Lahof/Lanserhofsiedlung - Path to Zero CO2 - Klimaneutrales Demonstrationsgebäude im Bezug zum Quartier

Ausgangssituation/Motivation

Die Transformation der heutigen zentralen Energiesysteme in dezentrale, auf erneuerbare Energien basierende Energiesysteme ist einer der wichtigsten Beiträge zur Erreichung der Klimaneutralität. Die Europäische Kommission hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden. Auf nationaler Ebene setzt sich Österreich ein noch ehrgeizigeres Ziel, das Erreichen des Ziels der Klimaneutralität bis 2040. 

Den größten Anteil am Gesamtenergieverbrauch der Haushalte hat die Heizung, die nach Angaben von Statistik Austria (Statistik Austria, 2023) rund 70 % ausmacht und somit bietet der Gebäudesektor ein erhebliches Potenzial für die Dekarbonisierung durch die Verbesserung der Energieeffizienz und erneuerbare Technologielösungen.

Inhalte und Zielsetzungen

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Studien (Kersken et al, 2023; Wolf et al, 2020) über thermisch aktivierte Bauteilsysteme (TABS) als Kurzzeitspeicher und Kombination mit fluktuierenden erneuerbaren Energien untersucht und welchen Beitrag TABS Systeme dazu leisten können. 

Die Anwendung von TABS in Beton ist bereits gut erforscht und geht in der Praxis in Richtung Standard im mehrgeschossigen Wohnbau, vor allem in Ostösterreich, während TABS in holzbasierten Strukturen erst wenige Umsetzungsprojekte hat (Auenwerkstatt Salzburg, Multifunktionsfassade FH Salzburg) sowie noch keine Umsetzung im mehrgeschossigen Wohnbau. Erste Studien dazu haben gezeigt, dass TABS in Holzstrukturen umsetzbar ist und ein hohes Energiespeicherpotenzial erreichen können (Heidenthaler, Leeb, Schnabel, & Huber, 2021). 

Eine reale Demonstration von TABS in Holzkonstruktionen wurde nur im kleinen Maßstab als Testsystem durchgeführt, um die Tauglichkeit überprüfen zu können, was gelang. Demzufolge ist der nächste Schritt die Demonstration im Realmaßstab und am Wohngebäude. Der Ansatz beschäftigt sich einerseits mit der Weiterentwicklung des TRL Level der Holzaktivierung sowie der Systemkombination von Kurzzeitspeicher Bauteilaktivierung (Stunden bis Tage) und Langzeitspeicher aus Wasserstoffsystemen mit volatiler erneuerbarer Erzeugung gekoppelt.

Die erstmalige Kombination einer Bauteilaktivierung (im speziellen der Bauteilaktivierung im Holz) als Kurzzeitspeicher, dem Wasserstoffspeicher als Langzeitspeicher, einer Wärmepumpe, welche als Quelle die Abwasserwärmerückgewinnung nutzt und Photovoltaikanlagen als Energielieferant stellt ein innovatives und vielversprechendes klimaneutrales Energieversorgungkonzept mit großem Potential für die zukünftige breitere Anwendung dar. Ziel ist die Entwicklung und Umsetzung eines innovativen, klimaneutralen Quartierkonzepts mit unterschiedlichen nachhaltigen Energie- und Gebäudetechnikkomponenten. 

Konkret ist die Entwicklung eines nachhaltigen Energiekonzepts auf Quartierebene geplant, welche eine Abwasserwärmepumpe und Photovoltaikanlage umfasst. Ein zentrales Element hierbei ist das klimaneutrale Demonstrationsgebäude in Holzbauweise. Dieses Gebäude wird mit einer thermischen Bauteilaktivierung im Massivholz ausgestattet und kombiniert innovative Energiekonzepte wie die Abwasserwärmerückgewinnung, große Photovoltaikanlagen und eine Wasserstoffanlage zur saisonalen Energiespeicherung.

Methodische Vorgehensweise

Zu Beginn werden die Anforderungen an ein klimaneutrales Gebäude in eine Systemspezifikation überführt. In einer Simulationsstudie sollen geeignete und umsetzbare technische Lösungen zur Realisierung eines klimaneutralen Wohnquartiers analysiert werden. 

Spezielle Modellierungswerkzeuge werden eingesetzt, um den Betrieb verschiedener nachhaltiger Technologielösungen und deren Auswirkungen auf die gebaute Umwelt zu untersuchen: IDA ICE für die Simulation des Energieverhaltens von Gebäuden, Homer Pro für die optimale Dimensionierung von erneuerbaren Energiesystemen mit Wasserstoffspeichern unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit.

Modelle von Gebäuden im Wohnviertel werden auf der Grundlage von Gebäudedaten, Messdaten und aus früheren Forschungen formuliert. Weiterführend werden auf Basis der Erkenntnisse die Detailplanungen umgesetzt und folgend die Umsetzungsphase mit dem Bau des klimaneutralen Gebäudes.

Erwartete Ergebnisse

Zu den wichtigsten Ergebnissen der Simulationsmodelle gehören 

• Energiebilanzen, 
• gelieferte Energie durch Energieträger und -quellen, 
• thermischer Komfort, 
• Kosten der Systeme,
• Energiekosten
• Produktlebenszykluskosten

In Bezug auf die Umsetzungsphase der Holzaktivierung 

• Ergebnisse zur vereinfachten Vorfertigung und deren Einbau,
• Monitoringdaten im Betrieb

Projektleitung

Fachhochschule Salzburg GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Gemeinnützige Salzburger Wohnbaugesellschaft m.b.H.
• Salzburger Institut für Raumordnung und Wohnen GmbH
• Schwarzenbacher Struber Architekten ZT GmbH
• Novapecc GmbH
• Energy consulting business GmbH ECB
• Bauphysik-Team Zwittlinger & Staffl Engineering OG
• ConLignum ZT GmbH - Koppelhuber/Burgschwaiger
• TB Stampfer GmbH

FH-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Markus Leeb
Markt 136a
A-5431 Kuchl

Tel.: +43 50-2211-2703
E-mail: markus.leeb@fh-salzburg.ac.at
Web: www.fh-salzburg.ac.at