Energiekonzepte der Zukunft im Gebäudesektor

Energiekonzepte der Zukunft im Gebäudesektor

Das 2015 vereinbarte Klimaziel Deutschlands erfordert tiefgreifende Veränderungen bei der Transformation von fossilen hin zu erneuerbaren Energieträgern. Im Stromsektor wurde mit dieser Energiewende bereits begonnen. Nun stehen besonders der Verkehrs– und Gebäudesektor im Fokus der Politik.

Mit einem Anteil von 40 % am europäischen Gesamtenergieverbrauch trägt der der Gebäudesektor maßgeblich zum Anstieg der globalen CO2-Emissionen bei. Ein Großteil des Energieverbrauchs in Haushalten (etwa 75 %) entfällt dabei auf die Bereitstellung von Raumwärme. Der nach wie vor hohe Anteil fossiler Energieträger in diesem Bereich sowie die Möglichkeiten der Sektorenkopplung bergen große Potenziale für eine nachhaltige Transition. Damit die Wärmewende jedoch weiter voranschreitet, müssen im Gebäudesektor die richtigen Pfade eingeschlagen werden.

Der Wärmesektor auf dem Weg in ein disruptives Marktumfeld

Soll der Treibhausgasausstoß über alle Sektoren hinweg um 80 % bis 2050 reduziert werden, ergeben sich hieraus besondere Anforderungen an die Wärmeversorgung von Gebäuden: Aktuelle Untersuchungen gehen davon aus, dass zum Erreichen dieses Ziels 92 % der Treibhausgase im Gebäudesektor eingespart werden müssten. Hierzu kann vor allem die Dämmung der Fassaden sanierungsbedürftiger Gebäude sowie die Erneuerung und der Wechsel von Wärmeenergieträgern bei älteren Gebäuden beitragen. Positiver Nebeneffekt dieser zukünftigen Wärmewende ist die Reduzierung der Abhängigkeit von internationalen Handelspartnern: Denn nach wie vor stammen laut Erhebungen des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) der Großteil der Deutschen Gas- und Ölimporte aus Russland und Norwegen.

Bei der Wahl lokaler Energiequellen muss generell zwischen dem urbanen und suburbanen Raum unterschieden werden. Für den urbanen Raum eignet sich die Nutzung von Fernwärme in besonderem Maße. Diese lässt sich aufgrund der Skalierbarkeit kostengünstig und effizient in Städten einsetzen. Durch den Einsatz effizienter KWK-Kraftwerke wird im Vergleich zur herkömmlichen Energieerzeugung dabei massiv CO2 eingespart. Ferner können lokale BHKW-Nahwärmenetze, welche auf Basis von Biogas oder erneuerbarem Wasserstoff betrieben werden, zukünftig ein weiteres, nachhaltiges Wärmeangebot in städtischen Regionen darstellen.

Im suburbanen und ländlichen Raum erscheint der Einsatz von Wärmepumpen als vielversprechend. Hier ist jedoch der Gesetzgeber gefordert, um geeignete Anreize zum Wechsel der Wärmeenergieträger bei Ein- und Zweifamilienhäusern zu schaffen. Die Herausforderungen dabei ist gewaltig: Soll der CO2-Ausstoß bis 2050 um 80% verringert werden, müssten allein in den nächsten 30 Jahren elf Millionen konventionelle Heizungen auf Basis fossiler Energieträger durch Wärmepumpen ersetzt werden.

Photovoltaik- und Heimbatteriesysteme vor erneutem Markthochlauf

Auf dem Weg zur Etablierung dezentraler Gebäudeenergiesysteme, nimmt die Fotovoltaikbranche einen hohen Stellenwert ein. Besonders durch den zu erwarteten Hochlauf der Elektromobilität, ist für Gebäudefotovoltaiksysteme auch in den nächsten Jahren mit einem Anstieg der Nachfrage zu rechnen. Die Technologie spielt vor allem in Verbindung mit Heimbatteriesystemen eine tragende Rolle bei der Entstehung von energetisch autarken Gebäuden.

Durch die Kostendegressionen von Batteriespeichern und die damit erreichte Netzparität, erlebt die Branche seit einiger Zeit einen enormen Aufschwung. So hat sich laut dem Bundesverband Energiespeicher (BVES) die installierte Leistung von Heimbatteriespeichern in den letzten drei Jahren von 108 MW auf aktuell 385 MW mehr als verdreifacht. Diese gesteigerte Kapazität kann zukünftig auch dabei helfen, fluktuierende Stromüberschüsse aus Wind- oder Fotovoltaikanlagen aufzufangen und das Stromnetz zu entlasten.

Integrierte Energiesysteme ermöglichen neue Geschäftsmodelle

Die Transition zu erneuerbaren Energiesystemen für Gebäude kann jedoch nicht allein durch Optimierungen in den einzelnen Sektoren gelingen. Erst durch die Kopplung und die ganzheitliche Betrachtung werden Skalierungs- und Effizienzpotenziale geschaffen. Besonders durch einen integrierten Ansatz können Vorteile der digitalen Transformation nutzbar gemacht und etwaige Flexibilitätsdienstleistungen bereitgestellt werden. Dabei spielen lokale und nachhaltige Energiesysteme eine tragende Rolle bei der Umgestaltung des Energiesystems und eröffnen zugleich neue Geschäftsmodelle.

Besonders Mehrfamilienhäuser im suburbanen Raum bergen dabei erhebliches Potenzial: So können Mehrfamilien-Quartiersgebäude, die als Neubau einen hohen Dämmstandard aufweisen, in einem lokalen Energienetz miteinander verbunden werden. An den Fassaden und auf den Dächern sorgen Solarthermie- und Fotovoltaikanlagen in Kombination mit einer Wärmepumpe für die lokale Energieversorgung. Die erneuerbaren Erzeugungskapazitäten können zudem zur Belieferung von Elektroladestationen am oder im Haus dienen. Zentral installierte Batterie- und Warmwasserspeicher im Zusammenspiel mit einer Holzhackschnitzelheizung garantieren im optimalen Fall eine ganzjährige und nachhaltige Energieversorgung.

Die Grafik zeigt die beteiligten Marktteilnehmer und Dienstleistungen zukünftiger Geschäftsmodelle im Gebäudesektor

Die eingesetzten Batterie- und Speichersysteme können zusätzlich durch den vorgelagerten Netzbetreiber oder Aggregatoren netzdienlich eingesetzt werden und sorgen dafür, den Netzausbau zu reduzieren. Durch diese Flexibilitätsvermarktung wird eine weitere ökonomische Wertschöpfung im Quartier erreicht.
Speicherbetreiber können hierdurch zukünftig die Flexibilität der gebäudeseitigen Energiesysteme als Kernkompetenz in der Verzahnung von den zentralen und dezentralen Systemen nutzen. Als mögliche Geschäftsmodelle der Systemdienstleistungen sind neben der Redispatch-Vermeidung, der Schwarzstartfähigkeit von Energiesystemen, auch Blindleistungs- und Regelenergiebereitstellung denkbar.

Gesetzliche Rahmenbedingungen als Treiber nachhaltiger Gebäudegeschäftsmodelle

In einem Umfeld, in dem energiewirtschaftliche, miet-, bau- und immobilienrechtliche Aspekte aufeinandertreffen, ist zunehmend der Gesetzgeber gefragt, um geeignete Rahmenbedingungen zur Stärkung innovativer Energiekonzepte zu schaffen.

Einen ersten Schritt hierzu stellt das Mieterstromgesetz dar. Lokal erzeugter und verbrauchter Strom wird dadurch gezielt gefördert. So können Wohnungsbauunternehmen bzw. Vermieter an einem neuen Geschäftsmodell teilhaben und ihren Mietern lokalen, erneuerbaren Strom anbieten.
Eine weitere wichtige Bestimmung , welche zur Umsetzung der nachhaltigen Gestaltung von Gebäuden beiträgt, ist das Gebäudeenergiegesetz (GEG). Hierin wird erstmals der zukünftig vorgeschriebene Niedrigstenergiestandard definiert. Zudem wird der Fokus auf die oben beschriebenen Quartierslösungen gelegt, was sich unter anderem in einer vorteilhaften Berechnung des Primärenergiefaktors (PEF) widerspiegelt. Darüber hinaus wird außerdem der Entwicklung von Smart Buildings Rechnung getragen, da eine Gebäudeautomation auch Eingang in die PEF-Berechnung findet. Der Gesetzentwurf befindet sich aktuell jedoch noch in der Ressortabstimmung.

Ganzheitliche Gebäudeenergiesysteme als Baustein einer Smart City

Die zukünftigen, nachhaltigen Quartierslösungen bieten neben Geschäftsmodellen für Lokalstrom neue Vermarktungsmodelle im Bereich der Flexibilitätsvermarktung. In Verbindung mit der zunehmenden Digitalisierung und der Verarbeitung von energiebezogenen Daten in Echtzeit, können die smarten Quartiere so einen Beitrag zur Entwicklung einer nachhaltigen Smart City und dem Aufbau eines großen intelligenten Stromnetzes leisten. Zudem trägt jedes einzelne Gebäude, als Smart Building, einen wesentlichen Beitrag zur Netzausbauvermeidung bei. Smart Buildings und smarte Quartiere leisten somit einen wesentlichen Beitrag auf dem Weg zur Smart City.

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