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Erneuerbare Energien

Die Transformation hin zu einem klimaneutralen Gebäudebestand erfordert die Berücksichtigung unterschiedlicher Komponenten: Eine effiziente Gebäudehülle und eine ebensolche Gebäudetechnik reduzieren den benötigten Energiebedarf für Heizung und Warmwasser deutlich, sodass dieser komplett oder zumindest mit Unterstützung von thermischen Speichern mit erneuerbaren Energien gedeckt werden kann.

Erneuerbare Energien kommen bei der Wärmeversorgung und Warmwasserbereitung sowie bei der Stromerzeugung zum Einsatz. Es gibt Versorgungskonzepte, die einzelne Wohn- und Nichtwohngebäude betreffen, aber auch solche, die Quartiere abdecken.

Eine besondere Anforderung ergibt sich seit Jahresbeginn 2024 aus den ordnungsrechtlichen Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes, demzufolge die Wärmeversorgung künftig zu mindestens 65 Prozent mit erneuerbaren Energien erfolgen muss. Damit wurde die Dekarbonisierung des Wärmebereichs ordnungsrechtlich eingeleitet und wird nun schrittweise umgesetzt.

Foto, im Vordergrund ein Hausdach mit Photovoltaik-Anlage, im Hintergrund ein Windkraftwerk.

Nutzung von Erd- und Umweltwärme

Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme, die bei den am häufigsten eingesetzten Modellen mit Hilfe von Strom und Kompression auf eine höhere Temperatur gebracht wird. Ein Vielfaches der eingesetzten Energie kann anschließend als Nutzwärme abgegeben werden, um Räume zu beheizen und Warmwasser aufzubereiten. Mögliche Wärmequellen für Wärmepumpen sind die Außenluft, das Grundwasser, das Erdreich oder auch Prozessabwärme aus Abwasser und Abluft.

Wird eine Wärmepumpe auf Basis erneuerbarer Energien betrieben, der elektrische Energieaufwand vor allem für den Kompressor also durch grünen Strom oder eine Photovoltaik-Anlage gedeckt, erfolgt die Wärmeerzeugung CO2-neutral und ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe.

Im Neubau gehört die Wärmepumpe längst zu einem der Standardheizsysteme, aber auch in Bestandsgebäuden können Wärmepumpen effizient eingesetzt werden und bestehende, mit fossilen Energieträgern betriebene Anlagen ersetzen.

Foto, Luft-Luft-Wärmepumpe vor einem modernen Niedrigenergiehaus.

Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme, hebt dann das Temperaturniveau und liefert ein Vielfaches der eingesetzten Energie als Nutzwärme. Wird eine Wärmepumpe auf Basis erneuerbarer Energien betrieben, erfolgt die Wärmeerzeugung CO2-neutral.

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Geothermie

Die Geothermie bezeichnet die Nutzung der im Erdinneren gespeicherten Wärme. Es ist die oberflächennahe und tiefe Geothermie zu unterscheiden. Bei der oberflächennahen Geothermie handelt es sich um die Nutzung der Erdwärme von einer Tiefe von bis zu 400 Metern. Bei größeren Tiefen als diese handelt es sich um tiefe Geothermie. Der Zugang zur Erdwärme erfolgt unter Einsatz verschiedener Systeme.

Als essentielle Technologie der Wärmewende und erneuerbare Energie kann die Geothermie für die Versorgung von Gebäuden, Quartieren bis hin zu Städten oder auch für die Stromerzeugung genutzt werden. Das im Koalitionsvertrag der Bundesregierung vereinbarte Ziel ist, bis 2030 die Hälfte der kommunalen Wärme aus erneuerbaren Energien zu beziehen. In vielen urbanen Räumen sind die Potenziale im Untergrund vorhanden und ein Viertel des jährlichen deutschen Wärmebedarfs könnte durch tiefe Geothermie gedeckt werden.

Foto, aufgewühltes Erdreich aus dem Kunststoffrohre einer Geothermieanlage herausragen.

Geothermie

Die Geothermie bezeichnet die Nutzung der im Erdinneren gespeicherten Wärme für die Versorgung von Gebäuden, Quartieren bis hin zu Städten oder auch für die Stromerzeugung. Es ist die oberflächennahe und tiefe Geothermie zu unterscheiden.

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Photovoltaik

Die Photovoltaik (PV) säumt den Weg zur Klimaneutralität im Gebäudebereich. Mit Hilfe von PV-Anlagen wird die Kraft der Sonne in elektrische Energie umgewandelt und so klimaschädliche Energieträger substituiert. Der Einsatz der Elektroanlagen auf deutschen Dächern verzeichnete bis 2013 einen großen Aufschwung und brach danach ein. Seit 2020 lässt sich erneut ein Wachstum bei den Anlagen feststellen – eine wichtige Entwicklung zur Erreichung der Klimaziele.

Der Ertrag von PV-Anlagen hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. dem Standort, der Ausrichtung und dem Modultyp. Mit Hilfe von Software wird unter Berücksichtigung dieser Faktoren die Auslegung einer einzelnen Anlage simuliert. Auf Basis dieser Simulation kann dann auch die Wahl des elektrischen Speichers in Hinblick auf den Verbrauch der Nutzerinnen und Nutzer optimiert werden.

Foto, Luftaufnahme einer Siedlung, wobei auf jedem Dach eine Photovoltaikanlage platziert wurde.

Photovoltaik am Gebäude

Eine Photovoltaikanlage ist eine elektrische Anlage zur klimafreundlichen Stromerzeugung aus Sonnenenergie. PV-Anlagen werden bei Gebäuden überwiegend auf Dächern installiert und bestehen im Regelfall aus mehreren Modulen.

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Varianten erneuerbarer Wärmeversorgung

In der zweiten Novelle des Gebäudeenergiegesetzes (GEG 2024) – welche zum 01.01.2024 in Kraft trat – ist die zentrale Vorgabe verankert, dass schrittweise nur noch moderne, zukunftsfähige Wärmeerzeuger auf der Basis von mindestens 65 Prozent erneuerbaren Energien oder unvermeidbarer Abwärme in Deutschland eingebaut werden dürfen. Bis spätestens zum Jahr 2045 die Nutzung von fossilen Energieträgern beendet sein. Der Erfüllungszeitpunkt hängt von Gemeindegröße und einer gegebenenfalls vorhandenen Wärmeplanung ab.

Dabei gewährt der Gesetzgeber insbesondere bei Bestandsbauten umfassende Technologieoffenheit – entsprechend komplex sind Beratung und Entscheidungsfindung.

Ein- und Zweifamilienhäuser

Unterstützung zur Umsetzung von 65 Prozent erneuerbarer Energien zur Wärmeerzeugung in Bezug auf Ein- und Zweifamilienhäuser im Bestand bieten ein Hintergrund-Factsheet mit Informationen zu übergeordneten Anforderungen, Berechnungsgrundlagen und Fördermöglichkeiten sowie die detaillierte Vorstellung verschiedener Heizungssysteme, mittels derer die in der Novelle des GEG verankerte Vorgabe einer Wärmeversorgung mit mindestens 65 Prozent erneuerbaren Energien erfüllt werden kann.

Dabei werden wesentliche Vor- und Nachteile des jeweiligen Systems genannt sowie in einem begleitenden Factsheet noch einmal sehr detailliert auf spezifische Eigenschaften wie Funktionsweise bzw. Aufbau, Wärmequelle, Betrieb und Kombinationsmöglichkeiten, Umweltwirkungen, Effizienz und Erfüllung der Vorgabe zum Betrieb mit 65 Prozent erneuerbarer Energie sowie Kennwerte und Kosten eingegangen.

Foto, Luftwärmepumpe vor einem Wohngebäude

Wärmeerzeugung mit Erneuerbaren in EZFH

Überblick zu Heizungssystemen, mittels derer die im GEG 2024 verankerte Vorgabe einer Wärmeversorgung mit mindestens 65 Prozent erneuerbaren Energien erfüllt werden kann. Die Betrachtungen zielen auf Ein- und Zweifamilienhäuser (EZFH) im Gebäudebestand.

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Quartiersansätze

Neben den Erfüllungsoptionen für 65 Prozent erneuerbare Energien zur Wärmeerzeugung des GEG 2024 im Einzelgebäude existieren verschiedene Möglichkeiten, dies auch über einen Quartiersansatz zu lösen. Dieser kann mit einem Wärmenetz einhergehen, das die Anforderungen aus § 71b GEG erfüllt.

Ausführliche Informationen darüber, wie eine Wärmeversorgung mit 65 Prozent erneuerbaren Energien in unterschiedlichen Siedlungstypen gelingen kann, bieten mehrere ausführliche Factsheets zu verschiedenen Musterquartieren. Für eine beispielhafte Ein- und Zweifamilienhaussiedlung, eine Reihenhaussiedlung, eine Siedlung in Zeilenbebauung sowie in Blockrandbebauung werden die jeweiligen dezentralen und zentralen Versorgungsvarianten mit unterschiedlichen Wärmequellen in jeweils zwei unterschiedlichen energetischen Zuständen abgebildet – teilsanierter sowie ambitionierter Sanierungszustand.

Foto, Luftbild einer städtischen Siedlung bestehend aus Mehrfamilienwohnhaus-Blöcken, einzeln stehende Mehrfamilienwohnhäusern sowie einigen Einfamilienwohnhäusern.

Erneuerbare Wärme im Quartier – Netzgebundene Versorgung

Gemäß GEG 2024 muss die Wärmeversorgung von Gebäuden schrittweise auf mindestens 65 Prozent erneuerbare Energien umgestellt werden. Neben Erfüllungsoptionen im Einzelgebäude existieren verschiedene Möglichkeiten dies über den Quartiersansatz herzustellen.

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Innovative Ansätze zur Nutzung erneuerbarer Energien

Die Nutzbarmachung erneuerbarer Energiequellen, gerade auch direkt am Gebäude bzw. in unmittelbarer Nähe, ist essenziell, um die mit dem Gebäude verbundenen CO2-Emissionen zu reduzieren.

Innovative Konzepte ermöglichen eine effektivere Gewinnung oder effizientere Nutzung erneuerbarer Energien und reichen von hybriden Solarkollektoren über fassadenintegrierte Ansätze der Energiegewinnung bis hin zu hocheffizienten, gebäudeintegrierten Heiz- und Kühlsystemen.

Die entwickelten Lösungen bieten so neue Herangehensweisen an die heutigen Herausforderungen, beispielsweise bei der Wärmegewinnung aus Sonnenenergie oder durch eine innovative Verflechtung von Bauteilen und Gebäudetechnik.

Visualisierung, ein Gebäude wird von einer dreidimensionalen, computergenerierten Struktur überlagert.

Innovationen zur Gewinnung und Nutzung erneuerbarer Energien

Innovative Ansätze bieten neue Perspektiven zur effektiveren Gewinnung oder effizienteren Nutzung erneuerbaren Energien: Von Solar-Hybrid-Kollektoren, über thermische Fassedenelemente bis zur Verzahnung von Bauelementen und Gebäudetechnik.

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Häufigste Fragen zu erneuerbaren Energien

Die folgende Auflistung enthält die am häufigsten gestellten Fragen zur Nutzung von erneuerbaren Energien in energieeffizienten und klimaneutralen Gebäuden:

Antworten auf viele weitere häufig gestellte Fachfragen können im FAQ-Bereich abgerufen werden:

Antworten auf häufig gestellte Fachfragen (FAQ)

Zusammenstellung von Antworten auf häufig gestellte Fachfragen zu Gebäudeenergiegesetz (GEG), Energieausweis, Bilanzierung, Bauphysik, Gebäudetechnik oder individueller Sanierungsfahrplan (iSFP).

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Downloads zu erneuerbaren Energien

  • Factsheets

    Wärmeerzeugung im Bestand mit EE: Hintergrund-Factsheet

    Das Hintergrund-Factsheet bietet eine Übersicht zu Erfüllungsmöglichkeiten der Wärmeerzeugung in Bestandsgebäuden unter Nutzung von erneuerbaren Energien und erläutert übergeordneten Anforderungen, Berechnungsgrundlagen sowie Fördermöglichkeiten.

    Stand: Februar 2024

    PDF 280 KB

  • Factsheets

    Wärmeerzeugung im Bestand mit EE: Luft-Wasser-Wärmepumpe

    Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme und übergeben sie an ein wasserführendes System zur Raumheizung und Warmwasserbereitung.

    Stand: Januar 2024

    PDF 618 KB

  • Factsheets

    Wärmeerzeugung im Bestand mit EE: Sole-Wasser-Wärmepumpe

    Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen die in der Erde gespeicherte Wärme zur Raumheizung und Warmwasserbereitung.

    Stand: Januar 2024

    PDF 662 KB

  • Factsheets

    Wärmeerzeugung im Bestand mit EE: Solarthermie-Hybridheizung

    Solarthermie-Anlagen dienen der reinen Trinkwassererwärmung (TWE) oder der TWE mit Heizungsunterstützung. Zur vollständigen Deckung des Bedarfs an Raumwärme und Warmwasser sind sie mit beliebigen Wärmeerzeugern kombinierbar (Hybridheizung).

    Stand: Januar 2024

    PDF 433 KB

  • Studien & Berichte

    Energieeffizienz als Türöffner für erneuerbare Energien im Gebäudebereich

    Endbericht einer Studie des Instituts für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) im Auftrag des Verbandes für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e. V. ifeu – Institut für Energie- und Umweltforschung gGmbH

    Stand: Juni 2021

    PDF 2,7 MB

  • Leitfäden

    Praxisleitfaden Erneuerbare Energien

    Der Leitfaden zeigt sowohl die für eine Energiewende geeigneten und notwendigen Technologien, führt aber auch durch die einzelnen Phasen der Planung und Realisierung und gibt wertvolle Hinweise zu Finanzierungsfragen und zur transparenten Kommunikation. Verband Beratender Ingenieure (VBI)

    Stand: Juni 2022

    PDF 28,8 MB

  • Factsheets

    Wärmepumpe trifft Photovoltaik – Heizen mit Erneuerbaren Energien

    Die Infobroschüre gibt Auskunft darüber, wie sich eine Kombination zwischen Photovoltaik und Wärmepumpe im Eigenheim optimal realisieren lässt. C.A.R.M.E.N. e. V.

    Stand: April 2022

    PDF 4,63 MB

  • Effiziente Systeme und erneuerbare Energien

    Die Broschüre informiert über den Transformationsprozess hin zu einer klimaneutralen Energie- und Wärmeversorgung. Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH)

    Stand: März 2023

    PDF 5,24 MB

Weitere Downloads bietet der Downloadbereich des Gebäudeforums:

Downloads

Der Downloadbereich bietet eine übersichtliche Zusammenstellung von Fachinhalten zum Herunterladen, z. B. Gesetze, Verordnungen, Handreichungen, Checklisten, Leitfäden und vieles mehr.

Zu den Downloads

Tools zu erneuerbaren Energien

  • Toolbox

    Jahresarbeitszahl-Rechner für Wärmepumpen

    Tool für die Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

  • Toolbox

    Vordimensionierungsprogramm WPSOURCE

    Das Excel-Programm WPSOURCE ermöglicht die Vorauswahl der Wärmequelle sowie überschlägige Dimensionierung eines Wärmeübertragungssystems für eine Wärmepumpe.

  • Toolbox

    PV*SOL online – PV-Anlagenplanung

    Online-Tool zur vereinfachten Planung und Simulation von PV-Anlagen

  • Toolbox

    PV.Rechner

    Online-Tool zur Abschätzung, ob die Investition in eine Photovoltaik-Anlage finanziell und energetisch sinnvoll ist. NRW.Energy4Climate GmbH

Weitere Tools bietet die Toolbox des Gebäudeforums:

Toolbox des Gebäudeforums

Das Internet hält eine große Vielzahl an Online-Tools zu den Themen Beraten, Bilanzieren, Gebäudetechnik und -hülle sowie Energieeffizienz und Nachhaltigkeit bereit. Einige können die Arbeit deutlich erleichtern.

Zur Toolbox

Zahlen zu erneuerbaren Energien

Folgende Diagramme entstammen dem dena-Gebäudereport 2024. Der Gebäudereport als PDF-Download sowie weitere interaktive Diagramme mit Zahlen und Daten zum Gebäudebestand in Deutschland können auf der Themenseite zum Gebäudereport 2024 abgerufen werden.

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