Der Quartiersansatz ist ein zentrales Instrument für die Umsetzung der Energiewende auf lokaler Ebene und umfasst die gesamtheitliche Betrachtung von Gebäuden, Infrastrukturen und Akteuren innerhalb eines räumlichen Zusammenhangs.
Durch die enge Verknüpfung von unterschiedlichen Sektoren entstehen integrierte Lösungen, die Energieeffizienz steigern, erneuerbare Energien integrieren und sektorübergreifende Synergien nutzbar machen.
Was ist der Quartiersansatz?
Um die Klimaziele zu erreichen, sind Quartierskonzepte entscheidende Bausteine. In der Vergangenheit bezog sich die Entwicklung von Quartieren vor allem auf städtebauliche und soziale Aspekte. Im Zuge der Energiewende erweitert sich der Fokus auch auf Energie- und Wärmenetze, auf lokale Sektorkopplung und Klimafolgenanpassung. Des Weiteren werden in diesem Rahmen auch wesentliche Entscheidungen zum künftigen Energiesystem (bspw. Infrastrukturen, verfügbare Energieträger, beteiligte Akteure) gefällt.
Die energetische Quartiersbetrachtung schließt sowohl den Bedarf, als auch mögliche Erzeugungskapazitäten und Vernetzung von Wohn- und Nichtwohngebäuden, öffentlichen Einrichtungen, Freiflächen, Industrie, Handel und der lokalen Verkehrsinfrastruktur ein. Eine wichtige Funktion haben dabei digitale Technologien inne, die für einen zeitnahen Abgleich von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch sorgen.
Quartierskonzepte
Quartierskonzepte sind ein integraler Bestandteil in der Stadtentwicklung und bieten viele Möglichkeiten in Bezug auf die Energieversorgung von Städten und Kommunen. Im Quartier werden mehrere Gebäude gesamtheitlich und im räumlichen Zusammenhang betrachtet. Das Ziel eines nachhaltigen Energiesystems und einer Dekarbonisierung des Wärmesektors erfordert sektorübergreifende Lösungsansätze. Bei ihrer Planung und Umsetzung entstehen neuartige Energieversorgungskonzepte und Betreibermodelle, die die Energiewende dezentral umsetzen.
Dabei werden Strategien und Maßnahmen der Energieeinsparung, der Steigerung der Energieeffizienz und der Nutzung von erneuerbaren Energien mit Speichertechnologien bei integrierter Betrachtung von Gebäuden, Verbrauchsgewohnheiten und technischen Infrastrukturen auf Quartiersebene aufeinander abgestimmt. Beispielsweise können lokal verfügbare Photovoltaik- und Solarthermieanlagen, elektrisch angetriebene Wärmepumpen sowie Power-to-Heat-Anlagen mit zentralen und dezentralen thermischen Energiespeichern verknüpft und netzdienlich betrieben werden.
Der Quartiersansatz kann auf unterschiedlichen Ebenen einen Beitrag zum Transformationsprozess leisten. Allen Ansätzen gemein ist, dass im Gegensatz zur Entscheidungsebene Einzelgebäude / Einzelakteur ein Zusammenschluss zum gemeinsamen Nutzen stattfindet. Dabei kann zwischen Synergieeffekten, welche durch Verknüpfung zwischen bspw. Bautypologien, Sektoren oder Agierenden entstehen und Skaleneffekten aufgrund ähnlicher baulicher Voraussetzungen von Gebäuden, ähnlicher Bedarfe und der Anzahl miteinzubeziehender Personen, unterschieden werden.
Gerade im Kontext der kommunalen Wärmeplanung rücken Quartiere somit als kleinste Organisationseinheit für eine gemeinschaftliche Versorgung als Lösungsraum zunehmend in den Fokus. Nicht immer ist es möglich eine gebäudeintegrierte Wärmeversorgung vollständig auf erneuerbare Energie umzustellen, gleichzeitig besteht nicht überall die Möglichkeit des Anschlusses an eine zentrale Fernwärmeversorgung. In diesen Fällen gibt es erhebliche Potenziale für gebäudeübergreifende Quartiersversorgungslösungen. Einerseits bieten diese höhere Effizienzen durch die Verknüpfung von Energie- und Nutzungssektoren. Andererseits ermöglichen sie eine größere Bandbreite an verfügbaren Technologien wie beispielsweise Wärmespeicher.
Der Quartiersansatz eröffnet neue Möglichkeiten bezüglich der Infrastruktur- und Flächennutzungsplanung. Die Nutzung bereits erschlossener Potenziale kann darüber hinaus erhöht werden, indem beispielsweise vorhandene, gebäudeintegrierte Anlagen zur Energieumwandlung und -speicherung miteinander vernetzt werden (bspw. Schwarmspeicher), oder Sanierungen im Gebäudeverbund stattfinden und damit kostengünstiger realisiert werden.
Standardisierung von Quartierskonzepten
Auch wenn es im Rahmen der klimaneutralen Quartiers- und Arealentwicklung immer spezifische lokale Anforderungen zu erfüllen gilt, so müssen sich dennoch bestimmte Bausteine der Planungs- und Entwicklungsphase standardisieren lassen.
Diesbezüglich wurden von der Deutschen Energie-Agentur (dena) Fokusthemen identifiziert, bei denen dringender Handlungsbedarf im Hinblick auf eine Standardisierung von Quartierskonzepten gesehen wird. Sie können als Bausteine für die Grundlage einer Skalierung verstanden werden. Die beschriebenen Fokusthemen betreffen alle Planungs- und Entwicklungsphasen in der Umsetzung von Quartierskonzepten. Die Auswahl der Fokusthemen basiert auf systematischen Untersuchungen von Praxisbeispielen und von Planungs- und Umsetzungsanalysen. Die Auswahl ist nicht als abschließend zu betrachten. Für eine flächendeckende Skalierung klimaneutraler Quartiere und Areale sind weitere Bausteine erforderlich.
Die sieben im Folgenden vorgestellten Themenbereiche sollen über die Focusthemen hinausgehen und damit auch alle relevanten Aspekte, wie beispielsweise den regulatorischen Rahmen mit aufnehmen.
Stadtplanungsabteilungen nehmen im Rahmen der Quartiersentwicklung eine Schlüsselposition ein. Mit dem übergeordneten Blick auf das gesamte Stadtgebiet koordinieren sie in der Regel auch die strategische Entwicklung von Quartieren.
Der bisherige Handlungsrahmen der Akteure ist vor allem auf die Regelung (städte-) baulicher Belange begrenzt und nicht auf das Erreichen von Klimazielen. Im Factsheet „Fokusthema 1: Kommunale Stadtplanungsinstrumente“ wird untersucht, in wie weit man mit den aktuell verfügbaren Planungsinstrumenten Klimaschutz in die Stadtplanung integrieren kann und wo weitere Planungsinstrumente nötig sind.
Da die Gestaltung des Energiesystems Einfluss auf die städtebauliche Planung hat, sind eine frühzeitige Energiekonzepterstellung und eine enge Abstimmung der Konzeption und Planung des Quartiersenergiesystems mit der städtebaulichen Entwicklung des Quartiers erforderlich. Dies hat zur Konsequenz, dass zum Zeitpunkt der Erstellung des Bebauungsplanentwurfs statt der Festlegung einiger weniger Eckdaten für die Energieversorgungsstruktur bereits ein detailliertes Energiekonzept für das Quartier erstellt werden muss. Eine besondere Herausforderung besteht darin, dass für die Erstellung des Energiekonzepts Annahmen bzw. Festlegungen im Bereich der Infrastruktur und der Gebäude zu treffen sind, die üblicherweise in dieser frühen Planungsphase noch gar nicht getroffen werden.
Im Factsheet "Fokusthema 5: Kopplung von Energie- und Bauleitplanung" wird dargestellt, inwieweit sich die Energie- und Bauleitplanung für klimaneutrale Quartiere von der Planung von konventionellen Quartieren unterscheidet.
Rund 40 Prozent der vermieteten Wohneinheiten in Deutschland sind im Eigentum kommerzieller, genossenschaftlicher oder öffentlicher Träger, die meistens auch mehrere Immobilien oder Wohnungen in einem Quartier besitzen. Daher kommt diesen Akteuren eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von klimaneutralen Quartieren zu. Im Factsheet Fokusthema 2: Portfoliomanagement wird ein Blick auf die bestehenden Portfoliomanagement-Tools geworfen und welche Parameter darin fehlen, um die sich ändernden Bedürfnisse abzubilden. Maßnahmen zur Erreichung des Ziels der Klimaneutralität werden oft nicht aufgrund der technischen Komplexität oder anderer Parameter nicht umgesetzt, sondern weil die Rahmenbedingungen aus Sicht der Unternehmen keine ausreichende Wirtschaftlichkeit sicherstellen. Die Umsetzbarkeit von Quartierslösungen könnte durch eine bessere Abbildung der technischen Möglichkeiten der Verknüpfung von Potenzialen in Portfolio-Management-Programmen gesteigert werden.
Die Umsetzung von klimaneutralen Quartieren bedarf integrierter Konzepte über alle Sektoren hinweg. Neben der Frage, welche Emissionen über den Lebenszyklus des Quartiers in die Bilanzierung mit einbezogen werden, ist auch zu definieren, welche Sektoren und die damit verbundenen Energieverbräuche berücksichtigt und bilanziert werden. Klimaziele im Verkehrs- und Abfallsektor, müssen genauso erreicht werden, wie im Gebäude- oder Energiesektor. Hierzu gibt es bislang wenige Planungsinstrumente, auch beziehen sich die meisten Regelwerke eher auf die jeweilige Sektorebene, wie beispielsweise das GEG auf die Gebäude. Deshalb werden Festlegungen, was auf Quartiersebene klimaneutral ist und wie bilanziert wird, bisher meist projektspezifisch getroffen. Für die Unterstützung lokaler Planer und um Quartiersprojekte vergleichbarer zu machen ist eine standardisierte Vorgehensweise bei der Definition von Bilanzräumen erforderlich. Im Factsheet Fokusthema 3: Definition und Bilanzierung von klimaneutralen Quartieren und Arealen werden mögliche Bilanzräume beschrieben.
Klimaneutrale Maßnahmen werden sich nur in der Breite durchsetzen, wenn sie sich rechnen.
Als Grundlage für die Entscheidung, in einer Quartiersentwicklung Klimaneutralität anzustreben, vergleichen die Projektentwickler und Investoren üblicherweise die Wirtschaftlichkeit eines klimaneutralen Quartiers mit der Wirtschaftlichkeit einer konventionellen Quartiersentwicklung. Die angewandten Berechnungsverfahren weisen eine große Vielfalt auf. In den üblichen Wirtschaftlichkeitsberechnungen von konventionellen und von klimaneutralen Quartieren werden die Vorteile der klimaneutralen Quartiere bislang systematisch unterschätzt, da die Berechnungsverfahren energierelevante Investitionen bislang nicht angemessen berücksichtigen und zur Erreichung der Klimaneutralität weiterentwickelt werden müssen. Auf der anderen Seite stehen auch noch regulatorische Hemmnisse einer breiten klimaneutralen Quartiersversorgung im Wege.
Sowohl für den Nachweis eines erfolgreichen Klimaschutzes, als auch für die wirtschaftliche Betrachtung ist es notwendig, dass das Ziel der Klimaneutralität von Quartieren nicht nur auf dem Papier steht, sondern auch tatsächlich erreicht wird. Deshalb müssen klimaneutrale Quartiere ein Monitoring erhalten. Ein gutes Quartierskonzept zur Erreichung eines definierten energetischen Ziels, beinhaltet auch die Flexibilität auf sich ändernde Energiebedarfe aufgrund von Nutzungsänderungen oder Nutzerverhalten reagieren zu können und entsprechende Anpassungen vorzunehmen. Wichtig ist die frühzeitige Erstellung eines Monitoringkonzepts, das alle relevanten Fragen behandelt. Dabei gibt es eine Vielzahl von Aspekten zu berücksichtigen, die im Factsheet "Fokusthema 10: Monitoring von klimaneutralen Quartieren und Arealen" dargestellt werden.
Klimaneutrale Quartiere zeichnen sich durch ein integriertes Energiekonzept aus, das die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme, Kälte und Mobilität berücksichtigt. Ein effizientes Energieversorgungssystem nutzt die Synergiepotenziale zwischen den Sektoren und ermöglicht einen hohen Anteil lokal erzeugter erneuerbarer Energiequellen am Energieverbrauch. Dabei sollen die Energiekosten möglichst niedrig und eine hohe Versorgungssicherheit gewährleistet werden. Die Optimierung der Wärme- und Stromversorgung muss gekoppelt stattfinden, da der Einsatz von Blockheizkraftwerken, Wärmepumpen, Solarstrom- oder Solarwärmeanlagen, sowie Strom- oder Wärmespeichern jeweils Einfluss auf beide Sektoren hat. Für diese Optimierungsrechnungen werden neue Planungswerkzeuge benötigt.
Die Anforderungen an die Planung eines integrierten Quartiersenergiekonzepts werden im Factsheet "Fokusthema 6: Planung integrierter Energiekonzepte" erläutert und die notwendigen Entwicklungsschritte dargestellt.
Integrierte Konzepte zur energetischen Versorgung von Quartieren zeichnen sich durch die Interaktion der unterschiedlichen technischen Komponenten aus. Diese Interaktion ist ein wichtiger Baustein zur Erreichung der Klimaneutralität des Quartiers. Ausgehend von den Bedürfnissen der unterschiedlichen Verbraucher und den zur Verfügung stehenden Energiequellen, gibt es eine Auswahl an Technologien für die Umwandlung, Verteilung und Speicherung der Energie. Welche Komponenten mit welcher Leistung verwendet werden, hängt von den Rahmenbedingungen des jeweiligen Quartiers ab und wird in der Planung festgelegt. Im Factsheet "Fokusthema 9: Zusammenspiel der Komponenten integrierter Energiekonzepte" wird das Zusammenspiel der unterschiedlichen technischen Komponenten beschrieben.
Eine wichtige Strategie zur wärmeseitigen Transformation von Bestandsquartieren besteht im Ausbau von Wärmenetzen. Diese können klimaneutrale lokale Wärmepotenziale nutzbar machen und fluktuierende Stromeinspeisungen aus erneuerbaren Energien in das Energiesystem integrieren. Praktisch ist das jedoch nicht immer leicht umsetzbar, neben technischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten, ergeben sich auch oft organisatorische Herausforderungen, bspw. wenn es sich um ein heterogenes Quartier mit vielen einzelnen Eigentümern handelt. Im Factsheet Fokusthema 7: Ansätze für den Baustein Wärmenetze werden Ansätze zu neuen Wärmenetzen im Bestand beschrieben und Beispiele dazu gegeben
Zur klimafreundlichen bzw. klimaneutralen Stromerzeugung im Quartier kommen derzeit vor allem Photovoltaik-Anlagen und Blockheizkraftwerke (BHKWs) zum Einsatz. Mehrere Bundesländer haben die Installation von PV-Anlagen bei Neubauten gesetzlich festgelegt. Damit lokal erzeugter Strom auch lokal verbraucht werden kann, ist eine umfangreiche Regulatorik zu beachten, die auch noch nicht immer konsistent ist. Darüber hinaus muss sich die quartiersintegrierte Stromversorgung auch für Betreiber wirtschaftlich rechnen. Detailiertere Informationen können dem Factsheet Fokusthema 8: Ansätze für eine quartiersintegrierte Stromversorgung entnommen werden.
Ansätze der Quartiersentwicklung
Die lokale Ebene spielt für die Umsetzung der Energiewende vor Ort eine zentrale Rolle. Kommunen setzen sich nicht nur eigene Klimaschutzziele, sondern sie sind zugleich Schnittstellen der Sektoren Wärme / Kälte, Strom und Mobilität. Das birgt enorme Potenziale, die es auszuschöpfen gilt. Die Entwicklung eines neuen klimaneutralen Quartiers oder die Transformation eines bestehenden Quartiers bringt jeweils sehr individuelle Herausforderungen mit sich. Bisherige Lösungsansätze lassen sich aufgrund der speziellen Gegebenheiten nur schwer standardisieren. Das ist aber notwendig, um erfolgreiche Konzepte in die Breite zu tragen.
Quartiere können auf vielfältige Weise betrachtet werden. Im Rahmen des Projekts "Klimaneutrale Quartiere und Areale" der Deutschen Energie-Agentur (dena) wurde eine Quartierstypologie anhand der Akteursrollen entwickelt. Daran anschließend ist eine Unterscheidung des Vernetzungsgrad der Energieversorgung hilfreich, um Rückschlüsse über die nötige technische Ausrichtung und Schnittstellen zu den zentralen Infrastrukturen geben zu können.
Quartiersentwicklung Ansatz 1: Die Quartierstypisierung anhand von Akteursrollen
Übersichtsgrafik zur Quartierstypisierung anhand von Akteursrollen.
Der Gebäudebestand in Deutschland soll im Jahr 2045 nahezu klimaneutral sein. Quartiers- und Arealansätze bieten hier Lösungen, die deutlich über die Betrachtung einzelner Gebäude hinausreichen. Doch sie sind bislang wenig erprobt. Um die theoretische Grundlagenarbeit auf diesem Gebiet weiter voranzutreiben, wurden 26 Beispiele aus der Praxis analysiert und darauf aufbauend vier unterschiedliche Quartiers- bzw. Arealtypen entwickelt. Je nach Quartier unterscheidet sich die Anzahl und Interessenlage der handelnden, zu beteiligenden und betroffenen Akteure. Viele Konstellationen sind möglich. Ziel der Typisierung ist nicht eine detailgenaue Einordnung, sondern eine Annäherung an eine differenziertere Betrachtung, um zu verstehen, an welchen Stellen Vorgaben, Beratung, Instrumente oder akzeptanzfördernde Maßnahmen nötig sind oder welche Akteure aktiviert werden müssen. Auch wurde dadurch erreicht, dass die möglichen Anwendungsfälle klassifiziert wurden.
Darstellung vier prototypischer Quartierstypen, die jeweils verschiedene Vernetzungsgrade der Energieversorgungsinfrastruktur aufweisen.
In der Quartiersentwicklung kann auch von einem technischen Ansatz aus gedacht werden. Hierzu wird der Grad der Vor-Ort-Versorgung auf den verschiedenen Ebenen des Quartiers beleuchtet. Auch in diesem Ansatz wird ein Beitrag zum Transformationsprozess geleistet und Einzelgebäude / Einzelakteure werden zum gemeinsamen Nutzen zusammengeschlossen.
Dennoch muss von einem Quartier als Teil eines Gesamtsystems die Klimaneutralität nicht allein und sofort erreicht werden. Mögliche Synergien zwischen den zentralen und dezentralen Versorgungsebene, aber auch zwischen den energetischen und sozialen Ebenen, müssen gezielt genutzt werden, um eine nachhaltigere Transformation zu ermöglichen. Auch volkswirtschaftlich ist eine autarke Energieversorgung von Quartieren nicht sinnvoll, die mit hohen Investitionen in Energiespeicher zur Versorgungssicherheit verbunden wäre. Stattdessen sind eine möglichst umfassende Nutzung lokaler klimaneutraler Energiequellen, eine hohe Energieeffizienz und ein intelligentes, sektorengekoppeltes Energiesystem verbunden mit der Einbindung in das regionale und nationale Energiesystem die versorgungssicherste und ökonomisch günstigste Lösung.
Dabei kann zwischen verschiedenen Möglichkeiten des Zusammenspieles zwischen dem Quartier und den zentralen Infrastrukturen unterschieden werden. Der Unterschied liegt hier im Vernetzungsgrad der Energieversorgung innerhalb und den Schnittstellen mit den zentralen Infrastrukturen.
Als Strukturierungsansatz kann eine Unterscheidung in vier prototypische Quartierstypen vorgenommen werden, die jeweils verschiedene Vernetzungsgrade der Energieversorgungsinfrastruktur aufweisen.
Kommunikationsstrategien in der energetischen Quartiersentwicklung
Die Transformation hin zu klimaneutralen Quartieren erfordert Feingefühl im Umgang mit den dort lebenden Menschen, um sie zum Handeln zu aktivieren. Lessons learned aus drei erfolgreich umgesetzten Projekten.
Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) legt die energetischen Standards für Neubauten und für Bestandsbauten bei Sanierungen fest und regelt die Einsparung von Energie in Gebäuden.
Best-Practice-Portal klimaneutrales Bauen und Sanieren
Im Gebäudebereich entstehen kontinuierlich mutmachende Projekte mit Vorbildfunktion. Das Best-Practice-Portal macht sie sichtbar und stellt Informationen zu Herausforderungen, Lösungsansätzen sowie Ansprechpartnerinnen und -partnern zur Verfügung.
Klimaresilienz beschreibt die Fähigkeit eines Gebäudes oder eines Quartiers, sich an die Folgen des Klimawandels anzupassen und widerstandsfähig zu sein.
