Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern!

Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern!
Nachhaltig Bauen Projekt: Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern! Laufzeit: November 2011 bis Dezember 2014 Projektkoordination: Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Berlin Partner: Solare Zukunft e.V., Freiburg und Ecologic Institut, Berlin Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Forschungsprogramms „Förderung von Querschnitts- und übergreifenden Untersuchungen im Rahmen der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien“, Förderkennzeichen: Das Projekt wurde als Projekt der UN-Dekade „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ von der UNESCO-Kommission ausgezeichnet. Hinweise zum Skript Alle Literaturangaben finden sich in der Literaturliste: > Skripte und Material Für Verbesserungsvorschläge oder Ergänzungen zum Skript nutzen Sie bitte das Feedbackforum: > Feedback geben TN = Teilnehmerinnen und Teilnehmer EE = Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien dauerhaft in die Lehrerausbildung integrieren
Akteure im Lehr- und Lernprozess für Energiefragen der Zukunft qualifizieren Neue Ausbildungskonzepte und Kommunikations-instrumente entwickeln und testen Projektbeschreibung Im Rahmen des Projekts werden verschiedene Wege zur dauerhaften Integration des Themas EE in der Ausbildung von Lehrerinnen und Lehrern erforscht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der zweiten Phase der Lehrerausbildung, dem Referendariat. Mit der Qualifizierung der Akteure im Lehr- und Lernprozess für Energiefragen der Zukunft wird das Ziel verfolgt, Veränderungen in Curriculum und Unterrichtspraxis zu bewirken. Das Forschungsprojekt will deshalb neue Ausbildungskonzepte für die Lehrerbildung in EE entwickeln: Zum einen werden auf Ebene der Lehrerausbildung Kommunikationsinstrumente für die Lehrerausbildung erstellt und erprobt, die es ermöglichen, eine langfristige Integration von EE in der Ausbildungspraxis zu etablieren – nicht nur in der schulpraktischen Ausbildung, sondern auch in der Lehrerbildung in der Hochschule und im Bereich der Lehrerfortbildung auf Länderebene. Zum anderen werden angehende Lehrkräfte in Seminarveranstaltungen für die oben genannten Zukunftsthemen sensibilisiert und aktiviert, diese an ihre Schulen und in den Unterricht zu tragen. Aktionen und Materialentwicklung 8 Seminarskripte und Ausbildungskoffer zu EE-Themen 80 Fachseminare an Studienseminaren bundesweit 16 Schulungen für Lehrende im Bereich Lehrerbildung – je Bundesland eine Online-Materialpool EE – sowohl für den schulischen Unterricht als auch für die Ausbildung von Lehrkräften Online-Beratungs- und Vernetzungsangebot zu EE in Schule und Ausbildung Fachtagung zur Lehrerbildung in EE Curriculum und Unterrichtspraxis verändern

Ausbildungskonzepte www.ufu.de/lehrerbildung Bereit zur Wende?
(auch als Online-Kurs) Fächerübergreifende Projekte zu EE Experimente mit EE Energie sparen (an Schulen) Grüne Berufe Alternative Mobilität Nachhaltig bauen Zukunftsvisionen Frage an TN: Zu welchem Thema haben Sie schon im Unterricht gearbeitet? Download der Skripte und Materialien:

Gliederung Klimaschutz und Energiewende
Relevanz des Gebäudebereichs für die Energiewende Was bedeutet nachhaltig bauen und wohnen? Ein Dach über dem Kopf – Globale Perspektiven Nachhaltiges Bauen im Unterricht Werkstatt: Nachhaltig Bauen Diskussion und Feedback Ablaufbeschreibung Kurzer theoretischer Input (ca. 5 min) zum Einstieg (politischer und rechtlicher Rahmen), danach ca. 15 min Brainstorming/Gruppenaufgabe zum Thema Nachhaltig bauen und wohnen, dann wieder theoretischer Input (ca. 40 min). Dann sollen TN wieder selbst aktiv werden, konkret wird über die Ziele für die Unterrichtsgestaltung gesprochen und eine Werkstatt zum nachhaltigen Bauen durchgeführt. Besonderheit des Themas/Seminars Das komplexe Thema eignet sich in besonderem Maße zur Darstellung der Verzahnung von Einsparung von CO2-Emissionen (Energiebedarf senken), Effizienz (effiziente Energieumwandlung) und Einsatz erneuerbarer Energien.

Gebäude und Energiewende
Fast 40 % des Endenergiever-brauchs in Deutschland entfallen auf den Gebäudebereich und stehen für fast 20 % des gesamten CO2-Ausstoßes. TN schätzen lassen: Wie viel Prozent des Endenergieverbrauches der privaten Haushalte entfallen auf Warmwasser, Raumwärme, Elektrogeräte und Beleuchtung? Gebäude und Energiewende Global gesehen ist die Situation ähnlich: 40 % des Weltenergieverbrauchs wird zum Heizen und Kühlen von Gebäuden eingesetzt. Fast 90 Prozent des Energieverbrauchs eines privaten Haushalts in Deutschland werden für Heizung und Warmwasser verwendet. Den deutlich überwiegenden Anteil macht dabei mit rund drei Vierteln (75 %) des Energieverbrauchs die Raumwärme aus, von der bisher ein Großteil durch Wände, Fenster, Dach, Türen oder den Fußboden entweicht. Zu unterscheiden sind grundsätzlich (Jahres-)Primärenergiebedarf, (Jahres-)Endenergieverbrauch und Heizenergiebedarf. Jahresprimärenergiebedarf: beziffert, wie viel Energie im Verlauf eines durchschnittlichen Jahres für Heizen, Lüften und Warmwasserbereitung benötigt wird und berücksichtigt dabei auch die Verluste, die von der Gewinnung des Energieträgers an seiner Quelle, über seine Aufbereitung und Transport bis zum Gebäude und der Verteilung, Speicherung im Gebäude anfallen. Jahresendenergieverbrauch: ist die Summe der zur unmittelbaren Erzeugung der Nutzenergie verwendeten Primär- und Sekundärenergieträger vom Verbraucher nach Abzug von Umwandlungs- oder Übertragungsverlusten. Um die Entwicklung des Energieverbrauchs unabhängig vom Einfluss der Temperaturschwankungen darstellen zu können, wird in Deutschland ab dem Jahr 1990 die Zeitreihe des Primärenergieverbrauchs der Länder der Temperaturbereinigung unterzogen. Im Ergebnis wird ein fiktiver Primärenergieverbrauch dargestellt, der sich ergeben hätte, wenn die jährlichen Durchschnittstemperaturen konstant dem langjährigen Mittel entsprochen hätten. Endenergieverbrauch: In der Energiebilanz ist der Endenergieverbrauch als letzte Stufe der Energieverwendung aufgeführt. Energetisch und energieökonomisch handelt es sich jedoch noch nicht um die letzte Stufe der Energieverwendung. Es folgen noch die Nutzenergiestufe (zum Beispiel Nutzung als Licht, Wärme, mechanische Energie) und die Energiedienstleistungen. Die Endenergie für Heizung entspricht dem Heizenergiebedarf, wobei 1 m³ Erdgas oder 1 Liter Heizöl rund 10 kWh Energieinhalt aufweisen. Die folgenden Transport- und Umwandlungsverluste reduzieren die Primärenergie: Erdgas und Heizöl: ca. 10 % Strom: 50 bis 70 % Fernwärme: - 30 bis + 30 % (Unterschiede je nach Brennstoffeinsatz und Erzeugungsart), bei Kraft-Wärme-Kopplung ca %) Wie viel Prozent entfallen auf: Warmwasser Raumwärme Elektrogeräte und Beleuchtung dena / Energiedaten BMWi (Stand 2008)

2-Grad-Ziel 2-Grad-Ziel
Vielleicht haben Sie es ja in den Medien verfolgt: Hier fanden die Weltklimagipfel der letzten drei Jahre statt. Auf diesen UN-Klimakonferenzen beraten (fast) alle Länder der Welt zusammen, wie der Klimawandel bekämpft werden kann und wie eine Anpassung auf die zu erwartende globale Erwärmung ausgestaltet werden kann. Beim weitestgehend gescheiterten Kopenhagen Gipfel 2009 wurde etwa beschlossen, die Erderwärmung auf maximal 2 °C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Um dieses Niveau zu erreichen, ist es notwendig, dass wir unsere CO2-Emissionen bis 2050 um % reduzieren. Diese Zahl alleine verdeutlicht, wie stark sich unser Lebensstil und unsere Wirtschaftsweise in den nächsten 40 Jahren wird verändern müssen – ein Zeitraum, den wir alle noch erleben werden, nicht nur unsere Kinder und Enkelkinder. Eine Übersicht über die Ergebnisse dieser Klimakonferenzen findet sich auf der BMU-Seite: Aktueller Trend beim Energieverbrauch in Deutschland Die Statistik der AG Energiebilanzen zeigt, dass der Primärenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2012 leicht gestiegen ist. Dies entspricht ungefähr einem Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Größten Einfluss auf diese Entwicklung hatte nach Aussage der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen die kühle Witterung. Die Steigerungen bei den fossilen Energieträgern Steinkohle mit 3,1 % und Braunkohle mit 5,3 % im Jahr 2012 liegen sogar leicht über dem gestiegenen Anteil der erneuerbaren Energien, was mit den Zielen der Energiewende nicht vereinbar ist. Weitere Informationen der AG Energiebilanzen: Trends beim CO2-Ausstoß in der EU In 2012 ist der CO2-Ausstoß in der EU um 2,1 % gesunken, 2011 konnte der Ausstoß noch um 4,1 % reduziert werden. Deutschland liegt mit 728 Mio. t CO2-Emissionen mit weitem Abstand an der Spitze der 27 EU-Länder hatte Deutschland einen Anstieg von 0,9 % zu verzeichnen. Die größten Emittenten nach Deutschland sind Großbritannien (472 Mio. t), Italien (366 Mio. t), Frankreich (332 Mio. t), Polen (297 Mio. t) und Spanien (258 Mio. t). Gemeinsam mit Deutschland sind diese Länder für 70 % der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Starke regionale Unterschiede: Rückgänge: Belgien und Finnland (-11,8 %), Schweden (-10,1 %), Dänemark (-9,4 %), Zypern (-8,5 %), Bulgarien (-6,9 %), Slowakei (-6,5 %). Zuwächse: Malta (+6,3 %), Großbritannien (+3,9 %), Litauen (+1,7 %), Deutschland (+0,9 %) Quelle: Eurostat (2013) Was haben die folgenden globalen Herausforderungen mit der Energiewende zu tun? 1. Klimawandel Der Energiesektor ist der größte Emittent an Treibhausgasen. 2-Grad-Ziel heißt, dass wir % davon reduzieren müssen bis 2050 (Verweis auf Online-Kurs „Bereit zur Wende“). Ohne Energiewende, im „Business as usual“ Szenario, ist mit 4-7 Grad Zuwachs zu rechnen. Problematisch sind dabei die Kippelemente im Klimasystem, da diese irreversible Klimaveränderungen zur Folge haben und vom Menschen nicht mehr rückgängig gemacht bzw. auch nicht mehr bewältigt werden können (vgl. Umweltbundesamt 2008: Kipp-Punkte im Klimasystem: Um das 2-Grad-Ziel einhalten zu können, bedeutet dies auf den Konsum bezogen, dass wir von einem jährlichen Ausstoß von 10 Tonnen CO2 pro Person in Deutschland zu einem Ausstoß von 1-2 Tonnen gelangen müssen. Selbst viele Schwellenländer liegen schon über dieser Grenze, nur Indien liegt noch darunter (vgl. Modell Deutschland. Klimaschutz bis 2050, WWF: 2. Ressourcenverbrauch Biotischen Ressourcen wie Holz, Biokraftstoff, Öl, Kohle etc. können zur Energieproduktion eingesetzt werden. Beim Einsatz von Biomasse kann es jedoch Konkurrenz zu anderen Ressourcennutzungen, z.B. stoffliche Nutzung (Möbel, Papier, Bioplastik etc.), Nahrung und Futtermittel, geben. Aber auch abiotische Ressourcen wie Boden und Wasser werden eingesetzt. 3. Biologische Vielfalt Verbreitung von Wissen und Informationen über die Wichtigkeit der biologischen Vielfalt: „Nur 48 Prozent der 2013 vom Biodiversitäts-Barometer befragten Deutschen wissen mit dem Begriff etwas anzufangen. Damit ist Deutschland im Vergleich zu Frankreich, dem Vereinigten Königreich, den USA, Brasilien und China Schlusslicht. (…) Obgleich die Deutschen sich wesentlich mehr mit Themen wie Nachhaltigkeit und Corporate Social Responsibility befassen, wissen sie vergleichsweise wenig über Biodiversität, also die biologische Vielfalt und die Folgen ihres Verlusts.“ (Meldung des Bundesamt für Naturschutz 2013: 4. Gerechtigkeit Noch immer haben ca. 1,4 Milliarden Menschen in Entwicklungsländern keinen Zugang zu Elektrizität. 85 % dieser Menschen leben in den ländlichen Regionen dieser Länder. Ungefähr 2,7 Milliarden Menschen sind auf die traditionelle und häufig ineffiziente Nutzung von Biomasse angewiesen (IEA/UNDP/UNIDO 2010: Energy Poverty. How do make modern energy access universal? Special early excerpt of the World Energy Outlook 2010 for the UN General Assembly on the Millennium Development Goals, Paris, S. 7). Milliarden Menschen sind somit weltweit von der Versorgung mit grundlegenden Energiedienstleistungen ausgeschlossen. Daraus resultieren verschiedene Probleme (Auswahl): Die ineffiziente Nutzung von Biomasse/Holz zum Kochen (auf sog. Drei-Steine-Feuern) verursacht Gesundheitsprobleme durch Rauch Energie ist eine Voraussetzung für vieles Weitere: Medizin braucht Kühlschränke, um Impfungen und Arzneimittel aufzubewahren; Bildung braucht Informationstechnologien (Strom für IT) und/oder zumindest eine gute „Beleuchtung“ (um auch nach Sonnenuntergang Schularbeiten machen zu können etc.) Deutsche Umwelthilfe,

Politischer und rechtlicher Rahmen
Ziele der Bundesregierung Bis 2020 sollen 14 % der Wärmeenergie aus erneuerbaren Quellen stammen. Der Wärmebedarf soll bis dahin um 20 % sinken (wobei das Vergleichsjahr nicht genannt wird). Die energetische Sanierungsrate bereits gebauter Häuser soll von derzeit 1 auf 2 % pro Jahr steigen. 2050 soll dann quasi die gesamte Wärmeversorgung durch erneuerbare Energiequellen gedeckt werden (klimaneutraler Gebäudebestand). Politischer und rechtlicher Rahmen Ziele stammen aus dem Energiekonzept der Bundesregierung für das Jahr 2050. Im Vergleich zu den Zielen: Im Jahr 2011 betrug der Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung laut BMU 2012 bei 11 % = 143,5 TWh, an der Spitzte mit 91,6 % lag die Bioenergie: 47 % biogene Festbrennstoffe (Haushalte) 16,4 % biogene Festbrennstoffe (Industrie) 4,7 % biogene Festbrennstoffe (HW/HKW) 5,4 % biogene flüssige Brennstoffe 12,8 % biogene gasförmige Brennstoffe 5,3 % biogener Anteil des Abfalls 3,9 % Solarthermie 0,2 % tiefe Geothermie 4,2 % oberflächennahe Geothermie, Umweltwärme Klimaneutraler Gebäudebestand heißt: zuerst den Primärenergieverbrauch von Gebäuden stufenweise und langfristig senken und dann den restlichen Bedarf weitgehend mit erneuerbaren Energien decken. Heute nutzen ca. 20 % der neuen Wohnhäuser und ein Drittel der neuen Büroimmobilien in Deutschland bereits eine Solarheizung. (Bundesverband Solarwirtschaft) Aber bei der energetischen Sanierung von Altbauten herrscht weitgehend Stillstand.

Politischer und rechtlicher Rahmen
Maßnahmen der Bundesregierung im Jahr 2012 und 2013 Änderung der Energiesparverordnung (EnEV): Kontinuierlich verschärfte Standards, Einführung Anspruchsniveau für ein „klimaneutrales Gebäude“ für Neubauten ab 2021 2013 verabschiedet und damit Umsetzung der EU-Richtlinie Steuerliche Förderung von Sanierungsmaßnahmen kommt nicht zustande Nach einjährigem Vermittlungsausschuss Dez Streichung aller streitigen Teile Anpassung Mietrecht, u.a. Erweiterung des Wärmeliefer-Contracting Mai 2013 beschlossen Erarbeitung Sanierungsfahrplan für Bestandsbauten bis 2050 Wird derzeit von BMBVS erarbeitet, noch nicht vorgelegt Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) Erfahrungsbericht mit einem Jahr Verzögerung Dez vorgelegt Bessere Ausstattung des CO2-Gebäudesanierungsprogramms (von 2012 bis 2014: 1,5 Mrd. €/a) und der KfW-Förderprogramme Läuft Entwurf einer EU-Richtlinie zur Energieeffizienz Blockade u.a. durch Deutschland, nun Kompromiss Änderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) und des Energieeinsparungsgesetzes 2013: Ab 2021 dürfen in Deutschland nur noch Gebäude nach Niedrigstenergiestandard errichtet werden (Passiv- und Nullenergie-Neubauten), bei öffentlichen Gebäuden gilt diese Regelung schon ab 2019. Die Vorschriften zum Heizenergiebedarf werden zwischen 2014 und 2016 schrittweise verschärft. Jährlich soll der Primärenergiebedarf um 12,5 % sinken, zunächst auf etwa 60 kWh/m² im Jahr, ab 2016 sind nur noch 50 kWh zulässig. Bei Immobilienanzeigen solle künftig die Angabe von energetischen Kennwerten Pflicht werden. Steuerliche Förderung von Sanierungsmaßnahmen „Das über einjährige Vermittlungsverfahren zur steuerlichen Förderung energetischer Sanierungsmaßnahmen an Wohngebäuden ist beendet. Bund und Länder einigten sich am darauf, sämtliche streitigen Teile zur steuerlichen Förderung aus dem Gesetz zu streichen, da eine Verständigung trotz intensiver Vermittlungsbemühungen nicht möglich war. Die von vielen Wohneigentümern erhoffte steuerliche Förderung von Sanierungsmaßnahmen kann daher nicht in Kraft treten. Die Bundesregierung kündigte aber in einer Protokollerklärung an, ab 2013 ein neues KfW-Programm für energetische Sanierungen in Höhe von 300 Mio. Euro jährlich aufzulegen.“ (NWB ReformRadar: www2.nwb.de/portal/content/ir/beitraege/beitrag_ aspx) Die Länder hatten Einwände aufgrund der befürchteten Steuerausfälle. Anpassung Mietrecht – Gesetz über die energetische Modernisierung von vermietetem Wohnraum und über die vereinfachte Durchsetzung von Räumungstiteln Ziele des Gesetzes: Schaffung von Anreizen zur energetischen Modernisierung, Begrenzung von „Mietnomadentum“ oder Unterbindung einer Umgehung des Kündigungsschutzes bei der Umwandlung von Miet- in Eigentumswohnungen. Neuregelung der Duldung von Erhaltungs- und Modernisierungsmaßnahmen: Energetische Modernisierungen führen für eine begrenzte Zeit von drei Monaten nicht mehr zu einer Mietminderung in der Bauphase. Bisher konnte sich der Beginn von Modernisierungsmaßnahmen verzögern, wenn der Mieter vorträgt, dass die gesetzlich vorgesehene Umlage von Modernisierungskosten eine für ihn unzumutbare wirtschaftliche Härte sei. Diese Härtefallprüfung soll in das spätere Mieterhöhungsverfahren verlagert werden, damit die Modernisierung zunächst ohne Verzögerungen realisiert werden kann. (beck-aktuell.de) Betriebskostenumlage in bestehenden Mietverträgen bei Umstellung auf gewerbliche Wärmelieferung durch Dritte (sog. Contracting): Wenn Vermieter von der Wärmeversorgung in Eigenregie auf Wärmelieferung durch einen gewerblichen Anbieter umstellen, sollen sie die Kosten dieser Wärmelieferung künftig unter folgenden Voraussetzungen als Betriebskosten auf den Mieter umlegen können: Die Umstellung muss zu einer Effizienzsteigerung der Heizungsanlage führen, und die Umstellung muss für den Mieter kostenneutral sein. Außerdem muss die Umstellung rechtzeitig zuvor angekündigt werden, damit der betroffene Mieter prüfen kann, ob die Voraussetzungen für eine spätere Umlage als Betriebskosten tatsächlich vorliegen. (beck-aktuell.de) „Zu den wichtigsten Zukunftsaufgaben im Wohnungsmarkt gehört angesichts knapper Energiereserven und des Klimawandels die energetische Modernisierung des Wohnungsbestands. Vorgaben hierzu enthält das Energiekonzept der Bundesregierung vom Herbst 2010 (Energiekonzept für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung vom 28. September 2010)“ (Bundesgerichtshof) Sanierungsfahrplan Das Bundesbauministerium arbeitet derzeit an einem Sanierungsfahrplan. Er soll Gebäudeeigentümer/innen helfen, mit Sanierungsmaßnahmen bis 2050 den Niedrigenergiestandard zu erreichen. Die Prognos AG stellt aber in einem Gutachten fest, dass weder das derzeitige Ordnungsrecht, noch die Förderbedingungen oder die verfügbaren Informationen und Beratungsmöglichkeiten in ihrer derzeitigen Form ausreichend sind, um das Klimaschutzziel – Minderung der CO2-Emissionen um mindestens 80 % bis 2050 – zu erreichen. Dafür müssten sowohl die Sanierungsrate, die derzeit bei 1 % liegt, auf mindestens 1,8 % bis 2015 gesteigert werden als auch die Sanierungseffizienz massiv gesteigert werden. Die Fördermittel der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) reichen nicht aus. Gebäudesanierung müsste finanziell gefördert und ordnungsrechtlich eingefordert werden. Siehe dazu: NABU (2011): Anforderungen an einen Sanierungsplan. Auf dem Weg zu einem klimaneutralen Gebäudebestand bis 2050: Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) Der Erfahrungsbericht der Bundesregierung zum Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz wurde am mit einem Jahr Verzögerung vorgelegt. Der Bericht informiert u.a. zur Markteinführung der erneuerbaren Energien bei der Wärmenutzung und beleuchtet technische Entwicklungen und Trends. Er trifft Aussagen im Hinblick auf das Ziel, den Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch für Wärme und Kälte bis 2020 auf 14 Prozent zu erhöhen. Zudem werden die Kosten der Erfüllungsoptionen im Neubau und deren Wirtschaftlichkeit betrachtet. Abschließend werden Vorschläge und Optionen zur Weiterentwicklung des EEWärmeG diskutiert. (BMU: Diskutiert werden ordnungsrechtliche Verpflichtungen zur Nutzung erneuerbarer Energien bei der Erneuerung von Heizungsanlagen. Außerdem wird in Fachkreisen eine Weiterentwicklung der bestehenden Fördersysteme diskutiert, so z.B. eine Abgabe auf den Import von fossilen Heizstoffen wie Heizöl und Erdgas. Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser stagniert in den letzen Jahren und ist 2011 sogar auf 10,1 % zurückgegangen. Detaillierte Informationen finden sich auf EnEv-online.de: KfW-Gebäudesanierungsprogramm Um die Sanierungsrate zu verdoppeln, erhöht die Regierung das KfW-Gebäudesanierungsprogramm auf 1,5 Milliarden Euro und befürwortet eine steuerliche Förderung. Einigung zur EU-Energieeffizienz-Richtlinie im Gebäudebereich 3 % der Gesamtfläche von Bundesbauten müssen jährlich nach den Standards der Gebäuderichtlinie saniert werden, sofern sie sich im Besitz der Regierung befinden und gleichzeitig von ihr genutzt werden. Die Anforderungen wurden stark geschwächt: Städte und Kommunen bleiben außen vor, darüber hinaus gibt es weitere Ausnahmetatbestände. NGOs schätzen, dass die Sanierungsanforderung europaweit nur noch etwa 1 % der Gebäude betreffen, anstatt wie im Kommissionsvorschlag 12 %.

Scheitert die Energiewende im Heizungskeller?
„Wir brauchen eine Lösung für die entscheidende Frage, wer die Kosten der energetischen Gebäudesanierung zahlen soll. Mieter, insbesondere Durchschnitts- und Geringverdienter, sind nicht in der Lage, die Kosten allein aufzubringen. Hier hat die Bundesregierung eine Bringschuld.“ Ulrich Ropertz, Deutscher Mieterbund „Die angebliche Energiewende der Bundesregierung geht am Wärmemarkt völlig vorbei.“ Olaf Tschimpke, Präsident Nabu Deutschland „Die Politik scheint derzeit nicht in der Lage zu sein, die nötige Wende am Wärmemarkt einzuleiten“. Holger Krawinkel, Energieexperte VZBV Die hier dargestellten Aussagen und Gedanken werden den TN kurz vorgestellt und dienen als Einstieg in die nachfolgende Gruppenaufgabe (nächste Folie). Informationen und Zitate stammen aus einem Artikel aus der Frankfurter Rundschau (Jakob Schlandt) vom , einem Artikel in der taz vom sowie einem Vortrag von Dr. Ziesing auf den Berliner Energietagen am Scheitert die Energiewende im Heizungskeller? Etwa 2/3 aller Wohngebäude und Wohneinheiten wurden vor dem Inkrafttreten der 1. Wärmeschutz-Verordnung Ende 1977 errichtet. Der überwiegende Teil des Wohnungsbestands hat keine oder nur eine unzureichende Wärmedämmung. Im bis 1978 errichteten Altbaubestand sind nur 27,8 % der Außenwandflächen, 61,9 % der Flächen an Dächern/obersten Geschossdecken sowie 19,9 % der Flächen an Fußböden unterster Geschosse/Kellerdecken mit einer Wärmedämmung versehen. Von wurden im Altbaubestand pro Jahr durchschnittlich 0,58 % an Putz und Fassadeverkleidungen erneuert und 2,06 % der Außenfassaden neu angestrichen, ohne gleichzeitig eine Wärmedämmung anzubringen. Von wurde pro Jahr ein Äquivalent von nur 1,1 % des Altbaubestands vollständig saniert (ohne Heizung). Die zur Ausschöpfung der Energieeinspar- und CO2-Minderungspotentiale notwendige Verdopplung der energetischen Sanierungsrate ist nur erreichbar, wenn bei Sanierungen an der Gebäudehülle grundsätzlich auch der Wärmeschutz auf modernste Standards nachgerüstet wird. Im Jahr 2020 wird immer noch mehr als 80 % des heutigen Wohngebäudebestands vorhanden sein. Nach Angaben der DENA sind 65 % der Fassaden ungedämmt und 60 % der Fenster energetisch in einem schlechtem Zustand. Außerdem entsprechen 80 % der Gas- und Ölheizungen nicht dem Stand der Technik. Gleichzeitig sind seit 1995 die Kaltmieten um 24 %, die Energie-, vor allem Heizkosten, aber um 173 % gestiegen. „Die angestrebte Verdoppelung der Sanierungsrate sowie die höhere Sanierungsintensität sind ohne gesetzliche Regelungen und flankierende finanzielle Anreize nicht erreichbar. Angesichts der langlebigen Investitionen ist unverzügliches Handeln zwingend.“ Dr. Hans-Joachim Ziesing, AG Energiebilanzen

Nachhaltig Bauen Was verstehen Sie unter nachhaltigem Bauen?
Ökonomische Dimension Ökologische Dimension Sozio-kulturelle Dimension Nachhaltige Entwicklung Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre Bedürfnisse nicht mehr befriedigen können. Brundtland-Report 1987 Aufgabenstellung Moderationskarten und Stifte an TN austeilen und diese bitten, Stichworte zur Frage „Was verstehen Sie unter nachhaltigem Bauen?“ zu notieren (max. 5 min). Begriff Nachhaltigkeit und nachhaltiges Bauen mit TN klären. Definition Nachhaltigkeit Der Begriff der Nachhaltigkeit geht historisch auf die Forstwirtschaft zurück, er beschreibt eine Holzwirtschaft, bei der der Wald als natürliche Ressource auf Dauer erhalten bleibt, d.h. es darf nur soviel Holz geschlagen werden, wie durch Wiederaufforstung nachwachsen kann. Zwischenzeitlich wurde der Nachhaltigkeitsbegriff auf viele andere Wirtschaftsbereiche übertragen. Definition im Brundtland-Report 1987: „Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre Bedürfnisse nicht mehr befriedigen können.“ Wesentliche Ziele: Minimierung des Verbrauchs von Energie und Ressourcen, verstärkte Nutzung erneuerbarer Ressourcen möglichst geringe Belastung des Naturhaushalts ansprechende Gestaltung unseres Lebensumfeldes Bewahrung der Lebenschancen künftiger Generationen! Nachhaltigkeit hat neben einer ökologischen auch eine ökonomische und eine gesellschaftliche bzw. soziale und eine kulturelle Dimension. Nachhaltiges Bauen ist die Umsetzung des Prinzips der Nachhaltigkeit in den Bereich des Bauens und zwar über den gesamten Lebenszyklus einer Immobilie von der Planung, der Erstellung über die Nutzung und Erneuerung bis hin zum Rückbau. Im Einzelnen bedeutet dies: Ökonomische Dimension: Zur ökonomischen Bewertung gehören außer den Anschaffungs- und Errichtungskosten auch die Baufolgekosten. Diese Folgekosten wirken sich bei der Betrachtung der Lebenszykluskosten oftmals negativ aus, da z.B. hohe Nutzungskosten (für Heizung, Warmwasser, Strom etc.) oder Wartung-/Instandhaltungskosten mit einfließen. Ebenfalls berücksichtigt werden die Rückbaukosten. Ökologische Dimension: Bei der ökologischen Bewertung wird außer der Ressourcenschonung auch der optimale Einsatz von Bauprodukten und -materialien berücksichtigt. Die Verbrauchsreduzierung von Ressourcen (Wasser, Strom, Heizung etc.) spielt dabei eine genauso wichtige Rolle wie die verringerte Belastung der Umwelt. Zur Bewertung gehören auch die Flächeninanspruchnahme des Gebäudes, der Primärenergieaufwand und das Treibhauspotenzial. Sozio-kulturelle Dimension: Außer den ästhetischen und gestalterischen Faktoren gehören zur sozio-kulturellen Bewertung vor allem die Behaglichkeit und der Gesundheitsschutz. So haben neben der thermischen (Raumtemperatur), akustischen (Schallschutz) und visuellen (Beleuchtung) Behaglichkeit auch die Verwendung von emissionsarmen Bauprodukten Einfluss auf das Gebäude bzw. dessen Bewohner und Nutzer. © / pixelio.de

Nachhaltig bauen Was sind die Stellschrauben beim nachhaltigen Bauen und Wohnen? Welche Beispiele fallen Ihnen ein? Baumaterial Energieversorgung Mit den TN werden gemeinsam Kriterien für nachhaltiges Bauen gesammelt (s.u.). Aufgabenstellung Im Raum eine einfache Strichzeichnung eines großen Hauses an die Wand hängen bzw. an die Tafel malen. Frage an TN: Was muss man berücksichtigen beim nachhaltigen Bauen? Was sind die Stellschrauben? Gemeinsam werden mündlich Vorschläge gesammelt, von den Referent/innen auf verschiedenfarbigen Karten festgehalten und an ein auf die Tafel/Flipchart gemaltes Haus (wie auf Folie) gepinnt. Die TN können die Kriterien ebenfalls auf einem Arbeitsblatt festhalten, Download: > Skripte und Material > Thema 7. Die Farben stehen jeweils für die Bereiche: 1 Baumaterial, 2 Energieversorgung, 3 Architektur/Design und 4 Steuerungs- und Regelungstechnik bzw. Verhalten. Wenn Punkte genannt werden, die sich nicht einordnen lassen, werden sie auf weiße Karten geschrieben und an die Seite gehängt (z.B. Finanzierung an die Seite, Wärmedämmung Richtung Baumaterial etc.) Am Schluss werden die vier Bereiche/Überschriften von den TN erfragt bzw. herausgestellt und über KLICK eingeblendet. Argumentationslinie Ich will ein Haus bauen > Baumaterial wichtig Ich will dort wohnen > Energieversorgung: Wie erzeugen? Woher? Wer ist Anbieter? Ich will mich dort wohlfühlen > Architektur/Design: Funktion und Form Ich habe verschiedene Optionen, wie ich da wohne > Steuerungs- und Regelungstechnik und wie ich z.B. Energie sparen kann > Verhalten Architektur/Design Steuerungs- und Regelungstechnik bzw. Verhalten

Energiesparhäuser Niedrigenergiehaus Drei-Liter-Haus Passivhaus
Film P4 Passivhaus Fraunhofer IBP Niedrigenergiehaus Drei-Liter-Haus Passivhaus Null-Energiehaus Plusenergie-Haus kWh/(m²a) Energiesparhäuser Ein Energiesparhaus ist ein Gebäude, das im Vergleich zu einem Durchschnittsgebäude weniger Energie für Heizung und Warmwasser verbraucht. In der Bauwirtschaft gibt es eine Vielzahl von Energiestandards und Bezeichnungen, diese sind teilweise durch Verordnungen und Normen (DIN) festgelegt. Üblich und allgemein anerkannt sind die Standards nach denen sich die Förderstufen der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bemessen: Der Jahres-Primärenergiebedarf (QP) beträgt maximal 40 %/ 55 %/ 70 % des Wertes für das Referenzgebäude (nach Tabelle 1, Anlage 1 EnEV2009). Der Transmissionswärmeverlust (HT) beträgt maximal 55 %/ 70 %/ 85 % des Wertes für das Referenzgebäude (nach Tabelle 1, Anlage 1 EnEV2009). Die Energieeinsparverordnung (EnEV) definiert grundsätzliche Standards. Die Energieausweise stellen das jeweils untersuchte Gebäude in eine Skala mit Vergleichswerten betreffend des Endenergiebedarfs (Passivhaus bis Einfamilienhaus energetisch nicht wesentlich modernisiert). Zu unterscheiden sind jeweils Heizwärmebedarf und Primärenergiebedarf (höher). Niedrigenergiehaus Der Heizwärmebedarf von Niedrigenergiehäusern darf höchstens 70 kWh/m²a betragen, das sind umgerechnet 7 l Heizöl pro Quadratmeter und Jahr. 70 kW = 70 l Heizöl oder 70 m³ Erdgas oder 140 kg Holzpellets pro m² und Jahr Drei-Liter-Haus Als Drei-Liter-Häuser werden Gebäude bezeichnet, die nur so viel Heizwärme pro Quadratmeter und Jahr bedürfen, wie in drei Litern Heizöl enthalten sind. Dies entspricht 30 kWh/m²a. Passivhaus Als Passivhäuser werden alle Häuser bezeichnet, in denen ohne separates Heiz- oder Klimagerät während des ganzen Jahres eine angenehme Wohntemperatur erzielt werden kann. Dabei sind die zwei wichtigsten Komponenten zur Energiereduzierung eine sehr gute Dämmung und eine kontrollierte Lüftung. Der Heizwärmebedarf liegt unter 15 kWh/m²a. Null-Energiehaus Häuser, die keinen Strom-, Gas- oder sonstigen Wärmeanschluss besitzen. Sämtliche Energie produziert ein solches Haus selbst, ist somit autark gegenüber der allgemeinen Energieversorgung. Um ein Haus mit diesem Energieniveau zu erstellen, muss man die schon erwähnten Punkte bezüglich der Gebäudeausrichtung, -hülle und -technik beachten und umsetzen. Des Weiteren benötigt dieses Haus eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung und eine thermische Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung. Diese Anlagen müssen an einen jeweiligen Speicher gekoppelt sein, um Schlechtwetter-Tage zu überbrücken. Plusenergie-Haus Es erzeugt mehr Energie, als es von außen (z.B. Strom, Gas oder Öl) bezieht. Die benötigte Energie für Heizung, Warmwasser usw. wird im oder am Haus selbst erzeugt, meist durch Solaranlagen (PV und Kollektoren). Daneben kommen Wärmerückgewinner und Erdwärmeüberträger zur Lüftung zum Einsatz. Nicht berücksichtigt wird dabei der Primärenergiebedarf, der für Herstellung, Transport, Lagerung, Verkauf und Entsorgung der Baustoffe zur Erstellung des Hauses benötigt wird, die sog. „graue Energie“. Zum Vergleich Ein durchschnittliches Einfamilienhaus mit einem Flächen-Volumen-Verhältnis von 0,8 m²/m³ darf z.B. nach EnEV einen Primärenergiebedarf von max. 121 kWh/m²a und ein HT von maximal 0,49 W/m²K aufweisen. Je nach gewählter Heizungsanlage ergibt sich daraus der Endenergiebedarf in Litern Heizöl oder Kubikmetern Gas. Film P4 Passivhaus (30 min), 4 Teile: Die Vorbereitungen – Fenster und Dichtheit – Die Belüftung – Die Energieverwertung, Bibliothek der Sachgeschichten: (9,90 €) Literatur Energie sparen – Heizkosten senken. Ratgeber zur energetischen Gebäudemodernisierung, Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung 2006: Leitfaden Nachhaltiges Bauen, BMBVS 2011: Agentur für Erneuerbare Energien UfU nach:

Energieverluste über die thermische Hülle
Dämmung Putz und Farbe Dach Fassade Fenster Lüftung Dämmung Die Gebäudehülle hat das höchste Energieeinsparpotential. Der Heizwärmeverbrauch ist etwa zur Hälfte dem Wärmedurchgang durch die Gebäudehülle geschuldet: 65 % der Fassaden und 30 % der Dächer sind ungedämmt, 60 % der Fenster sind energetisch schlecht. Je nach Gebäudegeometrie und Altersklasse beträgt der Verlustanteil durch die Außenwände etwa 25 %. Durch den oberen Abschluss werden 20 % und durch den unteren Abschluss 15 % Wärme emittiert. Das Wärmebild (Bauthermografie) zeigt im Vergleich ein Standardgebäude (links hinter den Bäumen) und ein saniertes Haus im Passivhausstandard mit optimierter Wärmedämmung (rechts). Lüftung und Fenster Die Lüftungsverluste betragen zwischen 10 und 20 %. Die Fenster verlieren % Wärme. Passivhaus Institut / Wikipedia

Ökobilanz Kriterien Materialwahl
Transmissionsgrad (Wärmeverluste) der Gesamtkonstruktion Dämmvermögen (U-Wert) Verhältnis von verglasten zu unverglasten Flächen Ökobilanz (baunetzwissen.de) Für die Ökobilanz eines Gebäudes ist die Materialwahl entscheidend, aber auch der Transmissionsgrad der gesamten Konstruktion. Außenbauteile tragen im Wesentlichen durch ihre Transmissionswärmeverluste zu einem höheren Energieverbrauch von Gebäuden bei und sind damit Bestandteil einer energieeffizienten bzw. nicht energieeffizienten Bauweise. Für die Transmission (Wärmeleitung) sind diejenigen Bauteile relevant, die das beheizte Gebäudevolumen vom Außenraum, von unbeheizten Gebäudeteilen oder vom Erdreich trennen, die sogenannte Hüllfläche. Sie umfasst sowohl die verglasten als auch die massiven Bereiche einer Fassade. Dämmvermögen und U-Wert (baunetzwissen.de) Das Dämmvermögen von Außenbauteilen wird durch ihren U-Wert beschrieben. Der U-Wert bezeichnet den Wärmedurchgangswert durch ein Bauteil, das heißt die Wärmemenge, die durch die Fläche von 1 m² bei 1 K (Kelvin) Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten fließt. Der U-Wert eines Außenbauteils, multipliziert mit der Fläche des Bauteils und der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen, ergibt den Wärmestrom nach außen. Soll zum Beispiel ein passivhaustauglicher U-Wert von 13 W/m2K erzielt werden, können die Außenbauteile ihrer Wärmeleitfähigkeit entsprechend gewählt werden. Ein Normalbeton mit 2,1 W/(mK) würde eine Bauteildicke von 15,8 m benötigen, eine Porenbetonkonstruktion mit 0,11 W/(mK) jedoch „nur“ 83 cm. Kombinationen mit Dämmmaterialien bieten sich an und verringern durch ihre niedrige Wärmeleitfähigkeit die Bauteildicke erheblich. Stroh als Dämmung weist eine Wärmeleitfähigkeit von 0,055 W/(mK) auf und benötigt 41 cm um den passivhaustauglichen U-Wert zu erlangen. Hochvakuumdämmstoffe, z.B. mit 0,002 W/(mK), können mit einer Dicke von 1,5 cm denselben U-Wert erreichen. Fazit Die konstruktive und bauphysikalische Ausformulierung der Außenwände wird also auch durch die richtige, d.h. passende Wahl der Materialien beeinflusst, unter Berücksichtigung des vorhandenen Raums. Dementsprechend ist nicht nur auf ein ausgewogenes Verhältnis von verglasten zu unverglasten Flächen zu achten, sondern auch auf den zu errechnenden Energieverlust, den eine Konstruktion ergeben wird. Der Vergleich von U-Werten und die nachfolgende Wahl der Konstruktion sind entscheidende Kriterien für die Erstellung von energieeffizienten Gebäuden und damit auch für eine nachhaltige Architektur. Grafik: Passivhaus-Querschnitt Der Passivhaus-Querschnitt zeigt beispielhaft auf, welche Elemente beim energieeffizienten Bauen zu beachten sind. Durch die besondere Dämmung der Wände, des Daches und der Fenster wird eine überdurchschnittliche Wärmerückgewinnung der Abstrahlwärme der Bewohner/innen und der Haushaltsgeräte erreicht. Eine speziell abgestimmte Lüftungsanlage vermindert Wärmeverluste und regelt die Frischluftzufuhr. Diese wird hierbei durch einen Erdwärmetauscher vorgewärmt. Wichtig sind zudem die gute Luftdichtheit des gesamten Gebäudes und die Gebäudeform sowie die Anordnung der Fenster.

Baumaterial Wer nachhaltig Bauen möchte, sollte Baustoffe wählen, die aus nachwachsenden, gut recycelbaren und lange verfügbaren Rohstoffen bestehen. Bereits bei der Herstellung des Baustoffes dürfen nur sehr geringe Umwelt-belastungen auftreten. Dämmung Organische Faserdämmstoffe: Lehm, Stroh, Hanf, Schaf- und Baumwolle, Kork, Wiesengras- und Holzfasern Recyclingmaterial, Bauschutt etc. Putz und Farbe Solarputz, Solarfarben (Silikonharzfarbe) Dämmputz Fassade und Dach GiPV-Dachziegel GIPV-Fassaden Fenster GiPV-Fenster Isolierglas Dreischeibenwärmeschutzverglasung Dämmung der Fensterrahmen Lüftung Kreuzstromwärmetausch Rotationswärmetausch thingermejig / Wikipedia TN fragen, welche konventionellen und alternativen Baustoffe ihnen für den Hausbau einfallen (für Dämmung, Putz und Farbe, Dach, Fassade). Hier bietet es sich außerdem an, eine Auswahl an Baustoffen mitzubringen und herumzugeben (z.B. aus dem Tastspiel Öko-Dämmung, das in der Werkstattphase gespielt werden kann). Beispiele für Dämmung Organische Faserdämmstoffe: Lehm, Stroh, Hanf, Schaf-/Baumwolle, Holzfasern (siehe Abb.), Kork, Wiesengrasfasern etc. Hinweis: Das Bild rechts unten zeigt ein Strohballenhaus. Mineralische Dämmstoffe: Mineralwolle wie Stein- oder Glaswolle und geschäumtes Glas Dämmstoffe mit zellulärer Struktur: Mineralische Schäume wie Perlite, Blähton, Calciumsilikat-Platten und Schaumglas und künstliche organische Dämmstoffe wie Polyäthylen, Polystyrol, Neopor oder Polyurethan Sonstige Dämmstoffe: Recyclingmaterial, Bauschutt, etc. Besonderheiten bei organischen Dämmstoffen Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen aus natürlichen, organischen Fasern, also aus nachwachsenden Rohstoffen, z.B. auf Grundlage von Zellulose, Holz, Schafwolle, Baumwolle, Kokos, Flachs, Hanf etc. entspricht den Werten konventioneller Materialien. Durch ihre hohe spezifische Wärmekapazität sorgen sie im Sommer für eine Verminderung und zeitliche Verschiebung des Wärmeintrags in den Wohnbereich. Allerdings werden sie in der Regel mit Bioziden (gegen Ungezieferbefall) und Flammschutzmitteln (aus Brandschutzgründen) ausgestattet, um die langfristige Verwendbarkeit zu gewährleisten. Das kann die Wiederverwertung oder Entsorgung der behandelten Dämmstoffe erschweren. Da zu den organischen Faserdämmstoffen sehr unterschiedliche Materialien gehören, schwankt auch der Primärenergieinhalt sehr stark. Beispiele für Putz und Farbe Solarfarben und Solarputze (Silikonharzfarbe) wirken aufgrund ihrer besonderen Rezeptur im Sommer reflektierend, im Winter absorbierend. Diese positive Eigenschaft gleicht Temperaturschwankungen aus und spart somit Energie. Die mikroporöse Oberfläche des Systems wirkt dem Anhaften schädlicher, schmutziger und fremder Substanzen entgegen. In den USA haben Forscher im Jahr 2012 eine „Solarfarbe“ entwickelt, die Nano-Partikel enthält. Diese dienen als Halbleiter, also als Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit mit steigender Temperatur zunimmt. Die Nanoteilchen bestehen aus Titandioxid und sind mit Cadmiumsulfid oder Cadmiumselenid beschichtet. Zusammen mit einer Alkohol-Wasser-Mischung bilden sie eine zähflüssige Paste. Bisher hat das Forscher-Team mit der Farbe allerdings erst einen Wirkungsgrad von etwa 1 % erreicht. Das wirkt eher bescheiden, wenn man diesen Wert mit den immerhin 15 % vergleicht, die eine moderne Silizium-Solarzelle erreicht. Beispiele für die Fassade/Dach Gebäudeintegrierte Photovoltaik (GiPV): Es handelt sich dabei um PV-Segmente, die einzelne Gebäudeteile ergänzen oder ersetzen können, beispielsweise GiPV-Dachziegel, GiPV-Fenster oder GiPV-Fassaden. Beispiele für Fenster Isolierglas mit optimiertem U-Wert Dreischeibenwärmeschutzverglasung bei Passivhausfenstern Wichtig ist auch gute Dämmung der Fensterrahmen. Bei „Warmfenstern“ oder „Passivhausfenstern“ verringert sich der jährliche Energieverlust auf weniger als 7 Liter Heizöl pro Quadratmeter Fensterfläche – etwa ein Achtel des Wertes von einfach verglasten Fenstern. Beispiele für die Lüftung Zur Wärmerückgewinnung in (Wohn-)Gebäuden werden hauptsächlich zwei Arten von Wärmetauschern verwendet: Der Kreuzstromwärmetauscher besteht aus mehreren nebeneinander angeordneten Platten, meist aus gut wärmeleitfähigen Aluminium oder aus Keramik oder Kunststoff. Raumluft und Außenluft strömen, jeweils durch eine Platte getrennt, aneinander vorbei. Dabei gibt die Raumluft mit dem höheren Energieniveau seine Wärme über die Trennwand an die Außenluft ab und erwärmt diese. Beim Rotationswärmetauscher wird Wärme von einem Luftstrom auf einen anderen übertragen, indem eine sich drehende Scheibe, die meist aus dünner Aluminium- oder Edelstahlfolie mit Wabenstruktur gefertigt wird (=Speichermasse), abwechselnd durch den einen Luftstrom aufgewärmt und durch den anderen abgekühlt wird. Wärmetausch bei der Lüftung Wärmetauscher werden eingesetzt, um die von den Bewohner/innen und den Haushaltsgeräten abstrahlende Wärme zurückzugewinnen. Die aus dem Raum geführte und warme Abluft wird im Wärmetauscher mit der kühleren Außenluft im Gegenstrom- oder Speicherprinzip aneinander vorbeigeführt und wärmt die Außenluft so vor. In der Praxis können so im Wohnungsbereich Rückwärmezahlen von 80 % erreicht werden (trocken, ohne Feuchterückgewinnung). Wenn man bedenkt, dass bei energetisch sanierten Gebäuden der Lüftungsverlust (bei Fensterlüftung) bis zu 80 % ausmachen kann, sind diese Werte sehr beachtenswert. Da kalte Außenluft wenig absolute Feuchte besitzt, sinkt die relative Feuchte bei Erwärmung. Deshalb kann die Raumluft im Winter zu niedrige Feuchtewerte erreichen. Die Luft muss dann befeuchtet werden oder man reduziert den Luftwechsel. Mittlerweile gibt es allerdings auch Anlagen, bei denen die Feuchte zurückgewonnen werden kann. Besonderheiten bei der Lüftung Insbesondere bei einer dichten Gebäudehülle ist der Austausch der Luft mittels einer mechanischen Lüftungsanlage nahezu unentbehrlich, da hier der hygienische Mindestluftwechsel nicht mehr alleine durch Fensterlüftung sichergestellt werden kann. Aufgrund der Dichtigkeit besteht ansonsten die Gefahr der Schimmelbildung. Es ist ein Zu- und Abluftsystem erforderlich, das aus den Feuchträumen, Toiletten und Küchen absaugt und in die Wohn- und Schlafräume wieder einbläst. Über den Wärmetauscher wird die warme Luft aus dem Raum von der Außenluft abgekühlt. Die kalte Außenluft wird dadurch vorgewärmt und mit einem geringen Energieverlust (ca %) wieder in die Wohn- und Schlafräume eingeblasen. Für die entsprechende Verrohrung muss der notwendige Platz eingeplant werden. Auf eine Fensterlüftung kann dann verzichtet werden. Der Energieeinspareffekt beim Einfamilienhaus liegt in etwa bei Litern Öläquivalent. Die Entscheidung für eine Lüftungsanlage wird also nicht alleine über die erzielbare Energieeinsparung interessant, sondern über die Komfortsteigerung. Gerade in Bestandsgebäuden ist die Integration einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung nicht immer einfach und kostengünstig umsetzbar. Aus diesem Grund kann hier ggf. der Einsatz von Anlagen ohne Wärmerückgewinnung sinnvoller sein. Tim Lüdtke / Wikipedia

Energieversorgung: Wärme
Solarkollektor Holzpelletheizung Blockheizkraftwerk mit Biotreibstoff Wärmepumpe Brennwertkessel Infrarotheizung Wärme-Contracting Biogas Aktueller Stand in Deutschland Alte Heizungsanlagen verursachen durchschnittlich etwa 30 % Verlust, ca. 80 % der Gas- und Ölheizungen sind noch nicht auf dem neuesten Stand der Technik. Nur ca. 13 % der Menschen in Deutschland heizen mit alternativen Quellen (Holz, Wärmepumpen) und nur ca. 9 % verfügen über Solarkollektoren. In Niedrigenergiehäusern, Passivhäusern, Null- und Plusenergiehäusern (zu den Definitionen gleich) wird ein großer Teil des Heizwärmebedarfes von inneren Gewinnen, d.h. durch die Wärmeabgabe von Personen und Geräten sowie von solaren Gewinnen beim Wärmeeintrag über die Fenster gedeckt. Der dann noch bestehende, geringe Restwärmebedarf kann durch beliebige Quellen bereitgestellt werden (z.B. Gasheizung, Fernwärme, Wärmepumpe, Elektrogebäudeheizung, thermische Solaranlage oder Pelletofen. Thermische Solaranlagen = Solarkollektoren (siehe Foto) Die Verwendung von thermischen Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung ist unter bestimmten Bedingungen eine einfache und effektive Art der alternativen Wärmeerzeugung. Die Anlagentechnik ist inzwischen auf einem sehr hohen Entwicklungsgrad und der Wartungsbedarf sowie die Störungsanfälligkeit sind gering. Je nach Anlagengröße können bei der Warmwasserbereitung bis max. 70 % und bei der Raumheizungsunterstützung zwischen 5 und 15 % vom Heizwärmebedarf erreicht werden. Holzpelletheizung Eine Holzpelletheizung ist eine Heizung, in deren Heizkessel Holzpellets verfeuert werden. Holzpellets werden aus getrocknetem, naturbelassenem Restholz wie Sägemehl, Hobelspäne oder Waldrestholz hergestellt. Sie werden ohne Zugabe von chemischen Bindemitteln unter hohem Druck gepresst und haben einen Durchmesser von ca. 6-8 mm und eine Länge von 5-45 mm. Sie weisen einen Heizwert von ca. 5 kWh/kg auf. Holzpelletheizungen sind in allen Leistungsbereichen ab ca. 3,9 kW verfügbar, als Einzelöfen zwischen ca. 4 und 20 kW. Die meisten der heute verfügbaren Anlagen können bei Voll- und Teillast betrieben werden und erreichen bei Volllastbetrieb einen feuerungstechnischen Wirkungsgrad von %. Moderne Holzpelletheizungen arbeiten vollautomatisch, die Pellets werden über ein Förderband vom Vorratslager in den Heizkessel transportiert und dort verbrannt. Notwendig sind lediglich Reinigungs- und Wartungsarbeiten im Wochen- bzw. Monatszyklus. Regelmäßig muss das Pelletlager nachgefüllt und die Asche entnommen werden. Die Asche kann über den Hausmüll entsorgt oder als Dünger im Garten verwendet werden. Selbst bei Einberechnung der CO2-Freisetzung durch Waldbewirtschaftung, Transporte, Aufbereitung, Stromverbrauch der Heizung usw. erzeugen Holzpellets bei nachhaltiger Waldbewirtschaftung deutlich weniger klimarelevante Emissionen als fossile Energieträger. Bei den Schadstoffemissionen (Kohlenmonoxid, flüchtige organische Kohlenwasserstoffe, Stickoxide) liegen Pelletanlagen im Bereich anderer Heizsysteme – mit Unterschieden je nach Schadstoff und Heizsystem. Die Feinstaubemissionen moderner Pelletheizungen liegen über denen vergleichbarer Öl- oder Gasheizungen, jedoch weit unter den gültigen Grenzwerten. Die Anschaffungskosten einer Pelletanlage sind im Vergleich zu Gas- und Ölheizungen höher, allerdings sind die Betriebskosten – je nach aktuellem Brennstoffpreis – in Mitteleuropa in der Regel deutlicher günstiger als bei fossil betriebenen Heizungen. Mit ungefähr 4 t zu ca. je 250 Euro kann man ein Einfamilienhaus ein Jahr lang heizen (ca. 5 ct/kWh). 2010 lag der Preis im Jahresmittel bei einer Lieferung von 5 Tonnen loser Ware im Umkreis von 50 km in Deutschland bei 228,45 € pro Tonne und stieg im Jahr 2011 auf 241,41 € pro Tonne. Bei einem Heizwert von 4,9 kWh/kg entspricht dies 4,66 ct (2010) bzw. 4,93 ct (2011) pro kWh. Die Holzpellets kosten zwischen 30 und 90 % mehr als noch vor zehn Jahren. Der Ölpreis allerdings ist im gleichen Zeitraum um weit über 100 % gestiegen. 15 Millionen deutsche Privathaushalte heizen komplett oder teilweise mit Holz. Seit 2005 hat sich die Menge des verfeuerten Holzes verdreifacht, auch aufgrund der Holzverstromung, was zu erheblichen Preissteigerungen geführt hat. Die deutschen Wälder sind aber aufgrund strenger Forstgesetzgebungen trotzdem nicht bedroht: „Die haben dafür gesorgt, dass in den letzten 20 Jahren der Holzvorrat und die Waldfläche in Deutschland immer weiter zunehmen und wachsen.“ (Martin Bentele, Förster und Geschäftsführer vom Deutschen Energieholz und Pelletverband) Jährlich werden den deutschen Wäldern zwischen 75 und 85 Mio. m³ Holz entnommen, der größere Anteil für die energetische Verwendung wurde der größere Anteil noch der stoffliche Nutzung (Holz, Papier) zugeführt. Vgl.: Der Kampf um das Brennholz, Deutschlandradio, Anja Nehls, : Blockheizkraftwerk (BHKW) BHKWs sind kompakte Kraft-Wärme-Kopplungs-Analgen, die der kombinierten Strom- und Wärme Erzeugung dienen. BHKWs können mit fossilen Brennstoffen (Öl oder Gas) oder mit erneuerbaren Treibstoffen (Biogas, Biodiesel) betrieben werden. Die bei der Stromproduktion erzeugte (Ab-)Wärme wird z.B. zur Gebäudeheizung genutzt. Durch die doppelte Energieausnutzung (Strom und Wärme) erhöht sich ihr Wirkungsgrad (Brennstoffausnutzung) auf ca. 85 %. Wärmepumpe (siehe Grafik) Bei dem Funktionsprinzip der Wärmepumpen wird mit elektrischem Strom aus einer Wärmequelle mit geringerem Niveau ein haustechnisch nutzbares Temperaturniveau für die Gebäudeheizung oder die Brauchwassererwärmung erzeugt. Dieser thermodynamische Kreisprozess wird als Carnot-Prozess bezeichnet. Wärmepumpen nutzen nicht im eigentlichen Sinne die Erdwärme, sondern die im Gestein gespeicherte Umgebungswärme. Eine Wärmepumpe bringt die Wärme aus der Erde, dem Grundwasser oder auch der Luft von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau von 35 bis 55°C. Dazu wird die Wärme im ersten Schritt auf ein Trägermedium (Kältemittel) übertragen, nach oben gepumpt und verdampft. Das entstandene Gas wird mit Hilfe eines Kompressors zusammengepresst, wodurch sich seine Temperatur deutlich erhöht. Im zweiten Schritt wird die Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizungssystem des Gebäudes abgegeben. Der Wärmeträger verflüssigt sich dabei wieder und der Kreislauf beginnt von vorne. Weil Wärmepumpen Strom brauchen, rentieren sie sich nur, wenn am Ende mehr Energie zur Verfügung steht als rein gesteckt wurde. Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt von der sogenannten Jahresarbeitszahl ab, die das Verhältnis von abgegebener Nutzenergie und zugeführter, für den Betrieb der Pumpe benötigter Energie beschreibt. Die Jahresarbeitszahl liegt in der Regel zwischen 3 und 4,5. Eine Jahresarbeitszahl von 4 bedeutet, dass die Wärmepumpe aus 1,5 kW benötigter elektrischer Energie 6 kW Heizenergie produzieren kann. Vor allem Flächenheizungen wie Fußboden- und Wandheizungen sind hervorragend für den Betrieb mit Wärmepumpen geeignet, da sie mit relativ geringen Temperaturen um die 30°C arbeiten. Die Wärmepumpe muss also die aus der Erde kommenden 12°C lediglich um 18°C anheben. Auch die klassischen Heizkörper unterm Fenster können an das System einer Wärmepumpe angeschlossen werden. Allerdings muss das Gebäude gut gedämmt sein, sonst können die durch kalte Wände und Zugluft entstehenden Wärmeverluste nicht kompensiert werden. Um die Wärme vom Erdboden aufzunehmen und an die Erdoberfläche zu befördern, stehen verschiedene Techniken zur Verfügung: Erdwärmesonden, Bodenabsorber, Grundwasserwärmepumpen und Energiepfähle Brennwertkessel Ein Brennwertkessel ist ein Heizkessel für Warmwasserheizungen, der den Energieinhalt (Brennwert) des eingesetzten Brennstoffes nahezu vollständig nutzt. Brennwertkessel nutzen auch die Kondensationswärme (=latente Wärme) des im Abgas enthaltenen Wasserdampfs (und in geringerem Maße sonstiger Dämpfe) zur Wärmebereitstellung. Anders als konventionelle Kessel, bei denen beim Verbrennen von Gas ein sogenannter latenter Abgasverlust von etwa 11 % entsteht, beim Verbrennen von Heizöl etwa 6 %. Infrarotheizung Infrarotheizungen, auch Strahlungs- oder Wärmewellenheizungen genannt, heizen nach dem Prinzip von Infrarotstrahlern. Die Strahler werden auf einer Fläche hinter einer Schutzschicht angeordnet, um Verbrennungen bei kurzzeitiger Berührung der heißen Heizung zu verhindern (80-100 °C bei Flächenstrahlern, IR-Heizstäbe deutlich mehr). Die Heizungen werden in vielen verschiedenen Varianten als Fläche, Spiegel, Bild oder Kugel fixiert oder transportabel produziert. Die benötigte Stromleistung ist bei gleicher Heizleistung deutlich geringer als bei bisher bekannten elektrischen Konvektionsheizungen. Diese Strahler senden selbst kein (für Menschen sichtbares) Licht aus, daher werden Kontrollleuchten zur Anzeige der eingeschalteten Heizung benötigt. Infrarotheizungen sind mittlerweile auch als komplette Möbelstücke lieferbar, z.B. als Regal, als Hocker, Säule oder auch als beschreibbare Tafel. Heizstrahler sind kostengünstiger als Gasheizstrahler. Wärme-Contracting Private Unternehmen übernehmen für den Kunden als Vertragspartner die Planung und Durchführung sowie Vorfinanzierung von Energieeffizienzmaßnahmen, wobei die Rückflüsse aus den Investitionen in Form von Energiekostenersparnissen an diese Contracting-Unternehmen gehen. Energie-Contracting kommt auch für die laufende Bereitstellung von Energiedienstleistungen zum Einsatz, siehe z.B. Lichtblick/Volkswagen-Kampagne „ZuhauseKraftwerk“ ( Durch Contracting werden demnach Investitionen in Energieeinsparmaßnahmen ermöglicht, auch wenn eigene Geldmittel nicht vorhanden sind. Biogas Mittlerweile können Haushalte im Schnitt zwischen 35 Anbietern von Biogas wählen. Die Biogaszertifizierung besteht erst seit relativ kurzer Zeit. Der TÜV bietet die Zertifizierung an. Die Angebote der örtlichen Grundversorger sind in vielen Fällen deutlich teurer als günstige Biogas-Tarife. Biogas ist bei Umweltschützern jedoch z.T. umstritten, da die eingesetzte Biomasse mitunter nicht nachhaltig produziert wird (siehe hierzu Online-Kurs „Bereit zur Wende“, > Online-Kurs). Neue Forschung Algenhaus mit Bioreaktoren Ausgestattet mit Fassadenelementen/Glascontainern, in denen Algen wachsen. Die dabei entstehende Wärme kann zum Heizen genutzt werden. Bei dem „Haus mit Biointelligenzquotient“ handelt es sich um ein Demonstrationshaus in Hamburg. Brennstoffzellen-Heizung Brennstoffzellen als Heizung zu nutzen, erscheint auf den ersten Blick widersinnig, denn die Geräte sind auf die Stromproduktion ausgelegt, Wärme ist nur das Nebenprodukt. Damit sind diese Anlagen eher mit Blockheizkraftwerken (BHKW) als mit reinen Heizungen vergleichbar. Viele Modelle erzeugen sich den benötigten Wasserstoff selbst aus Erdgas. „Die Anlagen sind äußerst effizient und weisen einen hohen elektrischen Wirkungsgrad von 40 bis 60 Prozent auf“, erklärt Tillmetz, Projektkoordinator. Der Rest wird fast vollständig zu Wärme. Dagegen wandeln die Anlagen mit Gasmotor, wie sie heute als „Keller-Kraftwerke“ [Mini-BHKW] angeboten werden, nur etwa 25 Prozent der im Brennstoff enthaltenen Energie in Strom um. In Feldtest mit 300 Gebäuden aus ganz Deutschland wurde die Praxistauglichkeit und Zuverlässigkeit der Technik erprobt. Die Marktreife soll in 3-5 Jahren erreicht sein, laut Vaillant. Quelle: Süddeutsche.de /mcs: Weitere Informationen zu den einzelnen Energieträgern und Technologien (Leistungsdaten, Umwelteinwirkungen, Kosten, Amortisationszeiten, Potenziale, Innovationen etc.) finden sich in den Online-Kursen zu erneuerbaren Energien ab Klasse 9: > Online-Kurse > Sekundarstufe Bundes-verband Wärme-pumpe, Draeger / UfU

Energieversorgung: Strom
Photovoltaikanlage Kleinwindanlage Wasserturbine Blockheizkraftwerk Ökostrom Photovoltaikanlage Solarmodule zur Montage auf Dachflächen oder an Fassaden bestehen aus miteinander verschalteten Solarzellen, die in einem Rahmen eingefasst und mit einer Glasabdeckung versehen sind. Der erzeugte Solarstrom wird über einen Wechselrichter in das öffentliche Netz eingespeist oder/und direkt für den Eigenverbrauch genutzt. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) garantiert den Betreiber/innen einer Photovoltaikanlage die Abnahme und die Vergütung des Stroms durch das örtlich zuständige Energieversorgungsunternehmen. Die Kosten pro kWp (Nennleistung) sinken kontinuierlich zahlte man pro kWp nur noch €, dafür sinkt aber auch die Einspeisevergütung. Grob kann man von einer finanziellen Amortisation von Jahren ausgehen, energetisch haben sich die Anlagen nach 2-3 Jahren amortisiert. Mehr Informationen zu den Kürzungen der Solarförderung und der Frage nach der Zukunft der Solarenergie finden sich hier: „Es wird einen Solarboom 2.0 geben“. Streitgespräch zwischen den Energieexperten Manuel Frondel (RWI) und Claudia Kemfert (DIW), Dana Heide, Handelsblatt : Daraus dieses Zitat: „Wenn schon heute auch die senkenden Faktoren weitergegeben werden, könnten die Preise schon heute stabil bleiben. Und mittel- bis langfristig werden die Strompreise wieder sinken. Die erneuerbaren Energien haben keine hohen variablen Kosten wie etwa Kohlekraftwerke, sondern benötigen nur hohe Anfangsinvestitionen. Nachdem die getätigt worden sind, werden die Preise wieder fallen.“ (Claudia Kempfert) Aufgrund der aktuellen Fördersituation entscheiden sich viele Hausbesitzer dafür, den erzeugten Solarstrom selber zu nutzen. Solaranbieter reagieren mit Kompaktlösungen, die eine Speicherbatterie beinhalten (diese muss aber nach Jahren ausgetauscht werden). Mehr zu Energiespeichern auf Folie 21. Hierzu ein Zitat: „Im Moment kostet die Erzeugung von Solarstrom netto zwölf bis 14 Cent pro Kilowattstunde. Das entspricht in etwa auch der Einspeisevergütung, die Sie durch das EEG erhalten, wenn Sie den Strom ins Netz einspeisen. Wenn Sie die Energie aber selbst nutzen, sparen Sie sich die Stromkosten, die für Privathaushalte bei über 25 Cent brutto liegen.“ (Harald Will, Geschäftsführer Solarinititative München), aus: Klimaretter.info : Kleinwindanlage Kleinwindanlagen liegen bei einer Leistung zwischen 100 und Watt. Sie kosten heute zwischen 3000 € und 5000 € pro kW Nennleistung. Die optimale Lösung für ein autarkes System ist eine Hybridanlage, bestehend aus PV- und Windgenerator, die beide einen großen Solarakku laden. Wasserturbine Klein(st)wasserturbinen zwischen 100 W und 100 kW werden zur Stromerzeugung in Regionen ohne öffentlichem Versorgungsnetz eingesetzt (Inselanwendung). Leistungen von einigen Watt liefern diese Turbinen bereits bei 2-3 m Fallhöhe. Blockheizkraftwerk: siehe Folie zur Wärmeversorgung. Ökostrom – Wechsel in drei Schritten Schritt 1: Ökostromanbieter auswählen. Der einfachste Weg: Für Ökostrom einen der vier von allen Umweltverbänden empfohlenen Anbieter (EWS Schönau, Lichtblick, Greenpeace Energy, Naturstrom) auswählen. Letzte Stromrechnung anschauen und die Zählernummer, Kundennummer und den bisherigen Jahresstromverbrauch an den neuen Versorger übermitteln. Schritt 2: Vertrag (Stromlieferauftrag) ausfüllen und abschicken – auf Papier oder online. Eine Versorgungslücke entsteht nicht. Schritt 3: Der neue Stromversorger übernimmt alle Formalitäten. Er kündigt den Vertrag mit dem bisherigen Stromversorger und schickt eine Bestätigung mit dem Zeitpunkt des Wechsels. Was zeichnet einen guten Ökostromanbieter aus? Der angebotene Strom sollte wirklich Ökostrom sein, d.h. aus umweltverträglichen Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien stammen. Auch einen Anteil an effizienter Kraft-Wärme-Kopplung mit Erdgas ist derzeit noch akzeptabel und sinnvoll, da dies zu einer Minderung der Treibhausgasemissionen führt. Der Ökostrombezug sollte tatsächlich zu einem Ausbau der erneuerbaren Energien führen. Strom, der nur aus längst bestehenden Anlagen kommt, trägt nicht zur Veränderung des Strommix bei, sondern nur zur Erhöhung des Profits des Anbieters. Echter Ökostrom sollte vorwiegend aus neuen Anlagen stammen oder der Anbieter sollte den Neubau von Anlagen fördern. Der Ökostromanbieter sollte unabhängig und nicht mit einem Stromkonzern verflochten sein, der Kohle- oder Atomkraftwerke betreibt. Der Strom sollte auch nicht von Anlagenbetreibern stammen, die mit der Atomwirtschaft verflochten sind. Dies wird bei den meisten Gütesiegeln nicht geprüft. Es gibt derzeit vier unabhängige Anbieter, die bundesweit liefern und deren Angebot diese strengen Kriterien erfüllt: EWS Schönau, Lichtblick, Greenpeace Energy und Naturstrom. Aber auch immer mehr kommunale Anbieter versuchen ihr Angebot auf erneuerbare Energien umzustellen. Zertifizierung von Ökostrom Zertifikate (auch Gütesiegel oder Label genannt) sollen die ökologische Produktion eines Stromangebots bestätigen. Es werden grundsätzlich zwei Arten von Zertifizierungen unterschieden: die Erzeugungszertifizierung und die Ökostromproduktzertifizierung. Die Erzeugungszertifizierung bezieht sich immer auf Erzeugungsquellen und garantiert dem Abnehmer die Herkunft der Energie aus erneuerbaren Energien. Diese Art der Zertifizierung wird in der Regel auf der Handelsebene verwendet. Abnehmer sind meist Anbieter von Ökostromprodukten. Beispiele sind TÜV SÜD Erzeugung EE und naturemade star (entwickelt in der Schweiz). Die Ökostromzertifizierung wird für die Auszeichnung von Stromprodukten, die sich an den Endverbraucher (Haushalt, Kommunen, Gewerbe, Industrie) richten verwendet. Ein Ökostromprodukt kann vielfältige vom Anbieter zugesicherte Eigenschaften haben. Der Begriff „Ökostromprodukt“ ist nicht standardisiert oder sonst wie geregelt. Zwei wesentliche Punkte eines Ökostromprodukts sollten aber immer die folgenden Punkte sein: 1. Die gelieferte Energie muss aus erneuerbaren Quellen kommen. 2. Durch den Kauf des Ökostromprodukts muss der Ausbau der erneuerbaren Energien gefördert werden. Die wichtigsten von Zertifizierern vergebenen Gütesiegel sind TÜV SÜD EE01, TÜV SÜD EE02, naturemade star, ok power, RenewablePLUS und Grüner Strom Label. Weitere Informationen zu den einzelnen Energieträgern und Technologien (Leistungsdaten, Umwelteinwirkungen, Kosten, Amortisationszeiten, Potenziale, Innovationen etc.) finden sich in den Online-Kursen zu erneuerbaren Energien ab Klasse 9: > Online-Kurse > Sekundarstufe Nordic Folkecenter for Renewable Energy

Architektur/Design Dominik Hundhammer / Wikipedia BMBVS / Christoph Volmer Solararchitektur ist zum einen bauplanerische Tätigkeit, die Gebäude plant, die… adäquaten thermischen Komfort für die Benutzer bieten einen möglichst kleinen Heizenergiebedarf und Kühlenergiebedarf haben (Energiesparhaus) die Klimabedingungen des Gebäudestandortes (Lufttemperatur, Sonnenstrahlung, Niederschlag) berücksichtigen, z.B. darauf achten, dass die Wintersonne in die Fenster auf der Südseite unverschattet hineinscheinen kann das Energiepotenzial des passiv solaren Strahlungsanteiles berücksichtigt Solare Pionierarbeit Die Solararchitektur kann bereits auf eine Erfolgsgeschichte zurückblicken. Eines der ersten allein durch Sonnenenergie beheizten Häuser wurde 1989 von Solarpionier Josef Jenni in Oberburg in der Schweiz erbaut. Von 1992 bis 1996 testete das Frauenhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg ein „energieautarkes Solarhaus“. Dieses Demonstrations- und Forschungsprojekt versuchte, weder Strom noch Gas zu verbrauchen. Es machte die Solararchitektur, die Idee des Passivhauses und die Technik der kontrollierten Wohnraumlüftung im deutschsprachigen Raum bekannter. Derzeit gibt es in Deutschland rund Passivhäuser, weltweit sind es ca (Quelle: Wikipedia, betreffend zertifizierte Passivhäuser). Es gibt Passivhäuser als Massiv-, Holz-, Lehm- und in Schalungstechnikbauweise, wie auch als Polystyrolsteinhaus. Inzwischen wurden auch Bürogebäude, Heime, Schulen, Turnhallen und sogar Industriegebäude mit Passivhausstandard gebaut. Dieser Baustandard wurde außerdem beim „bambados“ in Bamberg angewandt, welches das erste Passivhaus-Hallenbad Europas mit sechs Schwimmbecken und m² Wasserfläche ist. Fotos Das Foto auf der linken Seite oben zeigt ein Niedrigenergiehaus in München. Das untere Foto links zeigt das Schiestlhaus, das erste hochalpine Passivhaus in den österreichischen Alpen. Das Foto auf der rechten Seite oben zeigt das Plusenergiehaus des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), welches von der TU Darmstadt entwickelt wurde. Das Plus-Energie-Haus ist ein transportabler, vollfunktionstüchtiger Leichtbau und erzeugt mehr Energie, als es verbraucht. Das Haus wird im Laufe von 2 Jahren als Wanderausstellung in verschiedenen Großstädten Deutschlands aufgestellt. Bisherige Standorte waren München, Berlin, Hamburg, Frankfurt am Main und Düsseldorf. Das untere Foto rechts zeigt das „Heliotrop“, das erste Drehsolarhaus des Architekten Rolf Disch. Das Haus, das 1994 in Freiburg bezogen wurde, ist als Experimentierhaus errichtet worden. Das Gebäude ist hochisoliert und einseitig verglast. Mit Hilfe eines zentralen Drehmechanismus kann die Gebäudeausrichtung zur Sonne geändert werden. Unter Ausnutzung des Treibhauseffekts an der Glasfront lässt sich damit bei Sonnenschein die Energieaufnahme des Gebäudes regeln. Das Foto in der Mitte zeigt das im Jahr 1992 im niedersächsischen Aldenbüttel errichtete Nullenergiehaus. Es erzeugt seit fast 20 Jahren so viel Strom wie es verbraucht. Generell gilt für die Konzeption von Energiesparhäusern: Das Gebäude muss nach der Sonne ausgerichtet werden. Durch große Fenster auf der Südseite kann viel Wärme ins Haus fließen. Auf der Nordseite sollte man sparsamer mit Fenstern umgehen und wenn überhaupt nur kleine Fenster einbauen. So geht weniger Wärme verloren. Ludwig Gebauer / Wikipedia Michael Schmid / Wikipedia Joergens.mi / Wikipedia

Architektur/Design: Visionen
„Die Natur hat über Jahrtausende Erfahrungen in energiesparenden, beweglichen Konstruktionen und im Leichtbau gesammelt. Ingenieure können sich diesen evolutionären Prozess zunutze machen“. Prof. Stefan Schäfer, Institut für Massivbau an der TU Darmstadt Visuelle Bionik Konstruktionen aus der Natur Vorgehensweisen und Verfahren aus der Natur Datenübertragungs-, Entwicklungs- und Evolutionsprinzipien Energieeffizientes Bauen verlangt systemisches und vernetztes Denken! Bionik Die Bionik, die sich als interdisziplinäre Wissenschaft Konstruktionsprinzipien der Natur für die Technik zunutze macht, gewinnt derzeit auch in der Architektur immer mehr an Bedeutung. Ein gutes Beispiel für eine perfekte Klimalüftung sind Termitenbauten (siehe Foto rechts). So setzen manche Termitenarten ihren Bauten kaminartige Konstruktionen auf, die sich bei direkter Sonneneinstrahlung stark erwärmen. Nach dem Vorbild der Termitenbauten wurden bereits sowohl ein Einkaufs-und Bürozentrum in Zimbabwe als auch ein ganzes Bürohaus in den USA thermoreguliert (siehe Foto links). Auch der Präriehund verfügt bei seinen Bauten über ein perfektes Klima- und Lüftungssystem. Volatile Wärmequellen Volatil = lat. veränderlich‚ beweglich, flüchtig , dampfförmig In der Energiewirtschaft werden die Photovoltaik und die Windenergie als volatile Energieträger bezeichnet, da diese Energieformen spontan und schwer planbar auftreten. Michael Pearce / Architect's Council of Zimbabwe

Steuerungs- und Regelungstechnik
Smart Metering Energiespeicher Regenwassernutzung Geräteauswahl Steuerungs- und Regelungstechnik Sie bezieht sich hier auf technische Verfahren im privaten Wohnbereich, bei denen Geräte eingesetzt werden, die aufgrund einer Datenvernetzung und Fernsteuerbarkeit zusätzliche Funktionen bieten. Begriffe hierfür sind: „eHome”, „Smart House”, „Smart Home”, „Smart Living” oder „Elektronisches Haus“, „Vernetztes Haus“, „Intelligentes Haus“. Zudem gibt es viele firmenspezifische Bezeichnungen. Smart Metering Durch die Diversifizierung der Stromerzeugung und die damit zunehmende Vernetzung und Fernsteuerbarkeit dieser Energieversorgungsnetze erlangt das Thema Smart Metering – das Messen und Anzeigen von Energieverbrauchsdaten – zunehmend an Bedeutung im Intelligenten Wohnen. Die Vernetzung erfolgt mit Hilfe von Bussystemen (per Kabel, Powerline oder Funk) oder durch direkte Funkanbindung. Durch den Einsatz intelligenter Gebäudeautomation und intelligenter Zähler haben private Haushalte die Möglichkeit, ihren Energieverbrauch zu reduzieren und zeitlich so zu verschieben (z.B. durch gezieltes Anstellen von Waschmaschinen oder anderen Verbrauchsgeräten), dass sog. Lastspitzen und Engpässe reduziert werden. Im Gegensatz zu Bürogebäuden steht die Gebäudeautomation von Wohngebäuden heute noch ganz am Anfang. Der Wohnraumbestand in Deutschland ist in der Regel noch nicht mit vernetzten Geräten und Steuerungsanlagen ausgestattet. Die Ausstattung von Wohngebäuden mit vernetzter Haustechnik und intelligenter Gebäudesteuerung ist zum heutigen Zeitpunkt durchaus möglich. Im Vergleich zur Standardausstattung sind die Kosten für viele Kunden jedoch zu hoch. Energiespeicher In den letzten Jahren wurden zunehmend Energiespeicher für private Haushalte entwickelt, die eine Deckung des jährlichen Strombedarfs von bis zu 80 % ermöglichen sollen. So kann der Solarstrom tagsüber gespeichert und abends bzw. nachts genutzt werden, anstatt nur am Tag genutzt oder alternativ ins Netz eingespeist zu werden. Ein Beispiel ist der „Sonnenspeicher“ von conergy, der auf Lithium-Ionen Technologie basiert. Mit seiner Nennleistung von 5 kW sowie der Speicherkapazität von bis zu 13,2 kWh ist der Sonnenspeicher für einen 4-Personen Haushalt ausgelegt. Dabei wiegt das kühlschrankgroße Gerät rund 220 kg. Ob sich der Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Solarstrom mehr lohnt als die Einspeisung ins Netz, hängt von vielen Variablen ab: Hier müssen Investitions- und Betriebskosten sowie Strompreise und Einspeisevergütung nach dem EEG individuell berücksichtigt werden. Individuelle Berechnungen sind auch deshalb erforderlich, weil sich die Vergütung für den Eigenverbrauch mit der Höhe des Eigenverbrauchsanteils ändert. Bislang fressen Speicherkosten und Speicherverluste den Mehrerlös aus der Förderung des Eigenverbrauchs leicht wieder auf und verlangen dann doch vom Investor eine ökologisch geprägte Motivation. Für Privatanlagen wird eine Batteriegröße von 5-10 kWh vorgesehen, das entspricht zahlenmäßig etwa der zweifachen Leistung des PV-Generators. Das Batterieangebot entwickelt sich, bei den angepeilten Endkundenpreisen ist in wenigen Jahren eine Rendite zu erwarten. Regenwassernutzung In Deutschland verbraucht jeder Bürger im Durchschnitt 127 Liter Trinkwasser am Tag. Allein 40 Liter davon werden für die Toilette verbraucht, was zusammen mit der Gartenbewässerung eine Verschwendung von Trinkwasser bedeutet. Grundsätzlich besteht eine Anlage zur Regenwassernutzung aus folgenden Komponenten: Zisterne, Filter, Hauswasserwerk, Leitungsnetz. Während eine Anlage für die Gartenbewässerung jederzeit installiert werden kann, ist der Einbau einer Anlage für Haus und Garten durch das erforderliche Leitungsnetz in erster Linie bei Neubauten oder einer Gebäudesanierung interessant. Neben dem Einsatz für die Gartenbewässerung und Toilettenspülung ist zusätzlich die Regenwassernutzung zum Wäschewaschen möglich. Da Regenwasser sehr weiches Wasser ist, wird die Waschmaschine durch deutlich geringere Kalkablagerungen geschont und es kann Waschmittel eingespart werden. Die Kosten für eine Regenwassernutzungsanlage in einem 4-Personen-Haushalt liegt bei etwa €, inklusive Installation. Die Wirtschaftlichkeit der Regenwassernutzung hängt entscheidend davon ab, ob in der jeweiligen Kommune Abwassergebühren für das genutzte Regenwasser erhoben werden oder nicht. Zur Auswahl energiesparender Geräte und Verluste durch Standby siehe Ausbildungsskript „Energie sparen (an Schulen)“: > Skripte und Material > Thema 4 Foto Das Foto zeigt das „Effizienzhaus Plus“, welches 2011 von Bundeskanzlerin Angela Merkel eröffnet wurde. In zentraler Lage in Berlin (Fasanenstraße 87 a), unweit der Technischen Universität Berlin und in unmittelbarer Nähe zum Kurfürstendamm, kann das Haus der Zukunft nun, nach Auszug der Testfamilie, besichtigt werden. Auf 130 m2 Wohnfläche finden sich die neuesten technischen Errungenschaften auf dem Gebiet der Energieeffizienz. Dank Wärmepumpe und modernster Photovoltaik-Anlage auf Dach und Fassadenflächen produziert das Haus mehr Strom als seine Bewohner/innen verbrauchen. Die Energie, die das Haus erzeugt, wird in Hochleistungsbatterien gespeichert und unter anderem dazu genutzt, die Elektrofahrzeuge an der hauseigenen Ladestation zu betanken. Nach dem Motto: Mein Haus – meine Tankstelle! Die Isolierung der Gebäudehülle sowie eine optimierte Gebäudetechnik minimieren die Wärmeverluste, die bei herkömmlichen Bauweisen für einen erheblichen Energieverlust verantwortlich sind. Das Einfamilienhaus ist somit ein eigenständiges kleines Kraftwerk, das seinen Überschuss an Strom in das öffentliche Versorgungsnetz einspeisen kann. Jörg Welke / UfU

Verhalten Welche Maßnahmen können Sie bei sich zu Hause durchführen, um Ihren Energieverbrauch – v.a. die Heizenergie – zu senken? Pulli tragen im Winter Richtig heizen: Thermostatventil auf 3, Nachtabsenkung Richtig lüften: Stoß- oder Querlüften, Thermostatventil dabei abdrehen Kleine Maßnahmen selber realisieren: Dichtungsband, Heizrohre dämmen etc. Standby vermeiden Deckel auf Topf beim Kochen Umstieg auf Ökostrom und Biogas … TN zunächst Ideen sammeln lassen: Welche Maßnahmen können Sie bei sich zu Hause durchführen, um den Energieverbrauch (insbesondere Heizenergie) zu senken? Richtig heizen Vermeidung von Wärmestau: keine Vorhänge und Verkleidungen, keine großen Möbelstücke vor der Heizung. Einsatz von elektronischen, regelbaren Heizkörperthermostatventilen. Zum Aufheizen Thermostat nicht höher als Wunschtemperatur drehen (Stufe 3 = 20 Grad). Nur so viel wie nötig heizen (eine Verringerung der Raumtemperatur um 1 Grad vermindert die Heizkosten um 6-8 %). Selten genutzte Räume weniger beheizen, jedoch ca. 16 Grad nicht unterschreiten. Türen zu kälteren Räumen geschlossen halten. Nachts Temperatur auf Grad senken (5-10 % weniger Kosten). Warmwasserzufuhr zur Heizung richtig einstellen. Hydraulischen Abgleich durchführen lassen (jeder Heizkörper oder Heizkreis einer Flächenheizung wird bei einer festgelegten Vorlauftemperatur der Heizungsanlage genau mit der Wärmemenge versorgt wird, die benötigt wird, um die für die einzelnen Räume gewünschte Raumtemperatur zu erreichen) Regelmäßige Wartung der Heizungsanlage. Richtig lüften 98 % der Raumfeuchte werden durch die Lüftung abgeführt, ausreichend und richtig lüften ist essentiell. Am besten Querlüftung, danach Stoßlüftung, keine Kipplüftung. Verwendung von Anzeigegeräten (Hygrometer, Feuchtemessgerät). Kleine Maßnahmen realisieren Dichtungsband anbringen an Fenstern und Türen bzw. Dichtungsprofile erneuern und Beschläge richtig einstellen und Gurtöffnung von Rollläden abdichten (insgesamt bis zu 5 % Einsparungen). Heizkörpernischen und Heizrohre dämmen (bis zu 90 % Einsparungen) Mit dem Vermieter bzw. der Vermieterin sprechen Modernisierungsmaßnahmen anregen bzw. Hinweis auf Nachrüstpflicht nach EnEV (Betriebsverbot alter Heizkessel, Dämmung von Wärmeverteilungs- und Warm- bzw. Kaltwasserleitungen, Dämmung oberster Geschossdecken). Nach Energieausweisen erkundigen. Hinweis auf Möglichkeit des Wärme-Contractings. Weitere Informationen Weitere Maßnahmen finden sich im Ausbildungsskript „Energie sparen (an Schulen)“: > Skripte und Material > Thema 4 Außerdem bietet co2online kostenlose Energiespar-Checks, darunter HeizCheck, ÖkostromCheck, KonsumCheck, FlugCheck: (grüner Pfeil direkt verlinkt mit Webseite) Clipart Kostenlose EnergiesparChecks

Finanzielle Aspekte Energetische Sanierung
Refinanzierung der Mehrkosten über Energieeinsparung Neubau Baukosten erhöhen sich um den Betrag, den die bessere Dämmung kostet CEPHEUS-Studie: Gesamtkosten über 30 Jahre sind bei einem Passivhaus nicht höher als bei einem konventionellen Neubau Weitere Vorteile Höhere Wohnqualität Unabhängigkeit durch energieautarkes Wohnen Keine zukünftigen Energiepreiserhöhungen Bessere CO2-Bilanz „Dämmen lohnt sich – vor allem bei Gebäuden, die vor 1979 errichtet wurden! Wer hier bei einem Einfamilienhaus Dach, Fassade und Keller dämmt, spart im Schnitt 44 Prozent des Heizenergieverbrauchs.“ (co2online 2012) Finanzielle Aspekte bei der energetischen Sanierung Die dena-Sanierungsstudie aus dem Jahr kommt zum Ergebnis, dass Eigentümer/innen von Einfamilienhäusern die Mehrkosten für energetische Sanierungsmaßnahmen über die Energieeinsparung refinanzieren können. Die zur Einsparung einer Kilowattstunde Wärmeenergie notwendige Investition liegt unter den Kosten, die Hausbesitzer für Wärme aus Heizöl, Gas oder Wärmepumpenstrom zahlen müssen. Wie hoch die Kosten für eine energieeffiziente Sanierung im Einzelfall ausfallen, ist abhängig davon, wie energieeffizient das Haus nach der Sanierung sein soll – je besser der Energiestandard, desto mehr Geld muss aufgewendet werden. Doch die Studie zeigt, dass sich auch hier der Energiestandard „Effizienzhaus 70“ für den Eigentümer lohnt. Sanierungsstudien der Deutschen Energie-Agentur (dena): Finanzielle Aspekte beim Neubau Es ist umstritten, ob die Haustechnik bei einem Passivhaus (Lüftung + Wärmepumpe) ebenso teuer ist wie bei einem konventionellen Haus ohne Lüftung (Heizkörper + Heizung). Die Baukosten erhöhen sich effektiv um den Betrag, den die bessere Wärmedämmung kostet (Fenster, Dämmung), laut CEPHEUS um etwa 5-8 %. Die CEPHEUS-Studie (Cost Efficient Passive Houses as European Standarts) ist ein Projekt der Europäischen Kommission bzw. der Generaldirektion Transport und Energie aus den Jahr Diese Studie kommt zu dem Schluss, dass die kapitalisierten Gesamtkosten über 30 Jahre bei einem Passivhaus nicht höher sind als bei einem konventionellen Neubau. Den ab dem ersten Tag höheren Kapitalkosten stehen die ab dem ersten Tag niedrigeren Energiekosten gegenüber. Rechenbeispiel für bereits gebaute Passivhäuser Bei einem Reihenmittelhaus mit 100 m² Wohnfläche in Hannover-Kronsberg lagen die Mehrkosten bei ca Euro. Bei einer Doppelhaushälfte in Nürnberg mit 130 m² Wohnfläche bei Euro. Die Mehrkosten variieren entsprechend dem Haustyp, der Wohnfläche, dem Energiestandard, dem Zeitpunkt der energetischen Sanierung (je später der Passivhausstandard dazu kommt, desto teurer) und der Erfahrung der Architekt/innen. Die Energieeinsparung, die jährlich zwischen 510 und Euro ausmacht, sowie steuerliche Vorteile (Öko-Zulage) und der Zins-Vorteil durch die Passivhaus-Förderung der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bewirken, dass das Passivhaus im Vergleich zu einem konventionellen Gebäude auf Dauer die günstigere Lösung ist. Der Werterhalt eines Passivhaus ist durch die hohe Qualität (weniger Bauschäden durch luftdichte Bauweise und hohe Oberflächentemperatur, die Tauwasserausfall und damit Schimmelbildung verhindern) hierbei noch nicht berücksichtigt. Der erhöhte Wohnkomfort lässt sich monetär nicht ausdrücken. In den nächsten Jahren ist durch Serienfertigung der notwendigen Komponenten (Fenster, Haustechnik) mit weiteren Preisreduzierungen zu rechnen. Online-Tool Sanierungskonfigurator vom BMVBS/BMWI 2013:

Ein Dach über dem Kopf... die globale Dimension
„Solar architecture is not about fashion – it is about survival.“ Lord Norman Foster, Architect Solare Kühlung Traditioneller Lehmbau als Vorbild für Passivhaus Häuser aus PET-Flaschen Konzept des 300-Dollar-Hauses Solare Kühlung Weltweit gesehen ist die Kühlung von Gebäuden relevanter als die Erwärmung und nimmt stetig zu. Sollen Gebäude mit Hilfe von Sonnenenergie gekühlt werden, können wassergestützte Klimaanlagen oder Lüftungsanlagen mit Wärme betrieben werden, die von Sonnenkollektoren bereit gestellt wird. In Monaten mit hohen solaren Energiegewinnen oder in südlichen Ländern ist keine lange Zwischenspeicherung von Energie nötig. Traditioneller Lehmbau In den heißen Klimazonen der Erde leben die Menschen häufig in Lehmhäusern. Lehm ist der ideale Baustoff für diese Regionen, denn Lehm besitzt die Eigenschaft, Wärme besonders gut zu speichern. Die Lehmwände nehmen also die Hitze des Tages in sich auf und geben die gespeicherte Wärmeenergie kontinuierlich in der Nacht an die Innenräume ab. Somit ist es in Lehmhütten bei großer Hitze im Inneren angenehm kühl und bei kühleren Außentemperaturen wärmer, als draußen. Auch moderne Passivhäuser arbeiten nach diesem Prinzip. Solche Passivhäuser besitzen keine klassische Heizung, dafür aber eine sehr gute Wärmedämmung. Häuser aus PET-Flaschen Der Zimmermann Andreas Froese kam während einer Reise durch Lateinamerika auf die Idee, leere Plastikflaschen als Baumaterial für Häuser zu verwenden. Dafür werden die Plastikflaschen mit Erde, Bauschutt oder Sand gefüllt, verschlossen, wie Ziegelsteine im Mauerwerk gestapelt und mit einer Nylonschnur oder Stacheldraht zusammengefügt. Für den nötigen Halt sorgt schließlich Lehm oder Mörtel. Echte Ziegelsteine sind nicht nur sehr energieaufwändig in der Herstellung, sondern zudem für viele Menschen in der dritten Welt unerschwinglich. Häuser aus Plastikflaschen stehen denen aus Ziegel in ihren Dämmeigenschaften und ihrer Stabilität in nichts nach. Dafür kosten sie aber nur einen Bruchteil dessen, was ein richtiges Haus aus Stein kostet, denn das Baumaterial – die PET-Flaschen – sind inzwischen überall auf der Welt im Überfluss vorhanden. Mehr Informationen: 300-Dollar-Haus Jeder sechste Mensch lebt in einem Slum, 70 Millionen ohne Dach über dem Kopf auf der Straße. Das Konzept des 300-Dollar-Hauses soll hier Abhilfe schaffen. Der Erfinder des 300-Dollar-Hauses Govindarajan stellt sich das Haus in einer Einzimmer-Struktur vor, mit herunterziehbaren Raumteilern für ein Mindestmaß an Privatsphäre. Das Mobiliar soll aus Schlaf-Hängematten und Klappstühlen bestehen, auf dem Dach wäre ein kostengünstiges Solarpanel angebracht. Solarbatterien sorgten für Licht und Strom für das Handy und den Computer. Beleuchtung und sonstiger Strom sollen über Konzepte des Solar Electric Light Fund realisiert werden. Mikrokredite sollen dabei helfen, stromsparende LED-Leuchten zu finanzieren. Eine zweite Variante sind Mini-Grids, die komplette Siedlungen versorgen. Entsprechende Konzepte hat Bob Freling entwickelt, der mit dem Slogan „Energie ist Menschenrecht“ antritt. Außerdem wäre im Haus ein günstiger Wasserfilter eingebaut. Mehr Informationen (auf engl.):

Nachhaltig bauen im Unterricht
Rahmenlehrplan Kunst und fächerübergreifend Grundschule: Modelle bauen, Zukunftsvisionen, Erfinden, Entwickeln und Darstellen Sekundarstufe: Architektur und Design, Technisches Zeichnen, Kommunikation und Mediengestaltung Entwicklung eines Bionik-Memorys Energiesparhaus gestalten Energiesparhaus anhand der Checkliste planen… In Partnerarbeit Nach optischen bzw. architektonischen Überlegungen sowie energietechnischen Kriterien Komponenten (Baumaterial, Energieversorgung, Steuerungs- und Regelungstechnik) einzeichnen Hausskizze beschriften und abwechselnd in Ausstellung präsentieren Gestaltungskompetenz „Mit Gestaltungskompetenz wird die Fähigkeit bezeichnet, Wissen über nachhaltige Entwicklung anwenden und Probleme nicht nachhaltiger Entwicklung erkennen zu können. Das heißt, aus Gegenwartsanalysen und Zukunftsstudien Schlussfolgerungen über ökologische, ökonomische und soziale Entwicklungen in ihrer wechselseitigen Abhängigkeit ziehen und darauf basierende Entscheidungen treffen, verstehen und individuell, gemeinschaftlich und politisch umsetzen zu können, mit denen sich nachhaltige Entwicklungsprozesse verwirklichen lassen.“ (Gerhard de Haan) Checkliste Energiesparhaus Lotuseffekt_Florentine_pixelio.de, Clipart

Bionik-Rätsel Hier entsprechende Bilder einfügen (siehe Notizen)
Bionik (unterscheidet sich zur rein oberflächlichen visuellen Bionik) Konstruktionsbionik: Konstruktionen der Natur Verfahrensbionik: Vorgehensweisen oder Verfahren der Natur Informationsbionik: deren Datenübertragungs-, Entwicklungs- und Evolutionsprinzipien Beispiele Lotusblume: Lotus-Effekt, Selbstreinigung, Fassadenfarben, Dachziegel, Textilien. Z.B. zur Entwicklung von Strukturen an den Innenseiten von Rohrleitungen genutzt, um Ablagerungen entgegenzuwirken, den Feststoffabtrag zu erleichtern und die erneute Sedimentation zu verhindern. Bambus: Leichtbauplatten unter Verwendung von Bambusringen, weitere Ideen: mit Ultraschall geschweißtes Holz, Fassadendämmplatten aus Biomasse der Rohrkolbenpflanze oder Wabenstrukturen für hochfeste Leichtbaustrukturen Schachtelhalmprinzip: Teleskopstöcke, Türme Knochen: Bauweise gleichzeitig leicht und stabil, Bionik-Hörsaal Uni Freiburg Riesen-Seerose Victoria amazonica aus Südamerika: hat die Prinzipien des Leichtbaus perfektioniert. Ihre Blätter können Gewichte von bis zu 60 kg tragen. Grashalmarchitektur: Möglichkeit, große Spannweiten mit geringem Materialaufwand zu überbrücken, genutzt z.B. bei den baumartig verzweigenden Pfeilern der Sagrada Familia/Gaudi. Eierschale: 1923 errichtete Spritzbetonkuppel des Jenaer Planetariums. Ihre Dicke wurde durch Extrapolation der Dicke einer Hühnerschale errechnet. Grashalme: Die scheinbar so zarten Gebilde schaffen es, enormen Winddrucken standzuhalten und sind gleichzeitig hochelastisch. Den Schlüssel zu diesen Eigenschaften fanden Forscher im variantenreichen Wandaufbau der Halme. Das Pfeifengras Molinia coerulea besitzt beispielsweise eine Doppelringwand aus Außen- und Innenhaut mit eingezogenen Stützelementen, aber auch hydraulische Einheiten. Der Trick der Pflanze: im weichen Zellgewebe zwischen den beiden Ringwänden ist Wasser eingelagert. Wasser ist nicht komprimierbar, so dass sich das Gewebe kaum zusammendrücken lässt. Damit wird die feste Trägerkonstruktion der Wand zusätzlich stabilisiert. Die Pflanze ist sogar in der Lage, den Wassergehalt dieses Gewebes und damit auch die Biegesteifigkeit aktiv zu verändern. Forscher sehen in dieser Konstruktion ein Modell für eine neue Generation von Hochhäusern. Strelizie/Paradiesvogelblume: Klapptechnik Blüte, Bestäubung durch Vögel, muss elastisch sein, ohne Gelenke/Scharniere. Nach ihrem Vorbild beschatten beim Expo Korea 2012 Pavillion bewegliche Lamellen die darunter liegende Glasfassade. Lamellen bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Klappbewegung kann mit wenig Kraft ausgeführt werden (durch Druckzylinder ausgelöst), dadurch sehr energiesparend. Bäume: haben mit ihren V-förmigen Astgabeln ein System entwickelt, das maximale Traglast bei bestmöglicher Abtragung von Spannungen garantiert, wie sie bei Wind verstärkt auf den Baum einwirken. Bei Gebäuden sind es solche wiederholten Spannungsspitzen, die längerfristig zu Rissen und Brüchen führen. Baumförmige, dem Kraftverlauf folgende Stützen können maximale Spannungen und damit auch den Materialverschleiß deutlich reduzieren. Fisch: Aerodynamische Form, Luftwiderstand Entenfuß: Wärmetauscher Hummer: Roboter Schneckenkleber: Fähigkeit, auf glatten Oberflächen nicht abzurutschen, Schleim, Forschungen zu Klebstoffen Haihaut: Winzige Zähne auf der Haut, die wie Spoiler funktionieren, energiesparend Schwimmen, kaum Reibungswiderstand, Segelboote (Rumpf damit beklebt), Schwimmanzüge, Airbus/Flugzeug experimentiert damit, um Kerosin zu sparen Gecko: Hafthaare, Haftfolie Seeschwamm: Glasfaserkabel Pusteblume: Fallschirm Rein visuelle Bionik Olympiastadion München, Struktur Spinnennetz, Natur rein äußerlich Modell gestanden Olympiastadion Peking: Vogelnest, auch nur rein äußerlich, oberflächliche Ähnlichkeit, hat eigentlich mit Bionik nichts zu tun Tropischer Kofferfisch: Bionik-Car von Mercedes Bionik-Quiz: Bionik-Bau, ARD:

Rahmenlehrplan Sachunterricht 3/4 Räume erschließen und nutzen Wandel von Lebensverhältnissen darstellen Technische Entwicklungen Energie und Energiesparen Rahmenlehrplan Naturwissenschaften 5/6 Technische und natürliche Stoffkreisläufe Energieumwandlungsprozesse Umgang mit Ressourcen Umweltaspekte Spiel: Die Stadt der Erleuchtung Redaktion KON TE XIS Diese beiden Beispiele eignen sich für die Grundschule bzw. Mittelstufe, Klasse 3-6. Ein Lehmklassenzimmer kann aber auch mit älteren Schüler/innen gebaut werden. Die Informationen zum Spiel und zum Lehmklassenzimmer finden sich auf den nächsten Folien. Projekt: Lehmklassenzimmer Käthe-Kollwitz-Oberschule

Stadt der Erleuchtung Material Stabile Pappe
Den TN wird das Spiel anhand der Fotos auf der Folie kurz vorgestellt . Spiel: Die Stadt der Erleuchtung (Auszüge von Webseite) Spielanleitung: Eine städtische Siedlung soll erschaffen werden. Für das Erbauerteam liegen spezielle Gebäudeteile als Baumaterial bereit, die auf ihrer Oberfläche z.T. mit elektrisch leitfähiger Folie präpariert sind. Wichtigste Aufgabe für die Erbauer/innen ist es, zwischen dem ersten und letzten Gebäude eine elektrisch lückenlose Verbindung herzustellen. Erst dann kann ein „magischer Kraftstrom“ fließen und die Bewohner in der fertig errichteten Stadt zur „Erleuchtung“ gelangen. Sind alle Gebäudeteile richtig verbaut, leuchtet die energieerfüllte Stadt in allen Regenbogenfarben. Hinweis: Statt der Flachbatterie können auch Solarzellen als Stromquelle genutzt werden. Redaktion KON TE XIS Material Stabile Pappe 10 bis 30 verschiedenartige Holzbauklötze Filz- oder Buntstifte Alufolie (unbeschichtet, stromleitend) 3 Kabel mit Krokodilklemmen 1 Flachbatterie (4,5 V oder Solarzellen) 1 LED 2 Musterbeutelklammern

Lehmklassenzimmer Bau eines Lehmklassenzimmers an der Schule
Käthe-Kollwitz-Oberschule Bau eines Lehmklassenzimmers an der Schule Vorstellung des Projektes und Ideensammlung Konzeptentwurf Gewinnen eines Fachbetriebes aus dem Bereich Lehmbau Klärung der Kosten und Erstellung des Finanzplans Durchführung von Messungen Gestaltungsvorschläge und Entwürfe Vorbereitung des Raums für die Neugestaltung Workshop(s) zum Lehmbau Durchführung der Umgestaltung begleitet durch den Fachbetrieb Erneute Durchführung von Messungen Auswertungsrunde Den TN wird die Projektidee anhand der Fotos und der Umsetzungsschritte auf der Folie kurz vorgestellt. Lehmklassenzimmer (Auszüge aus Praxisleitfaden von kobra.net) Praxisleitfaden: Dort gibt es noch weitere Praxisleitfäden. Idee: Zielsetzung war die Verbesserung des Innenraumklimas und die Verringerung des CO2-Ausstoßes. Ferner gab es die Möglichkeit, ein traditionelles Handwerk kennenzulernen. Am Ende sollten die Raumklimawerte im Lehmklassenzimmer nachweisbar besser sein als die anderer Räume. Hier unterstützte der Schulträger durch die Ausstattung der entsprechenden Räume mit Messgeräten wie CO2-Messer, Lichtintensitätssensor, Temperaturfühler innen und außen sowie Feuchtigkeitssensor. Vorbereitungsphase: Zu Beginn sollte die Idee des Lehmklassenzimmers mit allen Beteiligten besprochen werden. Auch die Besichtigung einer Lehmbaufirma hat sich in der Referenzschule bewährt. Wichtig ist die Auswahl eines geeigneten Schulraumes für die Umsetzung des Projektes. Damit alle SchülerInnen der Schule vom Lehmbauklassenzimmer erfahren, sollte das Projekt in der LehrerInnen- und SchülerInnenkonferenz vorgestellt und zum Beispiel auf der Schulhomepage dokumentiert werden. Finanzrahmen: Für einen 25 qm großen Raum muss man eine Summe von 800 € für Materialkosten veranschlagen. Größere Summen in Höhe von bis € werden je nach Bedarf für die handwerkliche Begleitung durch einen Fachbetrieb benötigt. Auch für mögliche Exkursionen der SchülerInnen zu Lehmbauten können finanzielle Mittel eingeplant werden. Kooperationspartner: Eine Lehmbaufirma wird für die Planung, die Materialberechnung sowie für die Durchführung von Workshops zum Thema Lehmbau benötigt. Um Unterschiede beim Raumklima konkret messen zu können, sollten Firmen oder Bildungseinrichtungen im Bereich der Messtechnik angesprochen werden, z.B. Fachhochschulen. Fördermöglichkeiten: Einige mittelständische Unternehmen und Banken sind bereit, Schulen eine finanzielle Unterstützung für Umbaumaßnahmen und Projekte zu gewähren. Bewährt hat sich auch, den Schulförderverein anzusprechen. Weiterhin existieren auf Landes- und Bundesebene vielfältige Förderprogramme für Schulen, auch durch die Teilnahme an Wettbewerben können Preisgelder für Umbaumaßnahmen gewonnen werden. Vorzüge der Lehmbauweise Zur Verbesserung des Raumklimas kann ein Lehmputz in vielerlei Hinsicht beitragen. Lehm ist ein offenporiges Material, was schnell Feuchtigkeit aufnehmen und langsam wieder abgeben und somit das Raumklima regulieren kann. Lehm ist ebenfalls in der Lage, Gerüche und Schadstoffe zu speichern. In entsprechender Dicke schützt Lehm vor Elektrosmog. Nachhaltig ist Lehm in erster Linie aufgrund seiner energiearmen Gewinnung und Herstellung. Der Aspekt des Abbruchs und der Entsorgung bzw. die Wiedereinführung in die natürlichen Kreisläufe hat ebenfalls Bedeutung.

Rahmenlehrplan Arbeitslehre: Bauen und Wohnen 7-10 Ökologie: Energie- und Ressourceneinsparung durch Baumaßnahmen und Nutzungsgewohnheiten, Nutzung regenerativer und konventioneller Energieträger, ökologische Siedlungsgestaltung Ökonomie: Handwerkerkosten und Eigenarbeit Symbolische Darstellungsformen: Baupläne, Wohnungs- grundrisse Waren- und Werkstoffkunde: Materialeigenschaften von Baustoffen und Einrichtungsgegenständen Berufs- und Studienorientierung: Berufe und Studienmöglichkeiten im Bereich Bauen und Wohnen Arbeitssicherheit und Gesundheit: Gesundheitsgefährdung durch Baustoffe und Einrichtungsgegenstände Berufsorientierung: SchulBaustelle Klima Diese zwei Unterrichtsbeispiele eignen sich für die Sekundarstufe. Mit den TN gemeinsam die Webseite „SchulBaustelle Klima“ zum Projekt anschauen (verlinkt über Logo). Danach Verweis auf Online-Kurs als Beispiel für eine Selbstlerneinheit am Computer, in der sich die Schüler/innen Hintergrundinformationen zum Thema Solararchitektur selbständig erarbeiten können. Ggf. den TN kurz den Online-Kurs zeigen und die interaktive Aufgabe zum Entwurf eines Solarhauses gemeinsam lösen (s.u., ebenfalls verlinkt über Grafik). SchulBaustelle Klima (Auszüge von Webseite: Die Agentur SchulBaustelle Klima 2.0 richtet sich an alle Hamburger Schulen mit Bauvorhaben und ermutigt und unterstützt sie bei der pädagogischen Einbindung ihrer Schulbaustelle in die Bildung zur nachhaltigen Entwicklung. Schülerinnen und Schüler sowie Lehrerinnen und Lehrer möchte das Projekt für das Thema Klimaschutz sensibilisieren und handlungsorientiert Gestaltungskompetenz für eine nachhaltige Entwicklung an folgenden Teilaspekten vermitteln: Nachhaltiges Bauen, umweltbewusstes Nutzen von Gebäuden, Erneuerbare Energien, baulicher Umwelt- und Klimaschutz, sparsamer und gerechter Umgang mit Ressourcen, energetisch zukunftsweisende Technologien der modernen Gebäudetechnik, Wirtschaftlichkeit von energetischen Sanierungen sowie Berufsorientierung im Bereich Umwelt- und Klimaschutz. Die Agentur SchulBaustelle Klima 2.0 stellt den Schulen umfangreiches Lehr- und Lernmaterial zur Verfügung und führt vor Ort Infoveranstaltungen und Lehrerfortbildungen durch. Die von SchulBaustelle Klima entwickelten Projektideen und Lernmodule zu BNE eignen sich für Sekundarstufe 1 und 2 im Rahmen von Regelunterricht, Projektunterricht, Wahlkursen und Oberstufenprofilen. Darüber hinaus macht die Agentur SchulBaustelle Klima 2.0 individuelle Vorschläge zur pädagogischen Einbindung der Baustelle, organisiert Baustellenbegehungen und koordiniert die Unterrichtsthemen mit dem Bauablauf. Handbuch: Das Handbuch "Bauen und Klimaschutz - Schulbaustellen als Lernorte" enthält zahlreiche Projektideen und Lernmodule zur Einbindung von Schulbaustellen in eine Bildung zur nachhaltigen Entwicklung. Simulationsspiel: Das Spiel "Von der Bruchbude zum Passivhaus" wurde für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufen 1 und 2 entwickelt und eignet sich besonders für Projekttage zur Bildung für nachhaltige Entwicklung. iBauLex: Das interaktive Baufachbegriffslexikon iBauLex soll Jugendlichen als schülergerechte Informationsquelle zu den Themen Anforderungen an Gebäude, Bautechnik, Gebäudetechnik, optimiertes Bauen und Berufe am Bau dienen und Medienkompetenz vermitteln. Podcasts: Während unserer Projektarbeit sind Videos von Baustellenbegehungen entstanden sowie Podcasts zur Berufsorientierung im Bereich Erneuerbare Energien und Umweltschutz. Leihmaterial: Zum besseren "Begreifen" bieten wir Lehrerinnen und Lehrern den Verleih von speziellen Materialien und Versuchsboxen an. Für Experimente steht auch eine Wärmebildkamera zur Verfügung. Online-Kurs Solarenergie, Kapitel 5 Solararchitektur > Online-Kurse > Sekundarstufe > Online-Kurs Solarenergie 5.1 Wärmedämmung von Solarhäusern 5.2 Passive und aktive Solarnutzung 5.3 Energiestandards für Gebäude Aufgabe im Hauptkapitel 0 Solarenergie: Entwurf eines Solarhauses Informationen zur Berufsausbildung im Bereich „Nachhaltiges Bauen“ Online-Kurs Solarenergie: Kapitel „Solararchitektur“ > Online-Kurse

www.schulbaustelleklima.de > Materialien
Das Simulationsspiel steht online und kann es mit den TN gespielt werden (verlinkt über Bild). Simulationsspiel „Von der Bruchbude zum Passivhaus“ (Sekundarstufe, ab Klasse 8) Spiel und Material Simulationsspiel, Lehrerinformation, Spielanleitung und Zusatzinformation: Agentur SchulBaustelle Klima 2.0, Handwerkskammer Hamburg Hintergrund In der energetischen Sanierung von Häusern liegt ein riesiges Potential zur Reduzierung von CO2-Emisssionen und zur Schonung des Geldbeutels von Hausbesitzern und Mietern, denn ständig steigende Kosten für Öl / Gas und andere Primärenergien treiben die Bewirtschaftungskosten nach oben. Wie man mit geeigneten Mitteln saniert und modernisiert, wie sich das auf die Kosten auswirkt und wie das Klima damit geschont wird, kann man hier spielerisch erfahren. Spielidee Von der Bruchbude zum Passivhaus ist ein Simulationsspiel, das Sanierungsvarianten nach Vorgaben der Spieler ermittelt und vergleicht. Das Szenario ist eine unverhoffte Erbschaft – ein Erbonkel vermacht sein Haus in Klimabüttel samt Gelderbe und verfügt, dass es nicht veräußert werden darf, sondern von den Erben zukunftsfähig gemacht werden soll. Eine Zeitreise über 50 Jahre beginnt. Voraussetzungen Zum Spielen wird ein Computer mit Internetzugang für den Spielmoderator benötigt. Der Moderator übernimmt die Eingabe der Spielentscheidungen und kann (mittels Beamer) die Auswertungen vorstellen. Außer des internetbasierten Spielprogramms zur Eingabe und Berechnung der Spielentscheidungen werden noch weitere Materialien gebraucht: Spielpan, Auftragsblatt, Ereigniskarten, Booklet und Modellhaus mit Maßnahmensymbolen, Stoppuhr (Sanduhr), Gruppennummern. Alle notwendigen Materialien sind in Spielekoffern enthalten, die bei der Handwerkskammer Hamburg ausgeliehen werden können. Es gibt aber auch die Möglichkeit, ohne den Koffer auszuleihen, das Spiel durchzuführen und für die Schule ein eigenes Exemplar zu erstellen. Unter der Rubrik „Nützliches“ gibt es Druckvorlagen, die zum Teil zugeschnitten, werden müssen. Für die Nutzung des Spiels ist eine Registrierung notwendig. Anmeldung bzw. Registrierung wird zum Spielstart unter dem Menüpunkt „Spiel“ abgefragt. > Materialien

Werkstatt: Nachhaltig bauen
Jetzt können Sie kreativ und praktisch tätig werden! Skizze für ein Energiesparhaus entwickeln Experimente am KOSMOS-Modellhaus (Bauen aufeinander auf, Weitergabe an nächste Gruppe!) Interaktive Lernaufgabe im Online-Kurs Solarenergie Tastspiel Öko-Dämmung Solarzellen löten (Schuhkartonhaus gestalten) Einflussfaktoren auf den solaren Ertrag experimentell bestimmen (Photovoltaik) Absorptionsversuch als Beispiel für Kollektorprinzip Wind messen und Windstrom erzeugen Experimente mit der Wasserturbine Energiemessungen mit Thermometer, Luxmeter und Strommessgerät Die TN können in der Werkstatt experimentieren und Unterrichtsbeispiele austesten. Ablauf der Werkstatt „Nachhaltig bauen“ (Grundschule und Sekundarstufe) Die Werkstatt ist für 60 min anberaumt. Die Auswertung ist hier nicht eingerechnet. Es wird in 3er- oder 4er-Gruppen gearbeitet, entsprechend der Aufgabenstellung auf den ausliegenden Aktionskarten. Die Wahl der Experimente/Übungen bleibt den Gruppen überlassen. In den 60 min soll jede Gruppen eine Energiesparhaus-Skizze anhand einer Checkliste erstellen und/oder ein Experiment am Modellhaus durchführen. Beim Modellhaus müssen sich die Gruppen abwechseln und der Reihe nach vorgehen. Am besten im Vorfeld die Aktionskarten zum Modellhaus an die Gruppen verteilen. Auf der Rückseite der Aktionskarten finden sich jeweils Arbeitsaufträge für die Auswertung der Experimente/Übungen und ihre Einbettung in den Unterricht, die im Anschluss stattfindet. Die Gruppen können aber schon einmal einen Blick darauf werfen, um sich später für einen Arbeitsauftrag zu entscheiden. Download der Aktionskarten und der Checkliste: > Skripte und Material > Thema 7 Download der Experimentieranleitung (ab Tastspiel): > Skripte und Material > Thema 3 Energiehaus-Skizze Für die Energiesparhaus-Skizzen liegen Flipchart-Bögen, buntes Tonpapier oder Millimeterpapier, A-5-Block für Steckbrief/Beschriftung der Skizze, Filzstifte, Bleistifte, Lineal, Geodreieck, Zirkel, Radiergummi etc. bereit. Anhand der Checkliste wird ein Energiesparhaus entwickelt und skizziert (Aufgabenstellung siehe Aktionskarte) Experimente am KOSMOS-Modellhaus Hier wird am Power-House von Kosmos experimentiert. Das Modellhaus wurde leicht modifiziert: größere Solarzelle und anderes Windrad). Die Gruppen suchen sich jeweils ein Experiment (=eine Aktionskarte) aus, führen die entsprechenden Messungen durch und halten die Messwerte auf der Rückseite der Aktionskarte mit Folienstift fest. Es ist wichtig darauf zu achten, dass die Experimente in der richtigen Reihenfolge durchgeführt werden, weil sie z.T. aufeinander aufbauen. Ist eine Gruppe fertig, informiert sie die nachfolgende Gruppe, die dann das folgende Experiment durchführt. Insgesamt gibt es 5 Experimente: drei zu Dämmung, eins zu Solarthermie und eins zu Solar- und Windstrom. Hinweis: Das Hausmodell ist sehr fragil, bitte mit Vorsicht auf- und abbauen! Clipart, UfU

EE-Modellschau EE-Modellschau
Die auf der Tischtennisplatte ausgestellten Solarmodelle haben Schüler/innen in Freiburg im Rahmen eines Workshops mit Solare Zukunft e.V. gebaut. Zu dem Foto gibt es einen nicht veröffentlichten Film von Solare Zukunft e.V., der mit den TN angeschaut werden kann (1:35 min). Er dient als Impuls für die kreative Arbeit mit den Aktionskarten im nächsten Schritt. Weitere Filme zu Solarmodellen finden sich hier: > Videos. Solare Zukunft

Einbettung der Experimente
Welche Kenntnisse und Kompetenzen sollen mit dem Experiment vermittelt werden? Ist das Experiment für die eigene Zielgruppe geeignet? Welche Anpassungen sind notwendig? Wie kann das Experiment in einen Unterrichtsverlauf zum nachhaltigen Bauen eingebunden werden? Wie kann das Experiment ausgewertet werden? Kreative Vorschläge? Clipart Die Gruppen wählen ein Experiment aus und entwickeln eine kreative Idee zur Einbettung des Experiments in den eigenen Unterricht. Dazu erhalten sie ein Arbeitsblatt. Nach 20 min stellen die Gruppen ihre Ideen vor (3 min pro Gruppe). Die Fragestellungen auf der Folie dienen als Hilfestellung und werden auch für die Auswertung der Präsentationen genutzt. Veröffentlichen Sie eigene Unterrichtsentwürfe > Unterrichtsmaterial austauschen Dokument ins Forum hochladen

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Diskussion und Feedback
5-Finger-Methode Daumen: Was war gut? Was hat mir gut gefallen? Zeigefinger: Welchen Hinweis möchte ich noch geben? Mittelfinger: Was war blöd? Was hat mir nicht gefallen? Ringfinger: Was nehme ich mit? Kleiner Finger: Was ist zu kurz gekommen? Vielen Dank! © Stephanie Hofschlaeger / PIXELIO

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