Neues Rathaus im Stühlinger in Freiburg als europaweit größtes Nullenergiegebäude geplant und umgesetzt - Messungen von Fraunhofer ISE belegen: Ehrgeiziges Konzept funktioniert

Freiburgs Rathaus im Stühlinger, das am 21. November 2017 mit höchsten energetischen Zielen den Betrieb aufnahm, hält, was es verspricht. Es wurde als Netto-Nullenergiegebäude geplant und gebaut. Nun belegen Messungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE: Das enorm ehrgeizige Konzept funktioniert tatsächlich.

Nach seiner Fertigstellung vor vier Jahren hat ein Fraunhofer-Team das Gebäude in den ersten Betriebsjahren detailliert vermessen und analysiert. Inzwischen liegt dessen Fazit vor – und es ist rundum positiv: Die Zielwerte aus der Planung und die tatsächlichen Verbrauchsdaten im RIS stimmen weitgehend überein. Gebäude und Anlagentechnik sind hocheffizient, der Energieverbrauch zur Gebäudekonditionierung (Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Trinkwassererwärmung, was dem Primärenergiebedarf entspricht) wird vollständig durch lokale Nutzung erneuerbarer Energien gedeckt.

Das Ziel „Nullenergiegebäude“ ist damit erreicht. Ein Nullenergiegebäude ist ein Gebäude, das primärenergetisch bilanziert im Verlauf eines Jahres so viel Energie selbst generiert wie es benötigt. Nach derzeitigem Kenntnisstand hat Freiburg mit seinem neuen Verwaltungszentrum damit das europaweit größte Verwaltungsgebäude (22.000 Quadratmeter Nutzfläche) als Nullenergiegebäude umgesetzt.

Baubürgermeister Martin Haag freut sich über die nun vorliegende Bestätigung: „Wir haben mit unserem Rathaus im Stühlinger tatsächlich erreicht, woran sich in dieser Größenordnung zuvor niemand gewagt hat. Wir haben ein zukunftsorientiertes Energiekonzept mit innovativer, aber schlanker Gebäudetechnik realisiert, bei hohen Anforderungen an den Komfort für die Bürgerschaft wie für unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Und sehr ansehnlich ist das Bauwerk obendrein.“

Das RIS ist der erste von drei geplanten Bauabschnitten für ein Projekt, bei dem die Stadt Freiburg verschiedene Dienststellen, die zuvor in 16 Standorten über die Stadt verteilt waren bzw. noch sind, im Rahmen einer Verwaltungskonzentration an einem Standort bündeln will. Im Sommer 2017 zogen 840 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in das Gebäude ein, im November folgten die Öffnung des Bürgerservicezentrums und damit der Publikumsverkehr.

Als Bemessungsgrundlage für die Primärenergiebilanz dient laut Fraunhofer ISE die Energieeinsparverordnung (EnEV), die zum Zeitpunkt der Gebäudeerrichtung gültig war. Sie definiert den zu berechnenden Energiebedarf für Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Kühlung und Trinkwassererwärmung. Nutzungsabhängiger Bedarf, etwa für Arbeitsgeräte, EDV oder die Kantine, wird beim Bilanzieren nicht berücksichtigt.

Will man bei großen Gebäuden eine ausgeglichene Primärenergiebilanz durch Energiegewinnung am Gebäude erreichen, stehen Bauherrin und Ingenieure vor einer großen Herausforderung: Je mehr Geschosse es gibt, desto stärker wächst die Nutzfläche im Gebäude und damit der Energiebedarf. Die Gesamtfläche auf Dach und Fassaden, die zur Energiegewinnung zur Verfügung steht, nimmt dagegen nur moderat zu. Das Rathaus im Stühlinger begegnet dieser Fragestellung, indem es nahezu die gesamte Gebäudehülle zur Energiegewinnung nutzt. In die Fassade integrierte Photovoltaik dient der aktiven Energiegewinnung, ergänzt durch photovoltaisch-thermische Kombi-Kollektoren und einen Gas-Kessel.

Die Wärmeversorgung basiert auf einem Niedertemperatur-Konzept. Dabei kommen grundwasser-gekoppelte Wärmepumpen zum Einsatz. Heizung und Kühlung erfolgen über Flächensysteme, d.h. Betonkernaktivierung in Kombination mit Deckensegeln. Die Kühlung wird nahezu vollständig mit Umweltenergie über einen Grundwasserbrunnen realisiert. Die Deckung von Hochtemperatur-Wärme zur Trinkwassererwärmung – für Kantine und sanitäre Anlagen – erfolgt über einen solarthermisch unterstützten Gaskessel.

Das Fraunhofer ISE hat das Gebäude mit einem Forschungsprojekt jahrelang intensiv begleitet, von der Planungsphase über die Umsetzung bis hin zu den ersten Betriebsjahren. Das minutiöse Monitoring ergibt nun ein positives Ergebnis: die meisten ermittelten Kennzahlen stimmen mit den Zielwerten der Planung überein. Das ist bei neuen Gebäuden mit komplexer Anlagentechnik beileibe keine Selbstverständlichkeit. Doch das Fraunhofer-Team fand auch zwei Haare in der Suppe: So sind bei der Heizwärme die Verbrauchswerte zwar niedrig, bieten aber noch mehr Optimierungspotenzial. Auch die Beiträge aus der solarthermischen Anlage liegen noch unter den Erwartungen. In den ersten Betriebsjahren 2018 und 2019 hat das RIS innerhalb der anhand der EnEV definierten Bilanzgrenze knapp 5 Prozent mehr Primärenergie verbraucht als lokal erzeugt. Aus diesen Erfahrungen lassen sich Schlüsse zur weiteren Optimierung des RIS ziehen.

Peter Engelmann, Gruppenleiter Gebäudesystemtechnik am Fraunhofer ISE, betont: „Dennoch ist das Ergebnis als großer Erfolg zu werten, denn das Rathaus im Stühlinger stellt eindrucksvoll unter Beweis, dass ein Gebäude dieser Größenordnung die Anforderungen an Klimaneutralität erfüllen kann.“

Das Forschungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist mit mehr als 1200 Mitarbeitenden das größte europäische Solarforschungsinstitut. Im Rahmen der Forschungsschwerpunkte Energieeffizienz, Energiegewinnung, Energieverteilung und Energiespeicherung schafft es technische Voraussetzungen für eine effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung. Hierzu entwickelt das Institut Materialien, Komponenten, Systeme und Verfahren in insgesamt fünf Geschäftsfeldern. Eine Besonderheit des Fraunhofer ISE ist seine hervorragende technische Infrastruktur, die sich derzeit in acht Laborzentren und vier produktionsnahe Technologie-Evaluationszentren gliedert. Darüber hinaus verfügt das Institut über mehrere akkreditierte Testzentren. Das Institut ist Mitglied der Fraunhofer-Gesellschaft, der größten Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa.
www.ise.fraunhofer.de.