

Windenergie: Die geregelte Nutzung von Windenergie als Antrieb für Be- und Entlüftungssysteme ist noch völlig unbekannt. Diese kann auch nur eine unterstützende bzw. zeitlich eingeschränkte Nutzung bringen, denn auch bei Windstille müssen Lüftungsgeräte betrieben werden. In dem Demonstrationsgebäude wird erstmalig ein Prototyp zum Einsatz kommen, der den prognostizierten Jahresenergiebedarf der eingesetzten Lüftungsanlage mindestens um 50% senken wird. Die regionalen, jährlichen Windstärken und Windrichtungen sind in einer Form bekannt, die es ermöglicht, derartige Komponenten bedarfsgerecht zu dimensionieren.

Die Nutzungsmöglichkeiten von Umweltenergie wurden zunächst weitestgehend mit einer eindimensionalen Betrachtung vorgestellt. Viel interessanter ist jedoch eine integrale Anwendung über ein Verbundsystem, das einen Mehrfachnutzen bringt. Ähnlich wie der Erdreich-Pendelspeicher einen Mehrfachnutzen bringt, können auch andere Komponenten eingesetzt werden. So kann beispielsweise auch eine Regenwasserzisterne thermisch aktiviert werden. Die Speichersysteme können so gesteuert werden, dass z.B. auch das Stromnetz definiert be-und entlastet werden kann und dadurch einen Nutzen erfährt. Bei einer Kombination der einzelnen Komponenten als Gesamtsystem könnten verschiedene Einzelelemente entfallen, sodass die Gesamtanlage einfacher, wirtschaftlicher und effektiver wird als die Summe von Einzelanlagen.

Wenn bei einer Baumaßnahme von Anbeginn ein Verbundsystem, planerisch berücksichtigt und optimiert designt wird, dann zeichnet sich diese durch eine bis dato noch nicht bekannte Wirtschaftlichkeit aus. Dafür stehen den Akteuren viele Stellhebel zu Verfügung.

Diesem Themenfeld kann man sich von verschiedenen Seiten nähern. Eine Baumaßnahme ist zunächst einmal grundsätzlich kein ökologisches Vorhaben. Dies fängt schon damit an, dass das Grundstück einmal „reine Natur" war und nun einer anderen Verwendung zugeführt wird. Insofern verstehen wir heute unter dem Begriff des „ökologischen Handelns" Maßnahmen, die geringere Schäden verursachen, als dies üblicherweise der Fall ist.

Viele technische Maßnahmen, um ein effizienteres oder ökologischeres Bauwerk zu erstellen, sind heute absolut wirtschaftlich. Prinzipiell sollte daher gar nicht die Frage gestellt werden, ob diese zu realisieren sind. Eine bauliche Umsetzung sollte von Anbeginn klar sein.

Leider ist dies jedoch noch nicht der Regelfall, sondern die Ausnahme. Häufig wird so geplant und beraten, wie dies die handelnden Personen gewohnt sind und schon immer gemacht haben. Dies hat zum Ergebnis, dass meist „Technik von gestern" eingebaut wird.

Auch die Bauherren, die mit ihrem zur Verfügung stehenden Budget haushalten müssen, entscheiden sich häufig und meist auch aus Unwissenheit für die „billige Lösung". Dass diese „billige Lösung" dann mit Blick auf die Folgekosten dann doch eine unwirtschaftliche Lösung darstellt, wird in der Regel zu wenig berücksichtigt.

Bei dem Projekt wird das Optimum zwischen Ökonomie und Ökologie mit Blick auf die Lebenszykluskosten angestrebt. Dabei sollen durchschnittliche Baukosten nicht überschritten werden. Dort wo dieses mit Blick auf die Komponenten doch stattfindet, müssen sich die Mehrkosten amortisieren. So ist eine Dacheindeckung mit PV-Modulen hochpreisiger als mit Betonwerksteinen. Dafür wird eine Einsparung bei den Strombezugskosten erreicht. Die Realisierung einer zusätzlichen baulichen/technischen Maßnahme sollte über den Lebenszyklus mittels einer geeigneten Wirtschaftlichkeits-berechnung Einsparungen erwirtschaften, welche die Mehrkosten komplett gegenfinanzieren. Somit handelt es sich dann um eine wirtschaftliche Investition Dafür gibt es aufgrund der aktuell niedrigen Zinsen und der vielfältigen Fördermöglichkeiten für baulich-ökologische Maßnahmen sehr gute Ausgangsvoraussetzungen.