CO2-neutraler Gebäudesektor dank elektrischer Heizung

Bis zum Jahr 2050 will die Bundes­regierung achtzig Prozent des Stroms aus erneuer­baren Quellen beziehen. Die Energie­erzeugung aus nach­haltigen Quellen lässt sich jedoch nicht steuern. Deshalb beschäftigen sich Experten seit Jahren damit, wie sie Strom­überschüsse speichern oder den Verbrauch an die Erzeugung anpassen können. Ein intelligenter Baustein im zukünftigen Energie­system könnten Gebäude sein. So wäre auch ein nahezu CO2-neutraler Gebäude­bestand realistisch.

Zu diesem Ergebnis kam Thomas Auer, Professor für Gebäude­technologie und klima­gerechtes Bauen an der Fakultät für Architektur der TU München. Gemeinsam mit Thomas Hamacher und Ulrich Wagner von der Fakultät für Elektro­technik und Informations­technik entwickelte er ein Simulations­tool, das den Strom- und den Gebäude­sektor koppelt.

„Alle versuchen an neuen Gebäuden immer weiter und weiter Energie zu sparen, sprechen über Null­energie-Häuser – dabei sind die neuen Gebäude gar nicht unser größtes Problem“, sagt Auer. „Knapp achtzig Prozent unserer Gebäude sind vor 1980 gebaut worden, sprich vor der Wärme­schutz­verordnung. Wir können nicht mit einzelnen neuen Gebäuden die Gesamt­situation retten.“ Auer zeigt, wie sich bereits bestehende Gebäude auf dem Weg zur Energie­wende intelligent nutzen lassen. Dabei spricht er nicht von energetischen Sanierungen, denn diese sind oft schwer umzusetzen.

Auer schlägt vor, den Betrieb von Gebäuden stärker an das Strom­netz zu koppeln um das schwankende Strom­angebot aus den erneuer­baren Quellen auszugleichen. Im Winter gibt es mehr Wind als im Sommer – und damit mehr Wind­energie. Diese könnte zur Wärme­versorgung über Wärme­pumpen genutzt werden. Aktuell wird der Groß­teil der Wärme­versorgung in Deutschland durch die fossilen Energie­quellen Öl und Gas gewähr­leistet.

Die Stromüberschüsse, die im Sommer aus der Photo­voltaik entstehen, könnten dazu beitragen, Gebäude zu kühlen – was in Anbetracht des Klima­wandels an Bedeutung gewinnen werde, sagt Auer. „Wir müssen die Soll-Temperatur eines Raumes an Last­spitzen im Strom­netz anpassen. So können wir den Gebäude­sektor zu einer Art Puffer für das sogenannte Last­management, also für die Steuerung des Strom­verbrauchs, machen.“

In ihrer Simulation koppelten die Wissenschaftler ein Modell der gesamten Energie­versorgung Deutsch­lands mit einem detaillierten Modell des Gebäude­bestands. Ersteres schließt die Ausbau­szenarien der erneuer­baren Energien bis 2050 ein. Letzteres bildet etwa 75 Prozent aller Gebäude in Deutschland ab. Das Modell des Gebäude­bestands bezieht mit ein, um welche Art von Gebäude es sich handelt und welcher Energie­effizienz­klasse sie angehören. So haben etwa Büro­gebäude einen anderen Energie­verbrauch als Ein­familien­häuser. Außerdem lassen sich mit diesem Modell verschiedene Szenarien von Sanierungs­entscheidungen und Anlage­technik untersuchen. So errechnet Auer stündliche Last­profile.

Die gekoppelte Simulation zeigt, dass es auf diese Weise denkbar ist, den Gebäude­sektor bis 2050 CO2-neutral zu machen. Und das, obwohl sich im Extrem­fall durch eine Nutzung des Stroms für den Gebäude­betrieb der Verbrauch zu Spitzen­zeiten nahezu verdoppeln würde.

TUM / DE

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  T. Auer et al.: Gebäude als intelligenter Baustein im Energiesystem. Lastmanagement-Potenziale von Gebäuden im Kontext der zukünftigen Energieversorgungsstruktur in Deutschland. Endbericht der Forschungsinitiative Zukunft Bau, TU München (2017); DOI: 10.14459/2017md1378336
• Lehrstuhl für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Bauen (T. Auer), Technische Universität München