Erneuerbare Energien für nachhaltige Städte und Gemeinden
Die Urbanisierung hat in den letzten 20 Jahren dramatisch zugenommen: Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in Städten. Besonders in den sogenannten Entwicklungsländern geht dieser Wandel von einer überwiegend auf dem Land lebenden Bevölkerung hin zu einer schnell wachsenden Stadtbevölkerung rasant vonstatten. 80 % der Bevölkerung in Entwicklungsländern leben in Städten und sind für 2/3 der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich.
Und das Bevölkerungswachstum stoppt nicht, im Gegenteil. Neue Städte, Stadtrandgebiete und Quartiere entstehen jetzt und in Zukunft, um die landflüchtenden Neuankömmlinge aufzunehmen. Um die energetische Versorgung dieser, aller, Menschen zu sichern und die CO2-Emissionen zu minimieren, müssen wir nicht nur von fossilen auf erneuerbare Energieträger umsteigen, sondern auch nachhaltige und flexible Gebäude- und Quartiersmodelle fördern, die ihre Energie selbst erzeugen können und eine nachhaltig gute Lebensqualität vermitteln.
Energiefreundliche Wohnquartiere - Lokale Energieversorgung im Quartier
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Erneuerbare Energien machen uns resilienter gegenüber klimatischen und geopolitischen Einflüssen. PV-Paneele, Windturbinen und geothermische Systeme spielen hier eine große Rolle. Aber auch die Ausrichtung und Optimierung von Gebäuden im Hinblick auf die Sonneneinstrahlung: Architektur muss sich in Zukunft stärker nach den klimatischen Anforderungen richten und beispielsweise die solare Energiegewinnung durch Ausweisung von Flächen und die richtige Gebäudeausrichtung berücksichtigen.
Auch gilt es, dafür zu sorgen, dass der Kühlbedarf von Gebäuden möglichst gering ist. Dies lässt sich durch den Fensteranteil, die Größe und Anordnung der Fenster, durch Verschattungsmöglichkeiten wie Rollos sowie wieder durch die Ausrichtung der Gebäude erreichen. Für ein besseres Stadtklima sorgen entsprechende Begrünung und Wasserspeicher. Um unabhängig von fossilen Energien zu werden, ist auch ein besonderes Augenmerk auf die Elektrifizierung von Gebäudesystemen (für Heizung, Kühlung und Belüftung) und die Speicherung und Verwaltung von Energie vor Ort mittels thermischer und elektrischer Speicher und Energiemanagementsysteme zu richten.
Wir müssen also über Energielösungen für die urbane Zukunft nachdenken, bei denen Häuser und Stadtviertel so konzipiert sind, dass sie ihren Energiebedarf gering halten und möglichst selbst decken. Wie erreichen wir das?
Wenn Stadtviertel ihre Energie durch PV-Anlagen oder Geothermie selbst erzeugen und speichern, machen sie sich größtenteils unabhängig vom öffentlichen Netz. Erzeugen die Quartiere sogar einen jährlichen Überschuss an erneuerbaren Energien und Netto-Null-Treibhausgasemissionen, haben sie eine positive Energiebilanz. Dies ist erreichbar, indem Energie selbst erzeugt und vor allem sehr effizient genutzt wird, und indem wir flexible Systeme zur Nutzung und Speicherung integrieren und Überschussenergie dynamisch in regionale Energiesysteme einbinden.
So ist auch der Handel mit vor Ort erzeugter Energie möglich: Gespeicherte Energie wird bei hoher Nachfrage an das Netz verkauft und überschüssige Energie bei geringer öffentlicher Nachfrage lokal gespeichert.
Dies ist jedoch nur der erste Schritt. Neben der Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen gilt es vor allem, durch den Einsatz von Passivhaustechniken bei Heizung, Kühlung und Lüftung massiv Energie einzusparen.
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Windräder, Solar- und Erdwärmekollektoren – und wo bleibt das Design?
Aus architektonischer und gestalterischer Sicht stellt sich jedoch die Frage, wie solche Alternativen ästhetisch, emotional und funktional in unsere Städte integriert werden können, ohne dass sie als reine Nutztechnologien angesehen werden. Das Design bildet dabei den Schlüssel zum Erfolg.
Einem Architekten, der ein Design entwickelt, geht es darum, innovative Energieeffizienzstrategien - die Kombination von Wind-, Solar- und geothermischen Energiequellen – vom ersten Moment der Konzeptionierung eines Projekts einzubeziehen, ohne dass die Qualität des Designs darunter leidet oder zusätzliche Kosten für die Bauherren oder die Bürger entstehen.
Integration der Technik ins Design – form follows function
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In Wohnvierteln gilt es zunächst, auf eine optimale Anordnung der Wohngebäude und Freiflächen für die Solarstromerzeugung auf den Dächern zu achten. Außerdem dürfen Architekten beim Entwurf der Gebäude deren bauphysikalische Energieeffizienz nicht vernachlässigen. Bei der Planung von Gebäuden ist es zudem sinnvoll, den jahreszeitlichen Verlauf der Sonne zu berücksichtigen, um die Sonnenwärme im Winter zu maximieren und im Sommer zu reduzieren. Noch bevor der erste Entwurf erfolgt, sollten die Potenziale für lokale, standortspezifische Erneuerbare Energien geklärt sein, möglichst mittels einer Machbarkeitsstudie.
Energieeinsparungen im gesamten Quartier können mit einer durchdachten Gestaltung von Straßen und Freiflächen erzielt werden: So empfiehlt es sich beispielsweise, die Nachmittagsbrise durch Schaffung von Windtrassen zu maximieren, sowie Bäume zur Beschattung und Kühlung einzuplanen.
Zur Energiegewinnung für Quartiere spielen auch Freiflächen und Straßen eine wichtige Rolle. Öffentliche Flächen können für Geothermie genutzt werden, beispielsweise durch Kollektoren, die sich unter einem Spielrasen befinden. Unsichtbar sammeln sie so Erdwärme, die zum Heizen und Kühlen verwendet werden kann. Dank steuerlicher Anreize und Förderprogramme ist auch Geothermie für Bauverantwortliche zusätzlich attraktiv.
Noch nicht sehr verbreitet, aber technisch machbar, sind Solarböden in Fußgängerzonen sowie Solarfassaden. Diese bestechen auch durch ihr besonderes Design. In Lichtmasten integrierte PV-Paneele sowie die Verlegung von Stromkabeln in Stahlrohren, die als Stadtmobiliar verwendet werden könnten, sind weitere Möglichkeiten, die Technik zur Nutzung erneuerbarer Energien auch zu einem Design Faktor im Stadtbild zu machen.
Natur und Technik Hand in Hand
Innerstädtische Flächen für Energiekollektoren, wie Wiesen und Parks, sollten nicht abgeriegelt, sondern stattdessen für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. So können sie als öffentliche Bereiche und Parks genutzt werden, in denen die Kollektoren als skulpturale, schöne und multifunktionale Designobjekte dienen.
Durch die Erzeugung erneuerbarer Energie im Stadtviertel auf gemeinschaftlich genutzten Freiflächen, Wiesen, Straßen und Dächern nutzen wir diese Orte nicht mehr nur für bisherige Zwecke, sondern lassen sie zudem einen großen Beitrag zur Erhaltung und Schonung unserer Umwelt leisten.
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Planerisches Umdenken ist erforderlich
Intelligentes Design bringt erneuerbare Energien auch im Stadtraum voran – das ist die große Herausforderung und Verantwortung, der Architekten, Stadt- und Landschaftsplaner heute gegenüberstehen. Um die Potenziale der erneuerbaren Energien vor Ort jeweils optimal auszuschöpfen, ist eine enge Zusammenarbeit mit Energieplanern in Bezug auf die Quellenausschöpfung nötig und absolut sinnvoll. Hierbei gilt es auch, ein Umdenken bei der Planung zu fördern: Denn die Machbarkeits- bzw. Vorstudien zur Quellenplanung sollten schon vor der eigentlichen architektonischen Gebäudeplanung stattfinden – sozusagen in der Leistungsphase 0. Nur dann ist gewährleistet, dass Potenziale und Anforderungen an das Quartier frühzeitig erkannt und diesen dann planerisch entsprochen werden können.