Abgesehen von den hohen Verlusten bei der Energieerzeugung und -gewinnung, benötigt der Haushaltssektor noch vor Industrie, Verkehr und GHD (Gewerbe, Handel, Dienstleistung) mit 29 % den größten Teil der Endenergie. Alleine 75 % dieser Energie wird zur Bereitstellung der Raumwärme in Wohngebäuden verwendet. Es ist aber nicht nur die große Energiemenge, die diesen Sektor für den Klimaschutz so bedeutend und interessant macht. Der Wohngebäudesektor birgt überdies sehr hohe Potentiale zur Reduktion des Energieverbrauchs, welche sowohl aus technischer als auch aus ökonomischer Sicht effizient umsetzbar sind. Infolge der meist hohen Lebensdauer von Bauwerken haben einmal getroffene Entscheidungen und Maßnahmen eine langfristige Wirkung, sodass hier unter dem Aspekt einer „lost opportunity“ ein besonderer
Handlungsbedarf besteht. Hinzu kommt, dass die prognostizierte zeitliche Reichweite nicht erneuerbarer Energieträger wie Erdgas und Erdöl dabei geringer ist, als die zu erwartende Lebensdauer
vieler Gebäude.
Vor dem globalen Hintergrund der Klima- und Ressourcenverknappungsproblematik stellt sich
die Frage, welche lokalen Handlungsoptionen bestehen und wie diese umgesetzt werden können.
Ob und inwiefern der Gebäudebestand der Stadt Freiburg einen Beitrag zur Lösung dieser Problematik leisten kann, soll in dieser Arbeit unter Beantwortung der folgenden Fragen geklärt
werden:
1. Welche charakteristischen Merkmale weist der Freiburger Gebäudebestand auf?
2. Wie viel Heizwärme benötigt Freiburg auf Grund dieser typischen Gebäudestruktur?
3. Welchen Beitrag kann der Freiburger Gebäudebestand durch Ausschöpfung der Energie und CO2-Einsparpotentiale zum Klimaschutz leisten?
Bevor die Klärung dieser Fragen in Angriff genommen wird, werden einleitend zunächst die Ursachen und Folgen des Klimawandels dargestellt, gefolgt von den Zielen und Rahmenbedingungen, welche die Politik zum Schutz es Klimas geschaffen hat. Im darauf folgenden Kapitel wird dargestellt, welche Bedeutung der Gebäudesektor auf Grund seines Energiebedarfs und
seiner immensen sowohl baulichen, als auch technischen Potentiale zur Reduktion des Energiebedarfs birgt. Im methodischen Teil werden die Vorgehensweise und die nötigen Berechnungsschritte
zur Analyse des Freiburger Gebäudebestandes, dessen Heizwärmebedarf im unsanierten und sanierten Zustand, sowie die Einsparpotentiale hinsichtlich des Wärmebedarfes
und der Kohlendioxidemissionen ausführlich beschrieben (Kap. 5).
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Klimavariabilität und globale Erwärmung
2.1 Treibhauseffekt als Teil des Energiehaushaltes
2.1.1 Strahlungsbilanz
2.1.2 Treibhauspotential
2.2 Variabilität des Klimasystems
2.2.1 Natürliche Variabilität
2.2.2 Anthropogen verursachte Veränderung
2.3 Klimawandel in Baden-Württemberg
2.3.1 Prognosen
2.3.2 Auswirkungen
3 Klimaschutzpolitik
3.1 Internationaler Klimaschutz
3.1.1 Klimarahmenkonvention
3.1.2 Konferenzen der Vertragsstaaten
3.1.3 Kyoto – Protokoll und flexible Mechanismen
3.1.4 Zwischenstaatlicher Sachverständigenrat für Klimaänderung (IPCC)
3.1.5 Internationaler Klimaschutz im Rahmen der EU
3.2 Nationaler Klimaschutz
3.2.1 Ziele der Bundesregierung
3.2.2 Nationales Klimaschutzprogramm
3.2.3 8-Punkte-Plan
3.2.4 Integriertes Energie- und Klimaprogramm der Bundesregierung
3.3 Kommunaler Klimaschutz in Freiburg
4 Bedeutung des Gebäudesektors für den Klimaschutz
4.1 Energie als Schlüssel zum Klimaschutz
4.1.1 Veränderung des Kohlenstoffkreislaufes
4.1.2 Verfügbarkeit fossiler Energieträger
4.2 Endenergiebedarf
4.3 Wärmebedarf von Wohngebäuden
4.4 Bauliche Möglichkeiten zur Reduktion des Wärmebedarfes
4.4.1 Wärmedämmung
4.4.2 Kompakte Bauweise
4.4.3 Passive Nutzung von Sonnenenergie
4.5 Heizsysteme auf Basis regenerativer Energien
4.5.1 Solarthermische Kollektorsysteme
4.5.2 Geothermie
4.5.3 Biomasse
4.6 Effizienzgesteigerte Heizsysteme
4.6.1 Brennwerttechnik
4.6.2 Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
4.6.3 Fernwärme
4.7 Politische und gesetzliche Rahmenbedingungen
4.7.1 Wärmeschutzgesetze, -verordnungen und -normen
4.7.2 Einführung von Energieausweisen
4.7.3 Förderungen für Wohngebäude
5 Methodisches Vorgehen
5.1 Auswahl relevanter Merkmale zur Analyse des Gebäudebestandes
5.2 Datenverfügbarkeit
5.3 Erstellung einer Gebäudetypologie für Freiburg i. Br.
5.3.1 Gebäudeart
5.3.2 Gebäudetypen
5.3.3 Baualtersklassen
5.4 Heizwärmebedarf
5.4.1 Klimabereinigung des Heizwärmebedarfes
5.4.2 CO2-Äquivalent-Emissionen
5.5 Verwendung eines Geographischen Informationssystems (GIS)
6 Ergebnisse
6.1 Freiburger Gebäudetypologie
6.1.1 Gebäudeart
6.1.2 Gebäudetypen
6.1.3 Baualtersklassen
6.1.4 Beziehungen zwischen Gebäudetypen und Baualtersklassen
6.2 Heizwärmebedarf
6.2.1 Heizwärmebedarfskennwerte
6.2.2 Heizwärmebedarf eines unsanierten historischen Gebäudebestandes
6.2.3 Heizwärmebedarf eines sanierten Gebäudebestandes
6.3 Heizwärme-Einsparpotentiale
6.4 Kohlendioxidemissionen
7 Diskussion der Ergebnisse
7.1 Methodische und rechnerische Fehlerquellen
7.2 Übertragbarkeit der Gebäudetypologie in den tatsächlichen Gebäudebestand
7.3 Heizwärmebedarf und Einsparpotentiale
7.4 Kohlendioxidemissionen
7.5 Kohlendioxidkompensationsflächen
7.6 Übertragbarkeit der Methode auf andere Regionen
8 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Die Magisterarbeit untersucht den Freiburger Gebäudebestand im Hinblick auf dessen Energieeinspar- und Klimaschutzpotentiale. Ziel ist es, durch die Entwicklung einer gebäudetypologischen Klassifizierung basierend auf Alter, Art und Größe, den Heizwärmebedarf und die damit verbundenen CO2-Emissionen zu quantifizieren und Optimierungspotentiale durch bauliche Sanierungsmaßnahmen abzuleiten.
- Analyse und Typisierung des Freiburger Gebäudebestands
- Ermittlung von Heizwärmebedarfskennwerten für unterschiedliche Gebäudetypen und Baualtersklassen
- Berechnung des CO2-Reduktionspotentials durch energetische Sanierung
- GIS-gestützte räumliche Auswertung der Ergebnisse auf Stadtbezirksebene
- Klimapolitische Einordnung kommunaler Klimaschutzmaßnahmen
Auszug aus dem Buch
4.4.1 Wärmedämmung
Die im Klima der gemäßigten Breiten traditionell gebräuchlichen Bauweisen verlieren in der kalten Jahreszeit wesentlich mehr Wärmeenergie, als durch Sonneneinstrahlung oder sonstige „freie“ Wärmequellen ausgeglichen werden kann. Um ein angenehmes Raumklima zu erhalten, muss nachgeheizt werden. In Mitteleuropa ist vor allem der Energiebedarf für Raumwärmebereitstellung maßgeblich, da Klimaanlagen in Haushalten wenig verbreitet sind. Dort, wo sie genutzt werden (Bürogebäude), ist der Primärenergieverbrauch fast so hoch wie beim Heizen, da der Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung und Bereitstellung kalter Luft um etwa 5 bis 10 % schlechter ist (Ebel 1996, S. 5).
Die Wärme eines Gebäudes geht im Wesentlichen durch Wärmeleitung (Transmission) durch Außenwände, Decken, Dächer und Fenster, sowie durch Abfuhr von Wärme mit der Abluft (Konvektion) verloren. Dies sind die Ansatzpunkte effizienter Maßnahmen zur Einsparung von Heizwärme, wie sie im Folgenden aufgezeigt werden.
Die Raumwärme eines Gebäudes wird durch die Gebäudehülle an die kühlere Außenluft abgegeben. Ziel einer Dämmung ist es, diesen unerwünschten Energieabfluss zu minimieren und die Wärme innerhalb des Gebäudes zu halten. Als Maß für die Güte einer Wärmedämmung dient der U-Wert, welcher für den Energieverlust pro Quadratmeter Außenfläche in einer bestimmten Zeit steht, wenn eine Temperaturdifferenz von 1 °C zwischen der Innen- und der Außenluft herrscht. Es gilt: je kleiner der U-Wert eines Bauteils, desto besser ist die Dämmung.
Neben der Energieeinsparung trägt eine gut geplante und ausgeführte Wärmedämmung auch zum Bautenschutz und damit zur Reduktion von Bauunterhaltungskosten und zur Erhöhung der Lebensdauer eines Gebäudes bei. Nachträgliche Dämmmaßnahmen, die allein aus Energiespargründen durchgeführt werden, sind meist nicht wirtschaftlich. Dämmmaßnahmen sollten dann durchgeführt werden, wenn ohnehin eine Instandsetzung oder Bauunterhaltungsleistung notwendig ist. Als Kostenanteil für die Wärmedämmung fällt somit lediglich die Mehraufwendung für die energiesparendere Ausführung dieser Instandhaltungsleistung an. Nur diese Mehrkosten müssen dann bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Energiesparmaßnahme angesetzt werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Problemstellung der Arbeit, die sich mit der Notwendigkeit zur Reduktion von CO2-Emissionen und der Rolle des Gebäudesektors bei der Energieeinsparung befasst.
2 Klimavariabilität und globale Erwärmung: Überblick über die Ursachen des anthropogenen Klimawandels und dessen Auswirkungen auf globaler und regionaler Ebene (Baden-Württemberg).
3 Klimaschutzpolitik: Darstellung der internationalen (Kyoto) und nationalen sowie kommunalen Rahmenbedingungen für den Klimaschutz in Deutschland und speziell in Freiburg.
4 Bedeutung des Gebäudesektors für den Klimaschutz: Analyse des Energieverbrauchs von Wohngebäuden, technischen Reduktionsmöglichkeiten (Dämmung, Heizsysteme) und der rechtlichen Grundlagen.
5 Methodisches Vorgehen: Erläuterung der Klassifizierung des Gebäudebestands nach Gebäudeart, -typ und Baualtersklasse sowie der Berechnungsgrundlagen für Heizwärmebedarf und GIS-Analysen.
6 Ergebnisse: Präsentation der Analyseergebnisse bezüglich Gebäudetypologie, Heizwärmebedarf, Einsparpotentialen und CO2-Emissionen auf Stadtbezirksebene.
7 Diskussion der Ergebnisse: Kritische Würdigung der angewandten Methoden, Fehlerquellen und Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen.
8 Zusammenfassung: Synthese der Kernergebnisse und Beantwortung der zentralen Forschungsfragen der Arbeit.
Schlüsselwörter
Gebäudetypologie, Klimaschutz, Freiburg, Heizwärmebedarf, Energieeffizienz, CO2-Emissionen, Wärmedämmung, Baualtersklasse, Geographisches Informationssystem, Energieausweis, Gebäudesektor, Klimawandel, Wohngebäude, Sanierung, Energieeinsparpotential
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert, welchen Beitrag der Gebäudebestand der Stadt Freiburg zum Klimaschutz leisten kann, indem er energetisch untersucht und Einsparpotentiale quantifiziert werden.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Studie?
Die zentralen Felder umfassen die Gebäude- und Heiztechnik, die Klimaschutzpolitik, die energetische Bilanzierung von Gebäuden sowie die Anwendung geographischer Informationssysteme zur stadtbezirksweiten Datenauswertung.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das primäre Ziel ist es, durch eine strukturierte Erfassung und Typisierung des Freiburger Gebäudebestands das vorhandene Einsparpotential bei Heizwärme und CO2-Emissionen aufzuzeigen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es wird eine gebäudetypologische Analyse unter Verwendung statistischer Daten (Datenbank "FRITZ") in Kombination mit der GIS-Software ArcGIS zur räumlichen Visualisierung und Berechnung durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Begründung der Relevanz des Gebäudesektors für den Klimaschutz, das methodische Vorgehen bei der Klassifizierung und die detaillierte Ergebnisdarstellung für Freiburg.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Kernbegriffe sind insbesondere Gebäudetypologie, Heizwärmebedarf, CO2-Emissionen, Freiburg, Wärmedämmung und Energieeffizienz.
Warum spielt das Baualter bei der Untersuchung eine entscheidende Rolle?
Das Baualter ist ein repräsentativer Indikator für den energetischen Standard (Dämmung, Konstruktion), da Bautechniken und gesetzliche Anforderungen an den Wärmeschutz über die Jahrzehnte stark variiert haben.
Wie unterscheidet sich der Bedarf beim unsanierten gegenüber dem sanierten Zustand?
Durch die Optimierung der Gebäudehülle, insbesondere durch Fassaden- und Dachdämmung sowie moderne Verglasung, lässt sich der spezifische Heizwärmebedarf massiv senken, was zu einer erheblichen Reduktion der CO2-Emissionen führt.
- Citation du texte
- Sven Fitz (Auteur), 2009, Energieeinspar- und Klimaschutzpotentiale der Gebäudetypologie der Stadt Freiburg i. Br., Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/128491
