Eine Menge Energie
Eine große Menge Energie liegt ungenützt herum und wir müssen sie dringend finden. Warum? Um nicht weiterhin Kohlenstoffe zu verbrennen und damit den CO2 Gehalt der Atmosphäre immer weiter zu erhöhen.
Der heutige Energieverbrauch an fossilen Rohstoffen ist gewaltig und nicht mehr lange zu gewährleisten.
Die aktuelle Tagesfördermenge von Öl liegt bei 90 Millionen Barrel Öl pro Tag. Eine Zahl unter der man sich nichts vorstellen kann. In m3 ausgedrückt sind das 14.210.000 m3 pro Tag. In einen Kesselwaggon kann man in etwa 100 m3 füllen. Die täglich geförderte Ölmenge bildet einen Güterzug von Gibraltar bis Aarhus, d.s. 3.200 km.
CO2-Freisetzung durch Verbrennung gebundener Kohlenstoffe
Durch die Verbrennung des Öles, das in unteren Erdschichten gefördert wird, beschleunigt sich die biogene Rückmischung. Unsere Luftmischung, bzw. Atmosphäre in Erdnähe war seit ca. 350 Millionen Jahren gleich, seit Beginn der Industrialisierung hat der Kohlenstoffdioxidgehalt unserer Luft jedoch um 40% zu genommen. Grund dafür sind Verbrennungen von vorher gebundenen Kohlenstoffen, wie Kohle und Öl.
Die in Millionen von Jahren durch Photosynthese als Kohlenstoff fixierte Sonnenenergie, wurde durch geodätische Bewegungen unterirdisch abgelagert (Carbon Capture and Storage) und wird heute durch Oxidation, d.h. Verbrennung in einem immer schneller werdendem Tempo wieder freigesetzt. CO2 fand eine rasche Freisetzung seit Beginn der Industrialisierung. Die steigende CO2-Konzentration schadet unserem Planeten nicht, führt aber zu Menschen feindlichen Bedingungen auf der Erdoberfläche.
Einsparpotentiale und regenerative Energiegewinnung
Wir sollten uns also dringend um alle Ressourcen bemühen, die keinen klimaschädlichen Einfluss haben und die bisher ungenutzt sind. Finden können wir diese Energieressourcen in jedem normalen Ort der Alpen und auch sonst überall in Europa in Form von Einsparpotentialen im Altbaubestand und Energiegewinnen durch Solaranlagen, Photovoltaik und manchmal Wind-, oder Wasserkraft.
Begriff Niedrigstenergiegebäude
Um unnützen Energieverbrauch zu senken, möchte die EU, dass alle neuen Gebäude ab 2020 Niedrigstenergiegebäude werden und die Sanierungen sich diesem Standard angleichen, solange dies auf ihre Lebenszeit betrachtet wirtschaftlich ist. „Niedrigst“ wird dabei auf Englisch als „fast Null“ bezeichnet. Dieser Begriff wird von allen Europäischen Staaten unterschiedlich interpretiert und wird deshalb sehr unterschiedlich ausfallen. Mit Sicherheit wird er aber nicht sehr hoch sein können, um „fast Null“ zu sein Die Länder sind aufgefordert ihre Definitionen bis Juni 2012 zu beschreiben.
Primärenergie als Bewertungsmaß
Bei der Energie, die da fast gar nicht mehr verbraucht werden soll, handelt es sich nicht nur um Heizwärme, sondern um Primärenergie pro Quadratmeter Gebäudefläche, die sich mit einem von Land zu Land variierendem Faktor aus der Endenergie berechnet. Außerdem sind alle Energieaufwendungen zusammen zu addieren, die zur Nutzung des jeweiligen Gebäudes notwendig sind. Wahrscheinlich werden die meisten Definitionen die Primärenergien für Heizen, Kühlen, Lüften, und bei den Nichtwohngebäuden zusätzlich Beleuchten und Bedarfsstrom zusammenfassen. Wenn man bedenkt, dass die Gesamtprimärenergie für ein Passivhaus kleiner als 120kWh/(m2a) sein muss, damit die Passivhauskriterien erfüllt sind, kann man sich vorstellen, dass einige Anstrengungen notwendig sind, um in Richtung „fast Null“ zu kommen. Technisch ist das ohne weiteres möglich und sinnvoll natürlich auch, weil damit fast 40% des Gesamtenergieverbrauchs eingespart werden kann. Auf die Suche nach diesen Energiepotentialen machen wir uns jetzt.
Zunächst ein Österreichischer Überblick
Das EU Projekt Tabula, erarbeitete für viele Europäische Staaten Gebäudetypologien, die im Internet frei zugänglich sind. Dabei sind jedem Land und jeder Baualtersklasse typische Gebäude, wie Einfamilienhaus, Reihenhaus, Mehrfamilienhaus und Wohnblock, zugeordnet. Durch anklicken eines Fotos eines der Gebäudetypen, öffnet sich eine Maske, die wahlweise Auskunft über Heizwärmebedarf, Primärenergiebedarf, nicht erneuerbarer Primärenergiebedarf, CO2 Verbrauch und jährliche Energiekosten gibt.
Ziel„fast Null“ durch heutige Baustoffqualitäten ohne weiteres möglich
Öffnet man das Einfamilienhaus des Baualters 1961 bis 1980 zeigt es einen Primärenergiebedarf von 642 kWh/(m2a) an. Das etwas jüngere Gebäude des Baualters 1981 bis 1990 hat nur noch einen Primärenergiebedarf von 400 kWh/(m2a) und das Einfamilienhaus aus den folgenden Jahren bis 2009 311 kWh/(m2a). Ähnliches lässt sich bei allen Gebäudetypen ablesen. In der Tendenz hat sich der Primärenergiebedarf Österreichischer Häuser von den 60ger Jahren bis 2009 durch steigende Bautechnikverordnungen halbiert. Um unser Ziel „fast Null“ zu erreichen, müssen wir unseren Bedarf nur noch einmal halbieren oder vierteln um die gewünschte Menge Energie einzusparen, anstelle sie zu kaufen. Betrachten wir die Qualitäten unserer Baustoffe ist das ohne weiteres möglich. Seit 2009 schreibt die österreichische Bautechnikverordnung bei Neubau und Sanierung einen U-Wert der Außenwand von 0,35 W/(m2K) vor. Energieeffiziente Neubauten und sanierte Altbauten halten heute U-Werte von 0,1 W/(m2K) ein. Das ist wichtig um den Transmissionswärmebedarf, also die Wärme, die ungenutzt durch die Bauteile entweicht, zu reduzieren und damit kleiner dimensionierte, effektivere Heizsysteme einbauen zu können.
Förderung als Steuerungsmöglichkeit
Durch Förderungen von energieeffizienten und ökologischen Bauten lassen sich hervorragende Steuerungsmöglichkeiten entwickeln, die gesellschaftliche Änderungsprozesse auslösen. Die Analyse der Vorarlberger Wohnbauförderung zeigt, dass in den letzten 3 Jahren 90 Millionen € Wohnbauförderung in die beiden höchsten Förderstufen, die Passivhauskomponenten und kontrollierte Be- und Entlüftungen voraussetzen, flossen. In die Stufe 3, die den gesetzlichen Standard noch immer deutlich unterschreitet flossen 69 Millionen Euro und in die Stufen 1 und 2 flossen 81 Millionen Euro.
Richten wir jetzt den Blick auf das Vorarlberger Projektgebiet im Projekt Alphouse, die Pilotgemeinde Andelsbuch
Im Projekt Alphouse wurde eine eingehende Analyse der Potentiale für Energiegewinnung und Einsparungen durch Sanierungen erstellt. Im Projekt wurden in Zusammenarbeit mit der Gemeinde die Bebauungsstruktur aufgearbeitet, sowie Rückschlüsse mit dem Gestaltungsbeirat, dem Handwerkerverein und mit einzelnen Hauseigentümern diskutiert. Die Gemeinde Andelsbuch liegt zentral in der Region und ist eine typische Bregenzerwälder Gemeinde. Sie wird von zahlreichen traditionellen Bauernhäusern geprägt, die über 100 Jahre alt sind und noch nicht saniert wurden. In der Gemeinde sind auch sehr viele, für Vorarlberg und die Region typischen Einfamilienhäuser der 60er und 70er Jahre errichtet worden. Traditionelle und moderne Architektur stehen selbstverständlich nebeneinander.
Bestehende Bausubstanz
In den nächsten Jahrzehnten werden viele Gebäude saniert und an die zukünftigen europäischen Gesetzesvorgaben und die erhöhten Komfortbedürfnisse angepasst werden. Die Demographische Entwicklung, sowie der bestehende Gebäudeleerstand erfordern ebenfalls einen neuen Umgang mit der bestehenden Bausubstanz. Als typisch für Andelsbuch erweisen sich die freistehende Situierung der Häuser in der Landschaft, die Satteldächer und eine Gebäudehöhe von 2 oder 3 Geschoßen. 75 % aller Häuser, welche vor 1857 errichtet wurden, haben einen im Haus integrierten Stadel, der oft als Garage genutzt wird. Bei den jüngeren Gebäuden bleibt der Garageneinbau erhalten, jedoch kommt der Anbau eines Balkons hinzu. So sind rund 50 % der Gebäude aus den Errichtungsjahren 1973 – 1994 mit einem Garageneinbau und einem Balkon ausgestattet.
Gebäudealter
Heute stehen in Andelsbuch ca. 700 Häuser. Die Analyse der Luftbilder der vergangenen 150 Jahre zeigen, dass bereits 30 % der Gebäude vor 1857 errichtet wurden. In den darauffolgenden 100 Jahren wurden weitere 11 % erbaut. Seit den 1950er Jahren werden jährlich neben den laufenden Sanierungen rund 7 Häuser, d.h.1 %, neu errichtet. Der Gebäudebestand ist mehrheitlich in den letzten 60 Jahren entstanden.
Sonneneinstrahlung zum Sonnenhöchststand
Das Potential an Dachflächen für die Gewinnung von Wärme oder Elektrizität ist enorm. Die Analyse der Verschattung zum Tageshöchststand der Sonne zeigt, dass ab Frühling das ganze Siedlungsgebiet besonnt ist.
Klima
Hervorstechender Charakter des Klimas von Andelsbuch ist der vertikale Aufbau zwischen dem tiefsten Punkt mit 540 m und der über 1800 m liegenden höchsten Erhebung des Gemeindegebietes. Die Meereshöhe bedingt die Temperaturunterschiede, wie auch die Niederschlagsmenge. Andelsbuch liegt an der Nordseite des Alpenraumes mit vorherrschendem Westwind. Im Tal fallen jährlich ca. 1850 mm, auf der Niederen ca. 2500 mm Regen. Im Tal kommen häufig windstille Tage vor, die die Ausbildung eines Kältesees besonders im Winter sehr fördern. Die geschlossene Schneedecke liegt durchschnittlich 100 Tage. Die Vegetationstage liegen in Andelsbuch zwischen 150 und 209 Tagen.
Solaranlagen
In der Gemeinde sind 7 Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von: 89,98 kW installiert. Die eingespeiste Energiemenge betrug 2009 71.609 kWh Strom. Das Kraftwerk Andelsbuch, welches 1908 in Betrieb genommen wurde, erbringt eine Kraftwerksleistung von 15.100 kW und eine Jahreserzeugung von 50,5 Mio. kWh Strom. Im Ort werden jährlich ca. 4,06 Mio. kWh Strom verbraucht.
Potentielle Dachflächen
In Andelsbuch sind rund 70 % der Gebäude mit einem Satteldach ausgestattet. Die meisten Gebäude mit Flächdächern haben eine öffentliche Nutzung oder sind Gewerbebauten. Das Potential an Dachflächen für die Gewinnung von Wärme oder Elektrizität ist enorm. Ca. 320 Gebäude haben eine potentielle zusammenhängende Dachfläche in östlicher, südlicher oder westlicher Ausrichtung von ca. 50 m2. Die potentielle Gesamtfläche beträgt horizontal gemessen ca. 9,3 ha. 43 % des Potentials ist auf 123 Gebäuden, welche vor 1857 errichtet wurden. Verteilt auf die Dachformen beträgt das Potential rund 40.000 m2 PV Module. Damit lassen sich 1.000 Haushalte, also viel mehr als die 700 Häuser, über das ganze Jahr versorgen.
Gebäudezustand
In Andelsbuch bestehen unterschiedliche Angaben zum Leerstand von Gebäuden, je nach eigener Erhebung, der Erhebung der Gemeinde aus dem Jahre 2007 im Rahmen des einschlägigen Projektes „Alte Bausubstanz“ oder den Darstellungen in der Katastralmappe. Die von Außen gut sichtbare Mindernutzung beträgt etwa 4 % des Gebäudebestandes im Siedlungskerngebiet. Das Projekt „Alte Bausubstanz“ zeigte auf, dass für die Eigentümer die Objekte nicht leer stehen, sondern als Lager verwendet werden oder sie sich in einem Zwischenstadium vor einer Übergabe an die nächsten Generationen befinden. Aus energiepolitischer Sicht ist eine Sanierung eines Gebäudes alle 30 – 40 Jahre sinnvoll. Jene Gebäude, welche sich in ihrem Baualter entsprechenden Zustand befinden, wurden als gut erhalten eingestuft. Häuser in schlechterem Zustand als renovierungs- oder sanierungsbedürftig. Baufällig sind 16 Gebäude, 52 sind sanierungsbedürftig, weitere 469 Gebäude gut erhalten und 108 sind als neuwertig zu bezeichnen.
Garagen
In Andelsbuch ist aufgrund des schneereichen Winters eine befestigte Unterbringung des Autos und anderer Gerätschaften von besonderer Bedeutung. Deshalb haben fast alle Wohnobjekte eine Garage im Gebäude oder direkt an das Objekt angebaut. 18 % der Gebäude haben eine Garage ein- und angebaut, 23 % haben einen Garagenanbau. 47 % aller Objekte haben einen Garageneinbau. Durch eine innenliegende Garage gehen dem Haus pro Jahr etwa 4.400 kWh Wärme verloren. Man benötigt 440 l Heizöl um den Wärmeverlust im Haus durch Heizen zu ersetzen.
Balkone
Balkone mit einer von innen nach außen durchgegossenen Balkonplatte sind meist starke Wärmebrücken. Besonders hoch ist der Wärmeabfluss, wenn beide Bauteile aus gut wärmeleitendem Material, wie z.B. Beton oder Stahl bestehen. In den Jahren von 1950 bis ca. 1975 wurden in Andelsbuch 3/4 aller Gebäude mit einem Balkon errichtet, das sind ca. 210 Gebäude. Wird ein durchschnittlicher Balkon mit einer Stahlbetonplatte von der Wand abgesetzt, so kann z.B. mit einem Balkon von 3 m Länge ca. 20 l Heizöl im Jahr eingespart werden.
Zuordnung
Für die detaillierte Betrachtung wurden in der Gemeinde Andelsbuch 6 Pilotobjekte ausgewählt. Die Gebäude sind über das Gemeindegebiet verteilt und sind im Plan mit einem Quadrat markiert. Im Gebäudebestand von Andelsbuch wurden ähnliche Objekte den 6 Pilotgebäuden zugeordnet. Sie sind in der gleichen Farbe dargestellt, wie die Pilotobjekte. Aufgrund der zahlreichen landwirtschaftlichen Objekte kommt dem Bauernhaus Ritter eine besondere Bedeutung zu. Entsprechend der Vorarlbergstatistik sind die analysierten Gebäude 1 bis 2 Familienhäuser, da dieser Gebäudetyp mit über 55% der am häufigsten anzutreffende Haustyp ist. Außerdem wurden die am häufigsten anzutreffenden Baualtersklassen ausgewählt: Ein über hundert Jahre altes Gebäude und 5 Gebäude aus den 50er, 60er, 70er und 80er Jahren.
Dämmung der Außenwände
Einsparungen lassen sich vor allem durch Dämmung der Außenwände erreichen. Die Wärmedämmeigenschaft der Außenbauteile bestimmt, wie viel Wärme durch die Außenwände entweicht und deshalb nachgeheizt werden muss. Der U-Wert eines Bauteils beschreibt den Wärmedurchgangskoeffizienten, der im Wesentlichen durch die Wärmeleitfähigkeit und die Dicke eines Materials gekennzeichnet ist. Je höher der Wärmedurchgangskoeffizient, desto schlechter ist die Wärmedämmeigenschaft des Bauteils. In unterschiedlichen Bauperioden wurden jeweils andere typische Baustoffe eingesetzt. Im Vergleich der Bauteile nach Baualter, sieht man z.B. bei den Außenwänden abnehmende Wärmedämmeigenschaften von den 50er bis Ende der 70er Jahre. Der alte Bauernhof verfügt als Holzkonstruktion über bessere Wärmedämmeigenschaften. In den 80er Jahren verbessert sich die Qualität durch erste Außenwanddämmungen. Bei den Dächern wurde schon ab den 70er Jahren Dämmstoffe eingesetzt. Die U-Werte sinken deutlich früher.
Heizwärmebedarf
Das Diagramm "Vergleich HWB Bestand, OIB und PH Sanierung" zeigt alle 6 Häuser im Vergleich ihres berechneten Heizwärmebedarfes vor einer Sanierung, nach einer Sanierung nach dem gesetzlichen Mindeststandard und nach einer bestmöglichen Sanierung mit Passivhauskomponenten. Die Berechnungen wurden mit dem Passivhausprojektierungspaket durchgeführt. Drei Häuser erreichen einen Heizwärmebedarf um die 20 KWh/(m2a) und sind durchaus mit sehr guten Neubauten vergleichbar. Alle benötigen, bei angenommenen 20°C Raumtemperatur, nur noch einen Bruchteil der vorher benötigten Heizwärme. Der Heizwärmebedarf der unsanierten Häuser liegt zwischen 293 kWh/(m2a) und 104 kWh/(m2a). Nach der gesetzlich vorgeschriebenen Mindestanforderung in der Sanierung ergeben sich Werte zwischen 100 und 46 kWh/(m2a). Wird jedes Haus im individuell bestmöglichen Standard saniert, lassen sich die Werte auf 46 bis 19kWh/(m2a) senken.
Einsparpotential Andelsbuch
Überträgt man diese Ergebnisse auf die jeweils ähnlichen Gebäude im Ort Andelsbuch, lässt sich ein Energiepotential von 12,5 GWh oder 1.252.887 l Öl einsparen. Um im Anfangsbild zu bleiben sind es 12,5 Kesselwagen voller Öl, die jährlich durch die Sanierung dieses Dorfes an Heizwärme eingespart werden. Eine Menge Energie, die heute nur die Außenluft wärmt.
Die Heizwärme ist jedoch nicht der Energieverbrauch. Der liegt höher, da die Verluste im Leitungsnetz und der Heizung selber noch dazu gerechnet werden müssen und heißt Endenergiebedarf. Um den anfänglich erwähnten Primärenergiebedarf zu benennen, der im Niedrigstenergiegebäude nahe der Null liegen soll, muss der Endenergiebedarf noch mit den sogenannten Primärenergiefaktoren für den jeweiligen Energieträger multipliziert werden. Hier hat jedes Land andere Faktoren je nach dem, ob es zum Beispiel sehr viel Wasserkraft besitzt (niedriger Faktor für Strom, z.B. Norwegen) oder einen Holzüberschuss ausweist (z.B. Deutschland mit Faktor 0,2 für Holz). Die Primärenergie ist also ein Ressourcen gewichteter Wert, der immer auch eine politische Aussage enthält. Deswegen wird es wahrscheinlich nie einheitliche Faktoren geben, was den Vergleich der Niedrigstenergiegebäude Europas auf lange Zeit erschweren wird.
Zusammenstellung der Energie
Egal in welchem Maßstab wir unseren Gebäudebestand betrachten, ob es die Potentiale eines einzelnen Hauses, eines Dorfes oder die Typologie eines Staates ist, die Ergebnisse sind immer beeindruckend. Die einfachste Lösung um Energie zur Verfügung zu haben, ist die Vermeidung von unnötigen Verbräuchen. Ein gut gedämmtes Haus, spart zwischen 60 und 90% seiner Heizenergie ein, kommt dann mit einer kleinen und effizienteren Heizungsanlage aus. Es ist komfortabler, da alle Oberflächen warm sind und steigt im Wert, da es an den aktuellen Neubaustandard angepasst wird. Zusätzlich können wir unsere Gebäude benutzen, um erneuerbare Energie zu produzieren.
Der Stromverbrauch in Andelsbuch beträgt aktuell 4.060 MWh. Im Ort gibt es 50 m2 große, zusammenhängende Dachflächen um 40.000 m2 Photovoltaikmodule zu installieren. Ein Quadratmeter erwirtschaftet im Jahr durchschnittlich 80 kWh. Die zur Verfügung stehende Fläche könnte also pro Jahr 3,2 MWh Strom produzieren. Das ist eine Superleistung, steht aber einem jährlichen Gesamteinsparpotential durch Sanierungen der vorhandenen Gebäude von 12.500 MWh gegenüber.
Das ist wirklich eine Menge Energie, die wir unbedingt nutzen sollten. Natürlich sprechen auch volkswirtschaftliche Überlegungen für die Ausschöpfung der eigenen Potentiale und Möglichkeiten. Sanierungen fördern das Handwerk. Alle Mittel, die wir in Sanierungen und Erzeugung von erneuerbaren Energien stecken, stärken die heimische Wirtschaft und damit das heimische Steueraufkommen. Förderungen fließen durch Einkommenssteuereinnahmen wieder zurück an den Staat. Überweisungen an die Ölförderstaaten sind abfließende Ressourcen, deren Wert wir nie wieder sehen. Außerdem steigen sanierte Gebäude im Wert und lassen sich, falls notwendig teurer verkaufen. Sie sind bewohnbare Sparbüchsen und können den gleichen Komfort bieten, wie neue Gebäude.
Alle Analysen zeigen: Jede Menge Energie liegt vor unseren Füßen. Wir müssen nur anfangen sie zu nutzen.
