Runter mit den grauen Bauemissionen

Klimaschutz heißt, CO2-Emissionen reduzieren, so schnell und so umfassend wie möglich. Der Gebäudesektor ist einer der größten CO2-Emittenten. Neben dem Energiebedarf für Heizen, Wärmen, Kühlen spielt ein weiterer Faktor eine zentrale Rolle: Bereits für die ­Errichtung von Bauwerken werden große Mengen an Energie benötigt, wenn Baumaterialien hergestellt, transportiert und entsorgt werden. Die durch die Herstellung emittierten, so ­genannten grauen Emissionen, müssen in den Blick – wenn die Fortschritte hinsichtlich der Energieeffizienz von Gebäuden nicht untergraben werden sollen.

Text: Christine Lemaitre, Pia Hettinger

Abb.1: Mit zunehmender Energieeffizienz und Ausbau erneuerbarer Energien geht der Anteil betriebsbedingter Emissionen (blau) zurück und die grauen Emissionen (grau) rücken in den Fokus
Grafik: DGNB e.V.

Abb.1: Mit zunehmender Energieeffizienz und Ausbau erneuerbarer Energien geht der Anteil betriebsbedingter Emissionen (blau) zurück und die grauen Emissionen (grau) rücken in den Fokus
Grafik: DGNB e.V.

Es ist nicht schwer, den menschengemachten Klimawandel zu verstehen. Kohlenstoffdioxid entsteht überall dort, wo gebundener Kohlenstoff frei wird und in die Atmosphäre übergeht. Wenn wir also fossile Energieträger wie Öl, Gas, Kohle oder auch erneuerbare Energieträger wie Holz verbrennen, um es warm zu haben oder um einen Stahlträger für das Recycling zu schmelzen. Bei der Verbrennung von Heizöl entstehen 315 Gramm CO₂ pro Kilowattstunde, bei Erdgas sind es 247. Erneuerbare Energien wie Holz stehen besser da. Denn es entsteht nur so viel CO₂ wie im Laufe des Wachstums eines Baums aus der Atmosphäre aufgenommen wurde [1].

Der Gebäudebestand verbraucht heute immer noch große Mengen an nicht erneuerbarer Energie – zu viel, wenn man auf das noch verbleibende CO2-Budget für den Gebäudesektor blickt. Deshalb gilt es, das Ziel der Klimaneutralität oder Klimapositivität für Gebäude festzulegen. Das sind Bauwerke, die nicht nur ohne fossile Energieträger auskommen, sondern selbst zum Kraftwerk durch Produktion erneuerbare Energien werden. Indem sie am eigenen Standort so viel erneuerbare Energie aus Sonnenlicht, Biomasse oder durch Geothermie generieren, dass der Eigenbedarf gedeckt und überschüssige Energie ans Stromnetz übergeben werden kann. Wenn über ein Jahr hin eine negative CO2-Bilanz entsteht, ist ein Gebäude laut der Definition der DGNB klimapositiv [2]. Damit fördert die DGNB den Gedanken, die Energiewende an die Häuser zu holen und nicht auf einen vollständig erneuerbaren Strommix zu warten.

Abb.2: Eine klimaschonende Bauweise (linke Hälfte) ist ein gro­ßer Hebel zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Je geringer die grauen Emissionen ausfallen, desto schneller sind diese über einen klimapositiven Betrieb (rechte Hälfte) rückwirkend ausgeglichen und das Gebäude ist über den Lebenszyklus klimapositiv
Grafik: DGNB e.V.

Abb.2: Eine klimaschonende Bauweise (linke Hälfte) ist ein gro­ßer Hebel zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Je geringer die grauen Emissionen ausfallen, desto schneller sind diese über einen klimapositiven Betrieb (rechte Hälfte) rückwirkend ausgeglichen und das Gebäude ist über den Lebenszyklus klimapositiv
Grafik: DGNB e.V.

Lebenszyklus- und Systemdenken gefragt

Beim energetischen Standard von Neubauten wurden durch staatliche Förderungen in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte erzielt. Heißt das im Umkehrschluss, dass ich im Sinne des Klimaschutzes handle, wenn ich ein im Betrieb klimapositives Haus baue? So einfach ist es nicht. Denn was dabei außer Acht bleibt, sind die Energieaufwände, die bei den eingesetzten Baumaterialien anfallen. Die damit verbundenen grauen Emissio­nen werden bis heute im Gebäudeenergiegesetz nicht adressiert. Ins Blickfeld rücken sie, wenn Gebäude in ihrem gesamten Lebenszyklus betrachtet werden, wie es im nachhaltigen Bauen im Sinne der DGNB Standard ist. Gemeint ist der Energiebedarf für die Herstellung von Baumaterialien, von der Rohstoffbereitstellung und -veredelung über die Nutzungsphase bis hin zur Entsorgung.

Klimapositiv über den Lebenszyklus

Werden die grauen Emissionen mit in die CO2-Bilanz eines Gebäudes einbezogen, ergibt sich eine andere Definition der Klimaneutralität. Über den gesamten Lebenszyklus klimapositiv ist ein Gebäude erst dann, wenn auch die grauen Emissionen rückwirkend über einen klimapositiven Betrieb ausgeglichen sind (Abb. 2). Erst ab diesem Zeitpunkt fällt ein Gebäude aus dem „CO2-Emittent-Radar“.

Abb.7: CO2-Emissionen von Gebäuden mit unterschiedlichen energetischen Standards im Zeitverlauf
Grafik: DGNB e.V.

Abb.7: CO2-Emissionen von Gebäuden mit unterschiedlichen energetischen Standards im Zeitverlauf
Grafik: DGNB e.V.

Eine beachtenswerte Ressource: die Zeit

Eine Studie der DGNB zeigt, dass bei zertifizierten Gebäuden der letzten zehn Jahre bereits ein Drittel der CO2-Emissionen in der Errichtung entstehen. Die weiteren zwei Drittel entstehen im Betrieb über 50 Jahre. Anders ausgedrückt: Beim konventionellen Neubau wird heute pro Quadratmeter immer noch eine halbe Tonne CO2 an grauen Emissionen ausgestoßen. Ein Gebäude mit normalem energetischem Standard braucht 17 Jahre in der Nutzung, um diese Menge im Betrieb zu emittieren [3].

Diese Ausführung ist drastisch, wenn die Zeit als die kostbare Ressource gesehen wird, die sie beim Klimaschutz tatsächlich ist. Die Wissenschaftler:innen, die jährlich den Weltklimabericht zum Stand des Klimawandels veröffentlichen, sprachen 2022 von einem Zeitfenster von zehn Jahren. Das bedeutet, nicht 2050, nicht 2045, sondern bis 2032 muss die Welt klimaneutral sein, damit das 1,5-Grad-Ziel erreicht werden kann. Dass daraus in Kreisen aktivistischer Bauschaffender radikale Schlussfolgerungen wie „am besten gar nicht mehr bauen“ folgen, ist nicht verwunderlich. Diese Aussage ist zwar pauschal und lässt keinen Handlungsspielraum. Aber sie ist ein guter Ausgangspunkt für eine klimaschutzorientierte Haltung. Denn es ist klar, dass auch weiterhin gebaut, aber eben umgebaut werden muss. Und das mit dem richtigen Maß im Sinne der Suffizienz: einfacher und mit weniger Ressourcenaufwendungen als es heute noch üblich ist.

Die Debatte um graue Emissionen wird in der Breite stark im Vergleich von Baustoffen und deren CO2-Fußabdruck in der Herstellung geführt. Abb. 3 zeigt, welche Baustoffe in der Branche den größten Anteil am CO2-Ausstoß haben. Diese Zahlen geben Orientierung, sollten aber nicht zu pauschalen Lösungen wie beispielsweise „Holz als Klimaretter und Beton als Klimakiller“ verleiten lassen.

Diese ideologischen Debatten greifen zu kurz und helfen Planenden in ihren konkreten Bauprojekten nicht weiter. Bauen ist vielschichtig und komplex. Aktuell werden der Erde 74 % mehr Ressourcen entnommen, als die Ökosysteme des Planeten regenerieren können. Dass die Lösung auf ein komplexes System nicht im Austausch des einen durch einen anderen Baustoff liegen kann, ist selbstredend.

Abb. 3: Treibhausgasemissionen bei Baumaterialien im Hochbau in Mio. Tonnen CO₂-Äquivalente [4]
Grafik: DGNB e.V.

Abb. 3: Treibhausgasemissionen bei Baumaterialien im Hochbau in Mio. Tonnen CO₂-Äquivalente [4]
Grafik: DGNB e.V.

Graue Emissionen reduzieren heißt: Besser und (mit) weniger bauen

Um graue Emissionen in Bauprodukten systematisch zu reduzieren, hilft die Ökobilanzierung als Methode: Damit werden Umweltwirkungen, wie etwa das Treibhauspotenzial, plan- und optimierbar. Sämtliche mit dem Gebäude verbundenen CO2-Emissionen können damit erfasst und sichtbar gemacht werden. Grundlage für die Bilanzierung sind Daten der Energieverbräuche und der Baumaterialien. Produkthersteller stellen diese in Umweltproduktdeklarationen (EPDs) zur Verfügung, die auf Datenbanken wie der Ökobaudat, die offizielle Datenbasis des Bauministeriums oder dem DGNB Navigator verfügbar sind. Im Zertifizierungssystem der DGNB zur Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden ist die Ökobilanzierung seit Beginn der Systementwicklung im Jahr 2007 verankert. Im aktuellen Koalitionsvertrag der rot-grünen Regierung wurde sie erstmals als Instrument benannt. Die europäische Union fordert ihre Verwendung im Rahmen der Vorgaben des EU Green Deals und der EU-Taxonomie für Immobilien.

Abb. 8: In Hierarchien planen bedeutet, die produktbezogenen Nutzungsdauern zu beachten und eine sortenreine Trennung sicherzustellen [6]
Grafik: DGNB e.V.

Abb. 8: In Hierarchien planen bedeutet, die produktbezogenen Nutzungsdauern zu beachten und eine sortenreine Trennung sicherzustellen [6]
Grafik: DGNB e.V.

Emissionsquellen identifizieren

Die Durchführung von Ökobilanzen im Bausektor geben im individuellen Bauprojekt Auskunft darü­ber, wo die größten Hebel zur Reduktion grau­er Emissionen liegen. Die zunehmende Zahl an Studien zur Ökobilanzierung im Bausektor lässt bereits allgemeingültige Schlüsse hinsichtlich großer Emissionsquellen zu.

  • In einer Studie des UBA (Quelle: UBA Energie- aufwand Gebäudekonzepte) zu Mehrfamilien- häusern fallen 22 % der CO2-Emissionen bei      einem Stahlbeton-Massivbau im Plusener- giestandard auf die Technik zurück (siehe Abb. 4). Passive Maßnahmen sind ein zentraler Hebel.
  • Außenwände, Innenwände und Decken fallen stark ins Gewicht (siehe Abb. 4). Möglichkeiten zur Reduktion liegen nicht nur in der Wahl ener­giearmer Baustoffe, sondern in der Reduktion der Massen wie es beispielsweise Hohl- und Rippendecken statt Flachdecken mit sich bringen.
  • Die Lebenszyklusbetrachtung macht deutlich, dass graue Emissionen nicht nur in der Herstellung, sondern bei Austausch von Bauprodukten auch während der Nutzungsphase entstehen. In einer Studie der DGNB machen diese neben dem Rohbau einen großen Teil aus (s. Abb.5)

Für die individuelle Optimierung in Bauprojekten sollten Ökobilanzen bereits in den frühen Phasen eines Bauprojekts durchgeführt werden, um Optimierungspotenziale aufzudecken. So können beispielsweise verschiedene Wandaufbauten auf ihren CO2-Fußabdruck hin miteinander verglichen werden. Die Bilanzierung folgt einer einfachen Rechnung: Die Masse der benötigen Baustoffe wird mit den in den Umweltproduktdeklarationen angegebenen CO2-Werten multipliziert.

Abb. 4: CO2-Emissionen in der Herstellungsphase am Beispiel eines Mehrfamilienhauses mit 20 Wohneinheiten und 4,5 Vollgeschossen im Plusenergiestandard KfW 40 mit Wärmepumpe, PV-Anlage und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) [5]
Grafik: DGNB e.V.

Abb. 4: CO2-Emissionen in der Herstellungsphase am Beispiel eines Mehrfamilienhauses mit 20 Wohneinheiten und 4,5 Vollgeschossen im Plusenergiestandard KfW 40 mit Wärmepumpe, PV-Anlage und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) [5]
Grafik: DGNB e.V.

Bestandserhalt vor Neubau

Der Blick auf die größten Emissionsquellen ­bestätigt, was auch mit gesundem Menschen­verstand erkannt werden kann: Der Schlüssel für Klimaschutz liegt im Erhalt bestehender Bausub­stanz. Laut einer DGNB-Studie [3] können mit dem gleichen Aufwand an grauen Emissionen zehn neue Gebäude gebaut oder 23 bestehende Gebäude saniert werden. Dieser Ausführung liegt die Denkweise zugrunde, dass bei einer Komplettsanierung nur die CO2-Emissionen in die Bilanz eingehen, die mit den neu einzubringenden Bau­materialien verbunden sind. Die erhaltene Bausubstanz kann als „Guthaben“ bezeichnet werden (siehe Abb. 6).

Die Sanierung ist die Baumaßnahme, die dem Postulat „Gar nicht mehr bauen“ aus Klimaschutzperspektive widerspricht. Sie macht zugleich deutlich, dass für ein ganzheitlich gutes CO2-Ergebnis die grauen und betriebsbedingten Emissionen in der Planung gleichermaßen berücksichtigt werden müssen. Rund ein Viertel der schlechtesten Wohngebäude in Deutschland verbrauchen im Jahr 200 und mehr kWh/m² [4]. Wenn eine Sanierung dazu führt, dass Bestandsgebäude in die betriebliche Klimaneutralität geführt werden, sind materialgebundenen Aufwendungen sinnvoll eingesetzt (siehe Abb. 7). Aber auch hier gilt das Prinzip der Suffizienz.

Abb. 5: Treibhausgasemissionen von Gebäuden unterteilt nach Bauteilen für die Lebenszyklusphasen Herstellung, Nutzung, Entsorgung und Recyclingpotenzial [3].
Grafik: DGNB e.V.

Abb. 5: Treibhausgasemissionen von Gebäuden unterteilt nach Bauteilen für die Lebenszyklusphasen Herstellung, Nutzung, Entsorgung und Recyclingpotenzial [3].
Grafik: DGNB e.V.

Lange Nutzungsdauern und Kreislauffähigkeit

Die grauen Emissionen sind auch in der Instandhaltung nicht zu unterschätzen. Die einfache Regel lautet deshalb: Bauprodukte, Bauteile und Gebäude sollten für eine lange Nutzungsdauer ausgerichtet sein. Daraus lassen sich drei Punkte für eine ressourcenschonende und damit CO2-arme Planung ableiten:

Ein Gebäude ist kein starres Konstrukt, das einmal fertiggestellt und nach Jahrzehnten wieder abgerissen wird. Die Nutzungsdauern sind von Produkt zu Produkt unterschiedlich. Das Tragwerk wird im Grunde für die Ewigkeit gebaut, die Fassade sollte 50 Jahre und mehr überdauern und technische Systeme 20 Jahre (s. Abb.8). Bauelemente sollten also so verbaut werden, dass sie am Ende ihrer Nutzungszeit sortenrein entnommen und ausgetauscht werden können. Ein Beispiel ist die Trennung von Tragwerk und technischem System. Viel zu oft werden Häuser abgerissen, weil die TGA nicht mehr funktioniert. Beim Innenraum dagegen steht die Flexibilität und Umnutzbarkeit im Vordergrund. Es gilt die Prämisse: Weniger ist mehr.

Viel gesprochen wird heute über das Prinzip der Circular Economy bzw. das zirkuläre Bauen. Zurecht, denn wenn die Nutzungsdauer von Baustoffen am Ende der Gebäude-Lebenszeit verlängert werden, ist das pure Ersparnis von grauen Emissionen, die an anderer Stelle für die Herstellung des Produkts nötig wären. Das zirkuläre Bauen mit dem Fokus auf heutigen Stoffströmen, also dem Erhalt von Ressourcen und der aktiven Nutzung des Gebäudebestands als Rohstofflager, ist ein Schlüssel für die Reduktion grauer Emissionen. Hier können wir viel von früheren Baumeistern lernen, die in Sachen Ressourcenschonung kreativ waren, schlicht und einfach, weil Ressourcen knapp waren. Und wenn keine neuen Rohstoffe aus der Umwelt entnommen und damit Flächen zerstört werden, leistet das zirkuläre Bauen zugleich einen positiven Beitrag zum Erhalt der Biodiversität.

Viel zu wenig wird dagegen über Schad- und Risikostoffe in Bauprodukten gesprochen. Sie sind es, die die Kreislaufführung oft nicht umsetzbar machen. Ein klimaneutral hergestellter Teppichboden, der verklebt wurde, landet am Ende auf dem Sondermüll. Fakt ist, dass gerade im Bereich der Montageschäume und Kleber ein hoher Anteil an Produkten mit Schad- und Risikostoffen vorhanden ist. Aber auch Flammschutzmittel und Weichmacher sind Additive, die sich beispielsweise in Dämmstoffen wiederfinden. Für Planende bedeutet dies, aktiv nach schadstofffreien Alternativen zu schauen oder konstruktiv darauf zu verzichten. Die DGNB liefert hierzu Hilfestellungen.

Abb. 6: CO2-Emissionen der Herstellungsphase am Beispiel eines Mehrfamilienhauses mit 20 Wohneinheiten und 4,5 Vollgeschossen im Plusenergiestandard KfW 40 mit Wärmepumpe, PV-Anlage und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) [5]­­
Grafik: DGNB e.V.

Abb. 6: CO2-Emissionen der Herstellungsphase am Beispiel eines Mehrfamilienhauses mit 20 Wohneinheiten und 4,5 Vollgeschossen im Plusenergiestandard KfW 40 mit Wärmepumpe, PV-Anlage und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) [5]­­
Grafik: DGNB e.V.

Die Senkung der Emissionen erfordert sofortiges Handeln

Das Klimaschutzziel ist klar: ein klimaneutraler Gebäudebestand bis möglichst 2032 (IPCC). Um diesen zu erreichen, ist es unabdingbar, alle mit dem Gebäude verbundenen CO2-Emissionen im Lebenszyklus zu betrachten, um sie systematisch und kurzfristig reduzieren zu können. Die grauen Emissionen sind dabei nicht mehr vernachlässig-bar. Produkthersteller sind aufgefordert, die

Energieproduktivität ihrer Produktionsprozesse massiv zu steigern. Der Anteil erneuerbarer Energien sollte weiter wachsen und die CO2-Intensität aller Produkte und ihrer Lieferketten massiv sinken. Herstellende sollten zudem Prozesse der Kreislaufführung für bestehende Produkte etablieren und beispielsweise die Rücknahme ihrer Produkte einführen. Planende brauchen die Kompetenz im Umgang mit Lebenszyklus-CO2-Bilanzen und sollten diese als normale Planungsparameter in ihren Prozessen integrieren. Interessant wird zukünftig sicherlich auch der Aufbau von CO2-Senken- und CO2-Speicherkapazitäten von Bauwerken.

Autorinnen: Christine Lemaitre,
Geschäftsführender Vorstand DGNB e.V.,
Pia Hettinger, Projektleiterin PR und Medien DGNB e.V.
Foto: DGNB e.V.

Autorinnen: Christine Lemaitre,
Geschäftsführender Vorstand DGNB e.V.,
Pia Hettinger, Projektleiterin PR und Medien DGNB e.V.
Foto: DGNB e.V.


Foto: DGNB e.V.

Foto: DGNB e.V.

Quellen

[1] „polarstern Magazin,“ 2022. [Online]. Available: https://www.polarstern-energie.de/magazin/artikel/heizen-CO2-vergleich-von-brennstoffen.

[2] Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen – DGNB e.V., „Rahmenwerk für klimaneutrale Gebäude und Standorte“, Stuttgart, 2020.

[3] Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen – DGNB e.V., „Benchmarks für die Treibhausgasemissionen der Gebäudekonstruktion“, Stuttgart, 2021.

[4] Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen – DGNB e.V., „Wegweiser für einen klimaneutralen Gebäudebestand“, Stuttgart, 2022.

[5] B. Mahler, S. Idler, T. Nusser und J. Gantner, „Energieaufwand für Gebäudekonzepte im gesamten Lebenszyklus. Abschlussbericht“, Dessau-Roßlau, 2019.

[6] S. Brand, How Buildings Learn: What Happens After They‘re Built, London, 1995. Grafik angelehnt an Bearbeitung durch: Technische Universität München. Einfach Bauen: Ein Leitfaden. München.

[7] Umweltbundesamt, „Ökobilanz“, 17. Oktober 2018. [Online]. Available: www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft-konsum/produkte/oekobilanz.

Lesetipp: DGNB Report "Bauprodukte im Blick der Nachhaltigkeit: Worauf es bei der Materialwahl wirklich ankommt". Zum kostenfreien Download unter: www.dgnb.de/de/verein/publikationen

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