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Projektleiter Prof. Clemens Felsmann

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Ein Haus als Kraftwerk
Martin Morgenstern

Im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau hatte das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung einen Planungswettbewerb für ein „Plusenergiehaus mit E-Mobilität“ ausgelobt.

Hierbei war ein vollständig energieautarkes und recycelbares Einfamilienhaus zu konzipieren, welches darüber hinaus noch Strom für den Betrieb von zwei Elektroautos mit einer jährlichen Fahrleistung von 29.000 km produziert. Das Team der TU Dresden (TUD) wurde für seinen Beitrag mit dem zweiten Preis ausgezeichnet.

© TUD; Entwurf der interdisziplinären TUD-Gruppe
© TUD; Entwurf der interdisziplinären TUD-Gruppe
Für Kontakt-online sprach Martin Morgenstern mit dem Projektverantwortlichen Prof. Clemens Felsmann (Institut für Energietechnik) und dem Architekten Reinhard Mayer (Lehrstuhl Wohnbauten).

Wie viel Energie haben Sie denn in den Wettbewerb gesteckt?
Reinhard Mayer: Der Wettbewerb war mit einer Laufzeit von sechs Wochen extrem kurz angesetzt. Bis das Arbeitsteam stand – sieben Lehrstühle der TUD und zwei externe Büros – vergingen ca. zwei Wochen, so dass für die eigentliche Bearbeitung nur vier Wochen zur Verfügung standen. Das war ein Monat intensiver Arbeit ...

Prof. Clemens Felsmann: Dass jeder von uns weniger auf die Zeit geschaut hat, lag vor allem an der äußerst interessanten Aufgabenstellung und der Gewissheit, an einem zukunftsträchtigen Thema zu arbeiten: Nämlich der Frage nach komfortablem, aber Ressourcen schonenden und Energie sparendem Wohnen nachzugehen.

Ein solches Plusenergie-Haus soll ja mehr leisten als ein Nullenergiehaus – es soll rein aus den Umweltenergien, also Solarstrahlung, Erdwärme oder Außenluft, auch noch eine kleine Fahrzeugflotte versorgen können. Wie sind Sie mit dieser Anforderung umgegangen, wo haben Sie optimiert?
R.M.:Zunächst fragten wir uns: Wie soll ein Wohnhaus aussehen, das gleichzeitig die Funktion eines „Kleinkraftwerks" und einer „Aufladestation für Elektroautos" übernimmt? In welcher Weise beeinflussen die damit verbundenen Technologien die Gestaltung des Hauses? Inwieweit kann oder soll ein derartiges Haus den Kontext, in dem es gebaut wird, noch reflektieren?

Wesentlich für unseren Entwurf war es, die in der Wettbewerbsauslobung geforderten Aspekte der Energieautarkie und der E-Mobilität als Bestandteile einer zeitgemäßen Wohnarchitektur zu begreifen und sie gestaltbildend in das architektonische Gesamtkonzept einzubinden.

© TUD; Konzeptisometrie
© TUD; Konzeptisometrie
C.F.: So haben wir uns letztendlich nicht zuerst darum gekümmert, wie die bauliche Hülle um die Anlagentechnik herum gestaltet werden muss, sondern sind von einem gestalteten Baukörpers ausgegangen, der einer zusätzlichen technischen Ausstattung bedarf, um alle Anforderungen erfüllen zu können. Diese Vorgehensweise erfordert natürlich auch einige Abstimmungen, z.B. im Hinblick auf die bauphysikalischen Eigenschaften der Gebäudehülle, um Wärmeverluste im Winter oder starke Überhitzungen im Sommer zu minimieren. Insbesondere ist aber die äußere Form des Gebäudes mit der großen geneigten und nach Süden gerichteten Dachfläche Resultat einer energetischen Optimierung. Aufgrund bestimmter einschränkender Vorgaben zur Energieversorgung am geplanten Standort haben wir uns schließlich auf eine Kombination der Umweltenergien Solarstrahlung zur Gewinnung von Elektroenergie mittels Photovoltaik, Außenluft als Wärmequelle für die Wärmepumpe und Erdwärme zur Vorwärmung bzw. Vorkühlung der Außenluft entschieden.

Das Energiekonzept ist ja sehr ausführlich, es geht bis zu Empfehlungen, welcher Küchenherd benutzt werden sollte.
C. F.: Zunächst hat der Auslober des Wettbewerbs Minimalanforderungen an die Nutzung des Hauses definiert. Diese Vorgaben betreffen zum Beispiel Hinweise zu den gewünschten Raumtemperaturen, der Luftqualität, dem Warmwasserbedarf oder den Häufigkeiten von Waschen und Kochen. Das Energiekonzept gibt nun Auskunft darüber, wie diesen Anforderungen entsprochen werden kann. Erst aus der Darstellung des Energiekonzeptes wird auch deutlich, ob es sich tatsächlich um ein Plusenergiehaus handelt und ob die Energiebilanzierung einer externen Überprüfung standhält.

Außergewöhnlich am Wettbewerb: Hochschulen und Universitäten waren aufgefordert, mit Planungsbüros ein gemeinsames Projekt vorzustellen. Wie lief die Zusammenarbeit in Ihrem Fall?
R.M.: Konzeptionell wurde das Projekt durch das Team der TUD erarbeitet. Da die Realisierung des Siegerprojekts jedoch bereits Mitte des kommenden Jahres erfolgen soll, waren in der Entwurfsphase auch externe Büros einzubinden, die über professionelle Strukturen für die Umsetzung eines derartigen Projekts verfügen. Diese Verfahrensweise hatte für uns den Vorzug, dass bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt Know-how für die Formulierung realisierungsfähiger Detaillösungen zur Verfügung stand.

© TUD; Preisträgerentwurf
© TUD; Preisträgerentwurf
Der Siegerentwurf des Stuttgarter Instituts für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren von Prof. Werner Sobek (Ehrendoktor der TUD
–.R.) wird nun in einem Modellprojekt verwirklicht. Was wird aus Ihrem Entwurf? Bestehen Verwirklichungsschancen?
C.F.: Wir sind am Überlegen, wie der von uns vorgelegte Entwurf, der ja immerhin einen zweiten Preis erreicht hat, umgesetzt werden kann. Aufgrund der modularen Bauweise könnte eine Realisierung auch in leicht abgewandelter Form erfolgen.

Wie stellt sich die Errichtung eines solchen Hauses preislich dar; ist es auf lange Sicht preiswerter oder teurer, ein Plusenergiehaus zu bewohnen?
R.M.: Derzeit ist unser Haus mit ca. 900.000 Euro Gesamtkosten natürlich nicht marktfähig, allerdings war dies von einem Prototypen auch nicht zu erwarten. Man kann aber davon ausgehen, dass es durch den Klimawandel und die damit gegebene Notwendigkeit zur CO2-Reduktion zu einer weitergehenden Förderung von Maßnahmen zur Energieeinsparung und zur Nutzung regenerativer Energien kommen wird. Damit verbunden werden sich die baulichen Standards in die Richtung von Plusenergiehäusern verschieben. Auf lange Sicht wird das Wohnen in einem derartigen Haus daher wohl eher preiswerter werden.

C.F.: Neben der reinen Kosten/Nutzen-Abwägung, die sicherlich dazu führen würde, dass sich nicht jeder Bauherr für eine solche Lösung entscheiden würde, sind aber auch noch die vom Gesetzgeber festgeschriebenen Anforderungen an Gebäude zu beachten. Hier ist zumindest erkennbar, dass in den nächsten zehn Jahren so genannte „Beinahe-Nullenergiehäuser" als Standard im Neubaubereich eingeführt werden. Der Schritt zum Plusenergiehaus ist dann nicht mehr weit. Mit sinkenden Bau- und steigenden Energiekosten werden die Gesamtkosten über den gesamten Nutzungszeitraum eines solchen Gebäudes eher vorteilhaft sein.

Projektteam:

  • Institut für Energietechnik/Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung
  • Institut für Gebäudelehre und Entwerfen/Professur Wohnbauten
  • Institut für Bauklimatik
  • Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik
  • Institut für Angewandte Informatik
  • Institut für Baubetriebswesen
  • Professur für Betriebliche Umweltökonomie
mit

  • HMX Dresden
  • Prof. Pfeiffer und Partner
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