Energie in Gebäuden und Quartieren

In Deutschland entfallen etwa ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen auf Gebäude. Das Ziel eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands bis 2050 ist nur zu erreichen, wenn Energieeffizienzmaßnahmen und erneuerbare Energien ineinandergreifen. Seit 2006 sind über 4,6 Millionen Wohnungen mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von rund 271 Milliarden Euro energieeffizient saniert oder neu gebaut worden. 13 Prozent des Wärmeverbrauchs wurden im Jahr 2015 durch erneuerbare Energien gedeckt – 2014 waren es noch 12 Prozent. Damit ist das Ziel für 2020 (14 Prozent) bald erreicht.

Die von der Bundesregierung vorgelegte Energieeffizienzstrategie Gebäude (ESG) zeigt, wie der Gebäudebestand bis Mitte des Jahrhunderts durch die Steigerung der Energieeffizienz sowie den Einsatz erneuerbarer Energien nahezu klimaneutral werden kann. Gebäude und Quartiere müssen ein integraler Bestandteil des zukünftig nachhaltigen, intelligent gesteuerten Energiesystems werden, das den Energieverbrauch minimiert, die Versorgung mit Strom, Wärme, Kälte und Mobilität aus erneuerbaren Quellen optimiert und die Interaktion zwischen den Sektoren stärkt.

Förderschwerpunkte und wissenschaftliche Fortschritte

Damit Gebäude und Quartiere flexibel und bedarfsgesteuert mit den Netzen interagieren und Erzeugungs-, Energiespeicher- sowie Verteilungsfunktionen im Energiesystem ausüben können, sind in Zukunft weitere, flankierende technologische Entwicklungen und Maßnahmen in Forschung und Entwicklung erforderlich. Schwerpunkte der Forschungsförderung sind die Bereiche Energieoptimiertes Bauen (EnOB), Niedertemperatur-Solarthermie, Thermische Speicher, Forschung für energieeffiziente Wärme- und Kältenetze (EnEff:Wärme), Solarisierung von Wärmenetzen sowie Forschung für die energieeffiziente Stadt (EnEff:Stadt). Dabei rückt die Integration der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr, zunehmend in den Fokus, wie auch das systemische Zusammenwirken vielfältiger Energietechnologien.

Exemplarisch ist hier das Vorhaben EnEff:Stadt Energienetz Berlin zu nennen, das Wärme, Kälte sowie regenerativen Strom intelligent zusammenbringt und so den Aufbau einer zukunftsfähigen und flexiblen Versorgungsstruktur am größten Hightech-Standort Europas ermöglicht. Bis 2030 soll der Primärenergieverbrauch für den Technologiepark Adlershof um 30 Prozent reduziert werden. Die vernetzten Energieströme ermöglichen den Aufbau einer zukunftsfähigen und flexiblen Versorgungsstruktur, einer sogenannten Smart Grid Allianz, die mit vorausschauender und nachhaltiger technologischer Planung gezielt optimiert wurde.

Im Bereich Gebäude und Quartiere ist die sektorübergreifende Energieforschung schon lange von zentraler Bedeutung. Integrative Ideen und Konzepte sowie die Partizipation aller beteiligten Akteure zu untersuchen, etwa in so genannten Living-Labs, sind daher zentrale Bestandteile von ENERGIEWENDEBAUEN. Diese Forschungsinitiative bündelt alle Aktivitäten für Forschung, Entwicklung und Demonstration im Bereich Gebäude und Quartiere.

Das Forschungsnetzwerk ENERGIEWENDEBAUEN, früher Gebäude und Quartiere, führt dabei alle Akteure der Branche zusammen. Analysen und Schlussfolgerungen aller laufenden Vorhaben sowie neue Forschungsfelder, Trends und Potenziale werden mit der digitalen „Landkarte der Projekte“ transparent. Zusätzliche Veranstaltungen unter dem Dach der Forschungsinitiative wie ThinkTanks, Kongresse und Workshops vernetzen Forschung, Wirtschaft und Politik.

Mit der gemeinsamen Förderinitiative „Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“ von BMWi und BMBF konnten 2017 fünf von sechs systemisch angelegten Leuchtturmprojekten auf Quartiersebene starten. Sie sollen zeigen, wie durch Innovationen und intelligente Vernetzung energetisch hochwertige, lebenswerte Häuser und Quartiere entstehen können. Die auf fünf Jahre angelegten Reallaborprojekte sollen ein energetisches Gesamtkonzept von der Forschung bis in die Umsetzung verfolgen und alle relevanten Akteure bei den Arbeiten einbeziehen. In Kaiserslautern zeigen neun Partner auf dem ehemaligen Werksgelände der Pfaff AG, wie mit einem hohen Anteil lokal erzeugter erneuerbarer Energie sowie zu sanierenden, denkmalgeschützten und neuen Gebäuden die Energiewende im Quartier erfolgreich umgesetzt werden kann. In Heide (Holstein) erarbeiten im Konsortium „Quarree 100“ zwanzig Partner Lösungen, um die Abregelung von erneuerbarer Energie zu vermeiden und diese lokal sinnvoll zu nutzen. In Oldenburg will das Vorhaben „ENaQ - Energetisches Nachbarschaftsquartier“ neben Strom, Wärme und Elektromobilität vor allem die Akteure und Nutzerinnen und Nutzer miteinander vernetzen. In Zwickau realisiert ein Konsortium aus 13 Partnern im Projekt „ZED“ ein Null-Emissions-Quartier, das zeigen soll, wie Wohnungen auf Basis von elektrisch-thermischen Verbundsystemen zukunftssicher und bezahlbar versorgt werden können. In Esslingen wird das klimaneutrale Stadtquartier „ES-West-P2G2P“ durch einen Verbund innovativer Technologien eine sektorübergreifende Nutzung regenerativer Stromüberschüsse ermöglichen.

Für das ressortübergreifende Modul II der Förderinitiative „Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“ stellt die Bundesregierung über 100 Millionen Euro bereit. Das BMWi fördert daneben im Modul I der Förderinitiative die Demonstration von Konzepten zu Sanierung und Neubau von mehrgeschossigen Wohnbauten mit rund 20 Millionen Euro. Im Jahr 2017 haben acht Verbundvorhaben dazu begonnen.

Neben den Aktivitäten in der Förderinitiative „Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“ unterstützt das BMBF auch grundlegende Arbeiten für langfristig angelegte Forschungskomplexe. Viele Baudenkmale, die wesentlicher Bestandteil unseres kulturellen Erbes wie auch von großem touristischem Interesse sind, fanden bislang in Zusammenhang mit energetischer Sanierung nur geringe Beachtung. Das 2017 gestartete Vorhaben „Erhalt und Bewirtschaftung von Burgen, Schlössern und Klöstern in Mitteldeutschland angesichts sich verändernder energetischer und klimatischer Randbedingungen“ widmet sich dieser Thematik erstmals in großer Breite und Tiefe. Es werden langfristig ausgerichtete Sanierungskonzepte für diese Gebäudetypen erarbeitet, technische Lösungen entwickelt und Arbeitsmittel für Denkmaleigentümer, Architekten, Ingenieure und Behörden bereitgestellt.

Das BMBF fördert darüber hinaus gezielt Innovationen auf der Materialebene für Anwendungen im Gebäudebereich. Im Forschungsverbund „Thermostop“ wird ein Komposit aus verschiedenen Nanopartikeln entwickelt, das als Wärmeisolation für Gebäude dienen soll. Dieses Material wird die Dämmeigenschaften handelsüblicher porenbasierter Wärmedämmungen besitzen (zum Beispiel Glaswolle oder PU-Schaum), gleichzeitig aber mechanisch sehr stark belastbar sein und so perspektivisch als Ersatz für herkömmliche Fassadenelemente dienen.

Projektförderung

Im Schwerpunkt Energie in Gebäuden und Quartieren haben das BMWi und das BMBF im Jahr 2017 655 laufende Vorhaben mit rund 61,76 Millionen Euro gefördert. 2017 haben die Ministerien zudem 205 Forschungsprojekte mit einem Fördermittelansatz von rund 129,96 Millionen Euro neu bewilligt (vgl. Abb.).