Großer Forschungsbedarf zu Gebäuden

Den Klimazielen entsprechend müssen Gebäude bis 2045 klimaneutral über den gesamten Lebenszyklus von Errichtung, Betrieb und Rückbau sein. Da etwa 85 Prozent des Primärenergieverbrauchs des gesamten Gebäudesektors für die Bereitstellung von Raumwärme und Trinkwarmwasser benötigt wird, muss insbesondere der Wärmebedarf insgesamt reduziert und komplett auf eine erneuerbare Versorgung umgestellt werden. Effizienzmaßnahmen, Sektorenkopplung und eine verbesserte Integration erneuerbarer Energien in die Energiemanagementsysteme von Gebäuden müssen daher parallel angegangen werden. Dem netzdienlichen Betrieb und dem Zusammenspiel von Gebäuden, erneuerbarer Wärme- und Kältebereitstellung, Wärme- beziehungsweise Kältenetzen, thermischen Speichern und Quartieren kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu.

Förderfähige Forschungsinhalte zu Gebäuden

Erforscht werden sollen Konzepte, wie die bei Neubau und Modernisierung benötigte graue Energie minimiert werden kann, etwa indem die Materialien erfasst und für die Betriebs- und Rückbauphase digital verfügbar gemacht werden.

Bei der Entwicklung von Bau- und Dämmmaterialien werden auch Herstellung, Verarbeitung, Montage und Recycling betrachtet.

Dabei werden Lösungen bevorzugt, die einen geringen Einsatz grauer Energie, geringe graue Emissionen und eine effiziente Produktion und Installation mit Langlebigkeit und guter Rückbau- sowie Nachnutzbarkeit verbinden. Es sind Einflussgrößen wie Materialverfügbarkeit, Herstellungskosten sowie die Nutzung lokaler Ressourcen und Umweltverträglichkeit zu berücksichtigen.

Durch den Klimawandel spielt auch für Deutschland die sommerliche Gebäudetemperierung durch Wärmeschutzmaßnahmen und Kühlung eine immer größere Rolle. Hier sind aktive und passive Maßnahmen standortangepasst und in Kombination (gegebenenfalls mit Kältespeichern und -netzen) zu untersuchen, auch Aspekte wie Tageslichtlenkung oder Maßnahmen der Klimaanpassung (etwa Gebäudebegrünung) bilden dabei wichtige Bausteine.

Weitere relevante Forschungsthemen zu Gebäuden

Im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung sind kostengünstige, hocheffiziente und klimaneutrale Systeme mit herstellerunabhängigen, standardisierten Anschlüssen zu entwickeln. Standardisierte digitale Schnittstellen ermöglichen einfache Installation und Wartung und sichern Resilienz und langfristige Verfügbarkeit. Sowohl bei Neuentwicklungen als auch beim Einsatz kommerzieller Komponenten soll dabei eine optimale Systemintegration aller verwendeten Technologien erreicht sowie die Gesamteffizienz des Systems Gebäude gesteigert werden.

Innovative Konzepte zur Betriebsführung durch dynamische Betriebssteuerung, prädiktive Regelung und Wartung sowie die Kopplung von Messung und Simulation sollen weiterentwickelt werden. Diese werden ergänzt durch wissenschaftliches und ökonomisches Monitoring inklusive Nutzung der Messdaten für Betriebsoptimierungen. Bei der Auslegung der Systeme ist die Speicherung und Lastverschiebung auf verschiedenen Zeitskalen (tageszeitlich bis saisonal) zur optimalen Nutzung regenerativen Stroms sowie aller wirtschaftlich verfügbaren Wärmequellen wie beispielsweise Umweltwärme, Geothermie, Solarthermie sowie unvermeidbare Abwärme zu implementieren. Energiemanagementsysteme auf Gebäudeebene bilden dabei eine wichtige lokale Ebene für die netzdienliche und netzreaktive Stromnutzung, indem lokale Produktion und Verbrauch (Strom, Wärme, Elektromobilität) koordiniert werden.

Der Ergebnistransfer wird unterstützt, indem auch sozioökonomische Fragestellungen wie die Kostenverteilung bei notwendigen Modernisierungsmaßnahmen, innovative Flächennutzungskonzepte oder Anpassungsmöglichkeiten an den demografischen Wandel berücksichtigt werden. Dabei ist die Perspektive der künftigen Nutzenden, Betreibenden und Konzeptionierenden der neuen Technologien bereits bei der Technologieentwicklung zu berücksichtigen. Durch Demonstrationsprojekte sollen alle betroffenen Stakeholder (zum Beispiel Eigentümerinnen und Eigentümer, Mietende, Bauträger, Wohnungswirtschaft, -verwaltungen, Handwerk, Planende, Kommunen und Stadtwerke) überdies Erfahrung mit den neuen Technologien gewinnen.

Geförderte Projekte sollen lokale Energiequellen effizient und systemdienlich nutzen und gleichzeitig so angelegt sein, dass die Grundkonzepte leicht auf abweichende Umgebungsbedingungen übertragbar sind. Sie sollen die Umsetzung von Forschungsergebnissen beschleunigen und mögliche Hemmnisse identifizieren. Als Teil des Hemmnisabbaus wird auch die Wirkung rechtlicher Rahmenbedingungen und wirtschaftlicher Konzepte beziehungsweise Geschäftsmodelle sowie innovative Methoden zur Unterstützung von Planungs- und Investitionsentscheidungen in den Blick genommen. Der Fokus liegt dabei auf der bestandswahrenden Transformation bestehender Gebäude.