Eine Vision für die Zukunft sind Metropolen, die kein Kohlendioxid ausstoßen. Doch CO2-freie Städte lassen sich nur realisieren, wenn es gelingt, Energie regenerativ zu erzeugen, den Energiebedarf drastisch zu senken und die Energie intelligent zu verteilen. Eine wichtige Strom- und Wärmequelle künftiger Städte ist die Sonne. Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ist es gelungen, den Wirkungsgrad bei industriell gefertigten kristallinen Solarzellen von anfangs sechs auf heute 18 Prozent zu steigern – eine wichtige Grundlage für eine effiziente regenerative Energie-Erzeugung.
Wie sich Energie nachhaltig gewinnen lässt, soll künftig das „Energy Dream Center“ in Seoul zeigen. Das „Zentrum für Erneuerbare Energien“ ist als Null-Energie-Gebäude konzipiert. Forscher des ISE haben das Energie- und Technikkonzept an das Klima sowie an die technischen Bedingungen in Südkorea angepasst. Die Klimatisierung erfolgt dabei nicht nur über die Fassade, sondern auch mittels intelligenter Bauteile, die Wärme oder Kälte speichern und bei Bedarf abgeben können. Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und eine Erdsondenanlage zur Heizung und Kühlung sorgen für eine hocheffiziente Energieversorgung. Den Strom für die Wärmepumpen erzeugen Solarzellen auf dem Dach. Damit ist das Gebäude in der Jahresbilanz energie- und klimaneutral.
Haus als Kraftwerk
Dank des Einsatzes moderner Photovoltaik-Anlagen und leistungsfähiger Wärmepumpen können Neubauten künftig sogar als „Kraftwerke“ genutzt werden. Ein Beispiel ist das Effizienzhaus-Plus in Berlin. Das gut gedämmte Haus erzeugt mehr Energie als es verbraucht. Der überschüssige Strom wird in Hochleistungsbatterien gespeichert und lässt sich unter anderem zum Laden von Elektrofahrzeugen nutzen. Solche Gebäude könnten künftig – wenn sie zu viel produzieren – Energie auch ins Netz abgeben. Dafür sind jedoch intelligente Verteilsysteme notwendig – die Smart Grids. Nur dann hat die Stadt der Zukunft auch mit vielen kleinen Energieerzeugern immer ausreichend Strom und Wärme zur Verfügung.
Ein eleganter Weg, Gebäude zu dämmen und damit den Energieverbrauch drastisch zu senken, sind innovative Fassadenteile. An solchen Elemente arbeiten Fraunhofer-Forscher. Ihr Know-how kommt nun auch in Masdar-City zum Einsatz. Derzeit entsteht am Rande von Abu Dhabi die erste Stadt, die ausschließlich mit regenerativen Energien versorgt wird und weder Kohlendioxid, noch Müll erzeugen soll. Wissenschaftler des IBP und ISE konzipieren für diese Modellstadt ein Fassadentestzentrum, um optimierte Lösungen für die lokalen Verhältnisse zu erhalten.
Die größten Energie-Verschwender und damit auch Produzenten von CO2 sind „alte“ Gebäude. In Deutschland wurden fast drei Viertel der Gebäude vor 1979 errichtet, also bevor die erste Wärmeschutz-Verordnung greifen konnte. Diese Altbauten verursachen 95 Prozent des Energieverbrauchs von Gebäuden. „Die Steigerung der Energieeffizienz bei Gebäuden ist ein wesentlicher Schlüssel für eine nachhaltige Stadtentwicklung. Mit einer umfassenden Modernisierung lässt sich der Verbrauch von Altbauten um bis zu 80 Prozent senken“, sagt Sedlbauer.
Birgit Niesing / Fraunhofer Magazin
Stand: 14.02.2013
