Wie smarte Gebäude helfen, Klimaziele zu erreichen

Auf dem Weg zur Klimaneutralität nimmt der Gebäudesektor eine Schlüsselrolle ein. Wie Automation den Energieverbrauch von Immobilien rasch und kostengünstig senken kann, erklären Experten des Technologiekonzerns Siemens.

Mit 36 Prozent geht ein wesentlicher Teil der Treibhausgasemissionen innerhalb der Europäischen Union auf den Gebäudebestand zurück – wirksame Klimapolitik muss also auch hier ansetzen. Genau dies tut das Gebäudeenergiegesetz (GEG) mit seinen Regeln zum klimafreundlichen Heizen und Kühlen. Es schreibt unter anderem den Einsatz von mindestens 65 Prozent erneuerbarer Energie für Wohn- und Gewerbeimmobilien gleichermaßen vor. Eine besondere Auflage trifft allerdings speziell Nicht-Wohngebäude wie Bürohäuser, Produktionsgebäude, Krankenhäuser oder Labore: die Pflicht zur Gebäudeautomation.

Diese Vorschrift greift, sobald die Nennleistung einer Heizungs- oder Klimaanlage mehr als 290 Kilowatt beträgt. Anlagen zum Erwärmen, Kühlen oder Belüften eines Gebäudes müssen dann vernetzt und zentral gesteuert sein. Eine digitale Überwachung soll zudem sicherstellen, dass Energieverbrauch, Effizienz der Anlage sowie Hinweise auf Optimierungsmöglichkeiten jederzeit abrufbar sind. Bis spätestens Ende 2024 müssen auch Bestandsgebäude diese Anforderungen erfüllen, sonst drohen Bußgelder. Doch nicht nur deshalb sind Unternehmen gut beraten, das Thema zügig anzugehen.

Denn durch zentrale Steuerung und Überwachung sinken nicht nur Emissionen, sondern auch Energiekosten, erklärt Axel Schlarb, Spezialist für Gebäudeautomation beim Technologiekonzern Siemens. „Wird nur die Wärme und Kälte erzeugt, die in den Räumen tatsächlich gebraucht wird, bringt das Einsparungen von 20 bis 25 Prozent“, sagt der Experte. Die dafür notwendigen Investitionen sind aus seiner Sicht überschaubar.

Gebäudeautomation zahlt sich rasch aus

Tatsächlich braucht der vom GEG geforderte Automatisierungsgrad B, wie der entsprechende Stand der Gebäudetechnik im Fachjargon heißt, außer der zentralen Vernetzung der Anlagen an sich einfache Sensoren wie Präsenzmelder oder CO2-Messgeräte, um die Belegung von Räumen zu erkennen. „Die Kombination aus substanzieller Einsparung und geringer Investition machen die Gebäudeautomation in vielen Fällen zu einem sehr wirtschaftlichen Schritt“, sagt Schlarb. Die Kosteneinsparungen überstiegen oft schon nach zwei Jahren die Investitionssumme.

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Unternehmen, Ingenieuren und Fachplanern empfehlen die Siemens-Experten allerdings, über die gesetzlichen Mindestanforderungen hinaus zu gehen und gleich auf den höchsten Automationsgrad A und ein System zur Überwachung der Effizienz zu setzen. Zu moderaten Mehrkosten beherrscht die Technik auf diesem Level auch die selbstständige Optimierung des Energieverbrauchs, indem sie beispielsweise den Verbrauch prognostiziert und Spitzenlasten vermeidet. Mit modernen Analysemethoden lassen sich Schwachstellen im laufenden Betrieb aufdecken, wenn sich etwa durch Verschleiß ein Heizungsventil nicht mehr bewegt oder eine Luftklappe nicht mehr schließt.

„Wenn aufgrund einer Fehlfunktion der Energieverbrauch steigt, erkennen wir das in Echtzeit und können gemeinsam mit dem Kunden schnell gegensteuern“, erklärt Schlarb. „Performance Observer“ heißt die umfassende digitale Lösung aus dem Portfolio des Desigo-Automationssystems, die Siemens seinen Kunden dafür anbietet. Auf Siemens-Komponenten beschränkt sind diese dabei keineswegs: Die Lösung nutzt marktübliche offene Kommunikationsschnittstellen, über die auch Produkte anderer Anbieter verfügen.

Schwankungen des Strompreises nutzen

Doch nicht nur die Verbrauchseite lässt sich durch Automation und Digitalisierung optimieren, sondern auch die Erzeugung von Wärme oder Kälte. Christoph Falk, Experte für Energiemanagement bei Siemens, beschreibt den typischen Aufbau einer Heizungsanlage, die erneuerbare Energie nutzt: „Wir kombinieren beispielsweise mehrere Wärmepumpen mit Photovoltaik-Anlagen zur Stromerzeugung und Pufferspeichern, die nicht sofort benötigte Wärme aufnehmen können.“ Er empfiehlt, all diese Komponenten mit einer passenden Lösung zur automatisierten Steuerung zu verbinden.

So lassen sich dem Experten zufolge Einspareffekte auch unter herausfordernden Bedingungen realisieren, etwa beim Heizen der Produktionshalle eines Industrieunternehmens. Das gelingt, indem Siemens Schwankungen des Strompreises im Tagesverlauf zum Vorteil seiner Kunden nutzt. „Basierend auf Marktpreis-Prognosen können unsere Systeme die Wärmepumpe dann laufen lassen, wenn der Strompreis niedrig ist. Die erzeugte Wärme wandert in den Pufferspeicher und wird später verbraucht“, erläutert Falk.

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Ob es sich auf Wärme-, Kälte- oder Lüftungsanlagen beschränkt oder auch das Energiemanagement umfasst – ein erfolgreiches Automationsprojekt bietet aus Sicht der Siemens-Experten großes Potenzial, CO2-Emissionen und zugleich Kosten beim Gebäudebetrieb einzusparen. In einer Hinsicht allerdings dämpft Schlarb die Erwartungen: Für eine erfolgreiche Dekarbonisierung genügt es seiner Einschätzung nach nicht, allein auf den Effekt solcher technischen Innovationen zu setzen.

Denn auch das Nutzerverhalten spielt eine Rolle. Schlarb: „Im Sommer werden zum Beispiel Rollos oft manuell geöffnet, weil die Sonne so schön scheint. Später muss viel Energie aufgewendet werden, um die aufgeheizten Räume wieder zu kühlen.“ Wer es ernst meine mit dem Ziel der CO2-Neutralität, müsse also auf dem Weg dahin auch die Menschen im Gebäude mitnehmen. Schließlich verhalte es sich mit smarten Gebäuden wie mit Drei-Liter-Autos: Der Normverbrauch lässt sich nur erreichen, wenn die Nutzer nicht zu oft Vollgas geben. Durch Automatisierung und Digitalisierung, gepaart mit kleinen Verhaltensänderungen, kann die Erreichung der Klimaziele gelingen.