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EnergiePLUS-Standard Definition


Prof. Dr.-Ing. Norbert M. Fisch

Prof. Manfred N. Fisch gehört zu jener Handvoll Universitäts-Professoren, die man ohne zu zögern zur Elite der deutschen Bauingenieurskunst zählen muss. Hat einer Glück, wenn er zur richtigen Zeit am richtigen Ort das Richtige tut? Oder Verstand? Jedem leuchtet ein, dass moderne Architektur ohne innovative Gebäudetechnik keine Chance hat. Und umgekehrt. Die gehören von Hause aus zusammen? Auch diese Erkenntnis musste erst wachsen. Dass ausgerechnet Architekten den pro­movierten Stuttgarter Maschinenbau-Inge­nieur als Professor für Bauphysik und Gebäudetechnik 1994 zu sich an die TU Braunschweig riefen, findet er heute noch bemerkenswert. Achitekten und Ingenieure blieben damals noch lieber unter sich …

« Ingenieure mit Architektur­gefühl und Architekten mit ingenieurtechnischem verständnis sind eine ideale Zielvorgabe. »

So formuliert der Professor sein Credo für die Ausbildung seiner Studenten. Was die damit anfangen sollen, sagt er gleich dazu: Gebäude und ganze Quartiere ab sofort im EnergiePLUS-Standard planen und bauen. Zu erklären und zu begründen, was Manfred Norbert Fisch mit EnergiePLUS als neuem Gebäudestandard beschreibt, füllt ein ganzes Buch. Das liegt vor. Die deutsche Erstauflage „Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energiequelle“ (2012) verkaufte sich 2.600-mal  1 . Nach der englischen Fassung (2013) erschien 2014 das Standardwerk zu EnergiePLUS auch in China.

Man spürt den Ärger des Professors, wenn er sich durch den Dschungel veralteter, flirrender Begrifflichkeiten schlagen muss, um überhaupt auf den Punkt kommen zu können. Niedrigenergiehaus? „Unpräzise formuliert.“ Passivhaus? „Dogmatische Überbetonung der Dämmung … Willkürliche Festschreibung einer Verbrauchsgrenze von 15 kWh/(m2a) fürs Heizen.“ Nullemissionshaus? „Beschreibt weder das Plus noch das Minus und suggeriert, keinen Müll und kein Abwasser zu produzieren.“ Norbert Fisch plädiert für ganzheitliche Lösungsansätze nach dem „Cradle to Cradle“-Prinzip. Von der Wiege bis zur Bahre. Bei den Zielsetzungen. Bei den Bewertungskriterien (Primär- und Endenergie, CO2-Emissionen und so weiter). Bei den Bilanzgrenzen (Gebäude beziehungsweise Grundstück). Beim Bilanzierungszeitraum (Kalenderjahr; Lebenszyklus).  EnergiePLUS ist, wie viele große Ideen, sympathisch einfach: Ein Gebäude pro­duziert übers Jahr mehr Energie, als es (seine Nutzer/Bewohner, versteht sich) verbraucht. Punkt. Dass dafür der Energiebedarf von vornherein so drastisch (wirtschaftlich sinnvoll) wie möglich reduziert werden sollte – logisch. Das Ganze macht freilich nur wirklich Sinn, wenn das Plus an Energie mit sauberen Händen erzeugt wird, mit erneuer­baren Energien. Nach Lage der Dinge kommt die vor allem aus gebäudeintegrierten Photovoltaik-Anlagen. Die sind trotz stark schwankender Leistung im Tages- und erst recht im Jahresverlauf die großen Bringer. Und die auf absehbare Zeit wirtschaftlich­ste Lösung. Für die Klärung des EnergiePLUS-Standards berücksichtigt der Professor die Bundesministerums-offizielle Definition des „Effizienzhaus Plus“ von 2011: „Der Plus­energie-Standard ist erreicht, wenn sowohl ein negativer Jahres-Pri­mär­energiebedarf (Qp < 0 kWh/(m2a)) als auch ein negativer Jahres-Endenergiebedarf (Qe < 0 kWh/(m2a)) vorliegen. Die Nachweise sind in Anlehnung an die EnEV 2009 nach DIN 18599 zu führen, wobei zusätzlich zur geltenden EnEV die Energiebedarfe für die Wohnungsbeleuchtung, die Haushaltgeräte und -prozesse berücksichtigt werden (für Wohnungen ist ein Jahresstrombedarf von 20 kWh/(m2a), maximal 2.500 kWh/a anzusetzen.“ Vor allem der ganzheitliche Ansatz, aber auch wichtige Details, heben Prof. Fischs EnergiePLUS-Standard über die bisherigen offiziellen Vorgaben hinaus. Seine Abkehr von den lebensfremden, weil  schlichtweg nicht erreichbaren 2.500 Kilowattstunden für den jährlichen Strombedarf einer vierköpfigen Familie möge hier als Beispiel genügen.

Was der Braunschweiger Professor manch anderen voraushat, macht er auch bei seinem EnergiePLUS-Projekt deutlich: Er begnügt sich nicht mit gedanklichen Erwägungen und theoretischen Definitionen. Er liefert auch die möglichen Konzepte und beschreibt die Planungsinstrumente, mit denen seine Ideen in Gebäude umgesetzt funktionieren. In echt. Live. Im externen Monitoring nachgemessen. So funktioniert Beweisen heute. Nicht allein die Theorie ist das Ziel, sondern der Beweis in der gebauten Praxis. An dieser Stelle ist der Forscher und Hochschullehrer auffallend irdisch: Er könne nicht verstehen, dass Kollegen über zeitgemäße Gebäude- und Architekturqualitäten reden – aber noch niemals selbst ein Haus gebaut, wenigstens eines ihrer Projekte auch in der Bauphase durchlebt haben. 

Der EnergiePLUS-Standard berücksichtigt « zusätzlich zum jährlichen Primär­energieBedarf für Wärme, Kälte, Lüftung und Be­leuch­tung den Strom­bedarf für die Ausstattung (Haus­halts­geräte, Arbeits­mittel, Infor­mations- und Kom­mu­ni­ka­tions­tech­no­logien)»3

Der geltenden EnEV folgend, werden auch von ihm die aus erneuerbaren Quellen gewonnenen Energien mit dem Pri­mär­energiebedarf des Gebäudes verrechnet.  Auch wenn Prof. Fisch die Antwort auf die folgende Frage mittlerweile wie Asche im Mund staubt, muss sie erlaubt sein. Sie macht schließlich sogar unter seinen Professo­ren­kollegen immer wieder mal Wellen: Warum steht die kompliziert zu berechnende Primärenergie so stur im Fokus seiner Berechnungen – statt die für Endverbraucher einfach am Zähler abzulesende Endenergie? Der Experte nimmt’s gelassen. Er sei „sehr glücklich“, dass sich hierzulande die überwältigende Mehrheit der Denker, Entscheider und Macher vor etlichen Jahren auf die Primärenergie als wichtigste Bezugs­größe einigen konnte.Eine Bilanzierung der Endenergie ist tricky, wenn sie ihren Beschaffungsaufwand einfach ausblendet. In einem Land wie Norwegen mag das angehen. Dort wird Energie zu 90 Prozent aus erneuerbaren Quellen gewonnen. Wasserkraft & Co. In Costa Rica ist das ähnlich. Klassische große Industrieländer wie Deutsch­land dagegen sind bis zum Erreichen ähnlicher Anteile erneuerbarer Energien gut beraten, die Verbräuche ihrer Gebäude in Primärenergie zu bewerten. Diese Berechnung mag schwieriger nachzuvollziehen sein, weil sie den jeweiligen Endenergieanteil je nach Herkunft mit Aufwandszahlen gewichtet. Aber sie ist zielführender. So nämlich kommen die Erneuerbaren wie Biomasse (Faktor 0,2) oder Photovoltaik (Faktor 0,4) sinnvollerweise besser weg als Fossile wie Heizöl (Faktor 1,1) oder das öffentliche Stromnetz mit seinen immer noch heftigen Atom- und Kohlestromanteilen (Faktor 2,6; mit fallender Tendenz bei zunehmendem Wind- und Solarstrom). Das Streben nach möglichst klimaneutra­­len Gebäuden als eine weitere Zielgröße des deutschen Energiewandels ist damit freilich nur mittelbar berührt. Prof. Fisch empfiehlt, ergänzend zur Primärenergie als zusätzliche Bewertungsgröße „äquivalente CO2-Emis­sionen“ zu verwenden. Wofür genau, Herr Professor, wird denn nun einem Gebäude nach Ihren Maß­stäben der EnergiePLUS-Standard be­scheinigt? 

« Der Standard eines Netto-EnergiePLUS-Gebäudes wird erreicht, sofern die über ein Kalenderjahr durch erneuerbare Energien be­reit­gestellte (Primär-)Energie größer ist als der gesamte (Primär-)Energiebedarf und der Überschuss über die Bi­lanzgrenze abgegeben wird. »4

Was bedeutet „Netto“? Es solle klarstellen, dass sich der Energieüberschuss auf die Betrachtung eines ganzen Jahres bezieht. Also nicht an jedem Tag verfügbar ist. Lieferung und zeitwei­lige Bezüge von Energie werden unterm Strich aufgerechnet. „Netto“ ist in diesem Kontext zugleich ein Warnschuss vor überzogenen Erwartungen: EnergiePLUS bedeutet nicht energieautark. Das sind immer noch zwei Paar Stiefel. Prof. Fisch gesteht zu, dass ihm an dieser Stelle die unscharfe Netto-/Brutto-Abgrenzung selbst noch nicht wirklich glücklich macht.  

Zurück zu Wichtigerem. Zu einem zweiten Bilanzzeitraum, der bei ganzheitlichem Herandenken an den EnergiePLUS-Standard ins Blickfeld gerät: der gesamte Lebenszyklus eines Gebäudes. Auf diese Weise wird auch die Rückflussdauer der sogenannten grauen Energie in die Gebäudebilanz ein­bezogen. 

« Der Standard des Energie­PLUS über den Lebenszyklus ist erreicht, wenn die aus erneuerbaren Energien exportierte (Primär-)Energie größer ist als der (Primär-)-Energieverbrauch zum Bau, zur Instandhaltung, zur Sanierung und zum Rückbau des Gebäudes. »5

Prof. Fisch geht wie fast alle seiner Kollegen hier von einer rechnerischen „Lebenszeit“ von 50 Jahren aus. Daran kann man herumdeuteln und auf deutsche Fachwerkhäuser weisen, die immerhin sagen­hafte 400 Jahre stehen. Für eine praktikable Wertbestimmung aber, und von nichts anderem reden wir bei einer exakten Messung der tatsächlichen energetischen Verbräuche, sind faktisch nachprüf­bare 50 Jahre besser als alles, was es bisher an Wünsch-dir-was-Zeiträumen gab. Grenzüberschreitungen, zur Not auch Grenz­durchbrüche, mag der Braunschweiger Professor sehr. Sie ent­sprechen seiner DNA.  Und seiner Art, mit Vor-Gedachtem umzugehen: kritisch. Gegenüber allen und allem. Sich selbst ein­geschlossen. Sogar gegenüber dem noch gestern von ihm Gedachten. 

Prof. Fisch hatte sich seinen Ruf als deutscher Solarthermie-Papst über Jahre und Jahrzehnte redlich erarbeitet und erstritten. Nun erklärt ausgerechnet er die Solarthermie für „kränklich und ums Überleben kämpfend“? Das sei nur konsequent, sagt er. Anfangs, in den 80er- und 90er-Jahren, waren die Energiepreise aus Solarthermie um ein Vielfaches günstiger als So­larstrom. Das hat sich total gedreht. „Keiner, auch kein Photovoltaiker, hatte eine solche Entwicklung in so kurzer Zeit auf der Agenda: Photovoltaik-Systempreise unter 1.500 Euro pro installiertem kWp!“, beschreibt er den Jahrhundertsprung des Solarstroms. Vor 20 Jahren bezahlte man das Acht- bis Zehnfache. Der „Kick off“ kam, als die Kosten für die Solarstromgewinnung unter die Strom­preise fielen, die Endkunden zu entrichten haben. Ist „Revolution“ ein zu heftiges Wort zur Beschreibung des damit verbundenen Wandels? Etwa 2008 begann Prof. Fischs gedankliche Wende zum Solarstrom. Die Vision vom Gebäude, das Energie nicht von außen bezieht, sondern selbst produziert und sogar nach draußen liefert, gewann Kontur. Building as powerplant, das Haus als Kraftwerk, als Nächstes zur Tankstelle für E-Mobilität erweitert …  Wohngebäude oder nicht: „Strom ist heute die alles entscheidende Energieform. Mein Herz hat sich von der Solarthermie nicht abgewendet. Aber ich muss als Forscher und Ingenieur die verschiedenen Systeme neutral miteinander vergleichen“, resümiert der Professor. Die Solarthermie müsste ihre Kosten er­heblich reduzieren, um überhaupt wieder konkurrieren zu können. Bei einer Zielsetzung, ein Drittel oder die Hälfte der benötigten Energie eines Gebäudes aus regenerativen Quellen zu liefern, käme sie vielleicht – in Kombination mit anderen – noch zum Zuge. „Wenn Sie aber CO2-neutrale Gebäude planen, Zero Energy Buildings, wie die EU fordert, und dabei die Gebäudeenergie zu 100 Prozent regenerativ gewinnen wollen – dann kann die Solarthermie nicht mithalten. Die Speicher, die Sie dafür bräuchten, wären viel zu groß. Man muss eindeutig zur Kenntnis nehmen: Bei ganz hohen Anteilen an erneuerbaren Energiequellen, hat die Photovoltaik gewonnen.“

« Strom ist die höherwer­ti­gere Energie als Wärme. »

Mit Strom lassen sich das Haus, dessen gesamte Kommunikation und die Mobilität seiner Bewohner respektive Nutzer  effizient betreiben. Diese wunderbare Jahrtausendwende des Hauses vom größten Energieschlucker zum natursauberen Energielieferanten mag als der bisher tiefgreifendste und radikalste Paradigmenwechsel in der Geschichte des Bauens gelten, ist aber keineswegs der erste. Die Bauhaus-Schule zum Beispiel genießt mit ihrem Minimalisierungsstreben Prof. Fischs tiefen Respekt: „Form follows Function“, forderte der Architektur wie der Herstellung von Gebäuden effizientere, serienorientierte Lösungen ab. Die aktuelle Ansage: „Form follows Energy“, ist deren legitimer Nachfolger – Gebäudehüllen sollten nicht nur passiv dämmen, sondern aktiv zur Energieerzeugung genutzt werden. Schon sind wir wieder „auf Strom“: So etwas ernsthaft anzustreben, macht nur Sinn, seit die Stromerzeugung auf der Gebäudehülle durch Photovoltaik zu vernünftigen Kosten möglich ist. Prof. Fischs Methode, die Dinge ganzheitlich zu betrachten, verhilft auch hier zu besserem Durchblick: Der radikalere, manche sagen auch brutalere, Umbruch festgerosteter Strukturen im Gefolge eines weitflächig durchgesetzten EnergiePLUS-Gebäudestandards wäre der Wechsel von der zentralen Energieerzeugung durch Großkraftwerke zur de­zen­tralen Energiegewinnung vor Ort. An der Stelle, wo sie auch gebraucht wird. Prof. Fisch zeigt auf seine Designer-­Schreibtischlampe: „Selbst wenn Sie hocheffiziente LED-Leuchten verwenden, sinkt der Wirkungsgrad von in fernen Großkraftwerken erzeugter Energie, bis er bei Ihnen auf dem Schreibtisch ankommt. Bezogen auf die Nutzenergie Licht auf 3 oder 4 Prozent!“ Erschreckend wenig. 

96 Prozent werden im bösesten Sinn des Wortes mit größtem Aufwand verschleudert. Bei offensichtlich systemeigenen Fern­­­energie-Verlusten befällt einen die dringliche Sehnsucht nach naheliegenden Alternativen. Plötzlich steht eine der Festlegungen Prof. Fischs für die Bilanzierung des EnergiePLUS-Standards in strahlendem Licht:  

« Bilanzgrenze ist das Gebäude, der Gebäudeblock, das Stadtquartier … »6

Dezentral schlägt zentral – eine wirklich gute Idee. Sobald ein Gebäude zum (Solar-)Kraftwerk wird, sollte es mit seinen Energieüberschüssen zuerst mal seine Nachbarn vor Ort und in der näheren Umgebung beliefern. Direkt. Ohne lange Leitung und Transportverluste. Einer der Gründe, weshalb „Zero Energy“ als Zielgröße im Neubau nicht ausreiche, liegt laut Prof. Fisch daran, dass auch in absehbarer Zeit nicht jeder Hausbesitzer, vor allem in Bestandsobjekten, diesen Weg mitgehen und sein Haus auf Energie­PLUS-Standard hieven kann. Hier geht es nicht um energieautarke Systeme, sagt der Professor: 

« EnergiePLUS ist ein Quar­tiersgedanke. Im Verbund mit anderen Gebäuden der Umgebung. Die mit Energie beliefert werden, von denen zeitweise aber auch welche bezogen werden kann. » 

Kleine, lokale Bockheizkraftwerke für sonnenarme Zeiten inklusive. „In einem Stadtquartier haben Sie im Sommer in drei- bis fünfgeschossigen Wohngebäuden einen namhaften Energieüberschuss. Das Shoppingcenter in der Nachbarschaft braucht zum selben Zeitpunkt viel Energie für die Kühlung. Dafür bietet sich der Stromüberschuss der Wohngebäude im Quartier geradezu an.“Dass die Strommonopolisten von intelligent vernetzten Stadtquartieren erst mal wenig begeistert sind, ficht ihn nicht an: „Die Erneuerbaren zu behindern oder zu bekämpfen ist auch für die Energieriesen keine Erfolg versprechende Option. Sie sind gut beraten, sich lieber früher als später auf radikal veränderte, dezentrale Strukturen in Mikronetzen einzustellen. Auf Energiekunden, die sie auf ganz neue Art, zugleich als Konsumenten wie als Produzenten, gewinnen müssen. Es gibt schon Vorstände, die Milliarden für das Thema dezentrale Vernetzung bereit­legen.“ Die technischen Herausforderungen solcher Mikronetze in Stadtquartieren hält Prof. Fisch für gelöst. Stichwort „Internet of Energy“: Die digital und intelligent gesteuerte Kommunikation im Netzverbund erkennt, welcher der beteiligten Player zum gegebenen Zeitpunkt wie viel Energieüberschüsse produziert, wer gerade Bedarf hat und wie die Energieanlieferung am effizientesten erfolgen kann. Für den Lieferanten wie für den Bezieher zum jeweiligen Bestpreis am Markt, versteht sich. Auf die Milli­sekunde genau. Reiben sich diese Modelle nicht an tra­dier­ten Eigentümerrechten wund? Das Juristische, antwortet der Professor, sei die eigentliche Herausforderung. Nicht das Ingenieurtechnische. „Wenn Sie heute eine Photovoltaik-Anlage auf ein Mehrfamilienhaus setzen wollen, dessenWohnungen verschiedenen Eigentümern gehören, haben Sie sofort ein Problem: Kann der vom gemeinsamen Dach bezogene Solarstrom tatsächlich in diesem Gebäude genutzt werden? Für den allgemeinen Betriebsstrom ist das problemlos. Bei der Stromlieferung an die Haushalte durch das Wohnbauunternehmen stehen dagegen juristische wie finanzielle Hürden im Weg. Selbst wenn der wirtschaftliche Vorteil auf der Hand liegt, weil der auf dem eigenen Haus gewonnene Strom günstiger zu haben ist als der aus dem öffentlichen Netz – jeder Eigentümer, übrigens auch jeder Mieter, darf nach geltendem deutschen Recht selbst entscheiden, woher er seinen Strom bezieht …“ Dornröschens Dornenhecke wirkt harmlos angesichts der Vorstellung, sich erst mal einen Weg durch das in Jahrzehnten gewucherte juristische Geflecht zwischen Be­treibern, Versorgern und Verbrauchern, Eigentümern und Mietern bahnen zu müssen. Ohne grundlegende Erneuerung der Wohneigentümergesetze sind aber Ener­giewende und energetische Bestands­sa­nierung hierzulande nicht zu haben, mahnt der Professor. 

« Gäbe es einen Reset-Knopf für deutsches Bau- und Wohn­recht – Prof. Fisch hätte ihn längst gedrückt. » 

Trotz alledem: Dieser Mann neigt nicht zu Pessimismus. Immerhin war es in den 80er- und 90er-Jahren doch auch gelungen, die juristischen Stacheldrahtverhaue zu über­winden – und große Solar­thermie-An­lagen durch die Stadtwerke selbst dann auf deutschen Dächern zu platzieren, wenn die Wohnungen darunter verschiedenste Eigentümer hatten. So entstanden zum Beispiel die Solarsiedlungen in Hamburg, Neckarsulm und Friedrichshafen. Wo wirklich ein Wille ist, kommt am Ende auch ein Solardach drauf. – Hat jemand eine bessere Idee? 

Prof. Fisch sagt, dass nach heutigem Stand der Technik Wohnhäuser mit drei bis fünf Etagen in der Regel das wirtschaftlich sinnvollste Potenzial bieten, das EnergiePLUS-Niveau zu erreichen. Anders als etwa 8- oder 10-Geschosser.  Der Energiebedarf der Bewohner und die für solare Energiegewinnung auf dem Dach und an der Fassade tatsächlich verfügbaren Flächen müssen in einem möglichst optimalen Verhältnis stehen. Der zusätzliche Aufwand, Wohnhochhäuser auf EnergiePLUS-Niveau zu heben, ist derzeit nicht ohne. Noch nicht. 

Das von Prof. Fisch für die Familie seiner Tochter geplante und gebaute EnergiePLUS-Haus „Berghalde" wird im Forschungsprojekt „EffizienzhausPlus und E-Mobilität” in einem mehrjährigen Monitoring wissenschaftlich überwacht. Foto: Spahn

« Auch geniale Einfälle brauchen den Ritterschlag der Praxis. »

Zur wissenschaftlichen DNA des Professors gehört: Ein Gedanke, eine Theorie, ein Konzept sind nur richtig gut, wenn sie als fertige Gebäude Bestätigung finden. Evaluiert. Messtechnisch nachgewiesen. Idealerweise, weil objektiviert, durch ein externes Monitoring über aussagekräftige Zeiträume. Drei Jahre sind dafür nicht zu wenig. All das hat Prof. Fisch getan. Er entwickelte 2008 das Konzept, plante und baute 2009 selbst ein Einfamilienhaus im EnergiePLUS-Standard. Es wurde 2010 von seiner Tochter Tanja und deren Familie bezogen: Mutter, Vater, zwei Kinder. Ein Haus zum Vorzeigen. Perfekt für die Gewinnung repräsentativer Messdaten: Familienalltag mit Kindergeburtstag, Schwiegermutter-besuchen, ausgiebigen Freundetreffen und allem Drum und Dran. Sogar ein im Großraum Stuttgart seit etlichen Jahren mit seinem Planungsbüro EGS ansässiger, beruflich vor Ort also exzellent vernetzter Mann wie Prof. Fisch muss freilich tief in den Glückstopf greifen, um heutzutage noch an ein kongeniales Baugrundstück wie dieses zu gelangen.876 Quadratmeter in einem Bestandswohngebiet. Hanglage nach Süden. Leben auf der Sonnenseite. Für die EnergiePLUS-Klasse top wegen der in Idealausrichtung zu erwartenden höheren Solargewinne. Nun hat auch ein Prof. Fisch Projekte mit einem hundertprozentigen Selbstbestimmungsanteil nur selten auf dem Tisch: Beim Tochterhaus kann er seinen unbändigen Drang zu Maximallösungen voll ausleben … 260 Quadratmeter Wohnfläche auf zwei Vollgeschossen. Ganz unten: Keller und Doppelgarage. Die Architektur: angelehnt an die Insignien der Moderne. Nur, dass hier statt des Bauhaus-gängigen Flachdachs ein effizienzorientiertes Pultdach gewählt wurde, komplett mit Solarmodulen bestückt. Das Hohelied des Minimalismus: klare Formen, Kanten, Linien. Oben raumhohe Fensterfronten nach -Süden und Westen. Über die ganze Länge. Schwellenloser Austritt auf die Terrasse. Zwei beherrschende Materialien: verputzte Wände und Glas. Zwei Farben: Weiß und Grau. Außen wie innen. Ein sattes Rot darf Akzente setzen. Gelegentlich. Bei der Eingangstür. Bei einer Innenwand. Die Fußböden: Naturfeeling. Holzparkett. Für den gestalterischen Entwurf dieses Hauses hat sich der Professor die Architektenkollegen Berscheider & Berscheider, Pilsach, an die Seite geholt. Alles, was nicht Architektur war, hat er (mit seinem EGSplan-Büro) selber übernommen: Energiedesign. Bauphysik. Heizungs-, Lüftungs-, Sanitärplanung. Um hier den angestrebten EnergiePLUS-Standard zu erreichen, musste er alle Register ziehen. Die Gebäudehülle ist exzellent gedämmt.  Der U-Wert der Außenwände (Beton/Kalksandstein) wird mit 22 Zentimeter Außendämmung auf 0,15 W/(m2K) gedrückt, beim Dach auf 0,12 W/(m2K). Die Energie-Durchgangswerte (Ug) der XXL-Fenster sind den Himmelsrichtungen angepasst. Sie reichen von 0,35 bis 0,48 – der U-Wert der Dreifachverglasung beträgt circa 0,6 W/(m2K). Außer einem Eisspeicher setzt Prof. Fisch für sein Selbsttest-Haus so gut wie alles ein, was man sich als Forscher und Bauherr an innovativen Gerätschaften heutzutage vorstellen kann: • 90 hinterlüftete Photovoltaik-Module mit einem rechnerischen Wirkungsgrad von 13 Prozent und 15,3 kWp  Spitzenleistung; • 7 Quadratmeter thermische Solarkollektoren zur Unterstützung der Warmwasserbereitung (jedenfalls zu Anfang, im ersten Betriebsjahr); • zwei Blei/Gel-Elektrobatterien mit Speicherkapazitäten von 20 beziehungsweise 7 Kilowattstunden; • eine Hochleistungs-Wärmepumpe, mit drei 97 Meter tiefen Erdwärmesonden unter der Garagenvorfahrt verbunden. Heizungsmedium im Winter, Kühlung im Sommer; • kontrollierte Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung; • Gebäudeautomation und MSR-Technik; • Ladestation für die Elektrofahrzeuge.

Prof. Fisch lässt sein Projekt in der vom Bundesbauministerium geförderten „Forschungsinitiative Zukunft Bau“ von Anfang an wissenschaftlich begleiten. Als eines der bundesweit 34 „EffizenzPlus“- Modellhäuser mit E-Mobilität. Das ist konsequent und schlau zugleich: Der Professor bekommt zu Forschungszwecken einen Elektroroller und einen eSmart-Pkw in den ersten zwei Jahren kostengünstiger gestellt. Inzwischen hat er einen eFiat 500 und einen BMW i3 für das Zukunftskonzept „Mein Haus – mein Kraftwerk – meine Tank-stelle“ erworben.Mit dem Monitoring-Projekt lassen sich tatsächliche Speichereffekte für selbst gewonnenen Solarstrom und für den angestrebt hohen Eigenverbrauch messen und nachweisen. Und die Hausbewohner probieren live aus, wie EnergiePLUS mit E-Mobilität vernetzt den Familienalltag bereichert. Von der möglichen jährlichen Fahrleistung bis zu 25.000 Kilometern, so der Strom dafür vom eigenen Dach kommt, nutzte die Familie im ersten Monitoringjahr etwa 5.000 Kilometer. 

Alle Visionen, Reden, Projekte bleiben für exakte Wissenschaften, zu denen wir die der Gebäudeingenieure getrost rechnen dürfen, Annahme, Behauptung, Glaube – bis aus Zahlen Fakten werden. Unter präzise definierten Umständen korrekt gemessen und praktisch nachvollziehbar aufgezeichnet. Das bauministeriumsoffizielle Monitoring verzeichnet gleich im erstem Betriebsjahr 2012 bessere Ergebnisse als angenommen: Die Photovoltaik-Anlage lieferte statt der kalkulierten 14.500 Kilowattstunden Jahresleistung 16.274 Kilowattstunden Strom. 12 Prozent mehr als gedacht. 2.857 Kilowattstunden des Solarertrags wurden direkt im Haus genutzt, 13.417 Kilowattstunden ins öffentliche Netz eingespeist. Demgegenüber stand im Jahr 2011 ein dokumentierter Gesamtstromverbrauch von 9.027 Kilowattstunden. Auf den ersten Blick als Jahresverbrauch einer vierköpfigen Familie relativ hoch, kommentiert Prof. Fisch. Im Unterschied zu anderen Projekten, die neben dem Haushaltsstrom zum Beispiel die Gasverbräuche außen vor lassen, sind in dieser Energiebilanz wirklich alle Stromverbräuche lückenlos erfasst: Heizen und Kühlen, Lüftung und Wärmepumpe, Beleuchtung und Haushaltsgeräte der Familie, einschließlich der kleinsten „Stand-by“-Verbräuche, der Wechsel­richter für den Solarstrom und die Batteriespeicher – kurzum: Alles, was ein Kabel hat in diesem Haus, ist gnadenlos dabei. Ausdrücklich auch der Posten „Elektro-Mobilität“: 2011 wurden von der Familie mit fast 1.200 Kilowattstunden Eigenstrom-„Betankung“ gut 5.000 Kilometer im Elek­troauto gefahren. Etwa 10 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs sind gewissermaßen der „Preis“  eines Forschungshauses: Sonderaufwand für das wissenschaftliche Monitoring, für den Dauerbetrieb all der Sensoren, Zähler, Netzgeräte, Rechner, Monitore. Die entfallen natürlich im normalen Wohnalltag der Familie. Prof. Fisch:

« Wir sollten uns nicht ein­bilden, dass die Automa­ti­sie­rung unserer Häuser zum Nulltarif zu haben ist.  »

Die Gebäudeleittechnik steht
24 Stunden unter Strom. 365 Tage im Jahr. Kleinvieh macht auch als Chip 2.0 reichlich Mist. Die 2011 mit 13.417 Kilowattstunden über den Hausbesitzer-Er­wartungen liegende Strom­einspeisung aus solaren Gewinnen ins öffentliche Netz überstieg die Kosten für die Strombezüge vom Jahresbeginn bis Mitte Februar und von Mitte November bis zum Jahresende erfreulich. Die gesetzlich garantierten Stromeinspeise- und Eigenstromvergütungen sorgten im ersten Jahr für ein Plus von 3.100 Euro in der Familienkasse. Damit wäre selbst diese aufwendige Photovoltaik-Anlage in weniger als zehn Jahren amortisiert, konstatiert Bauherr Norbert Fisch. Zu Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie Ihren EnergieDesigner oder Fachwissenschaftler. Krasses Beispiel: Das Problem immer größerer Belastungsschwankungen öffentlicher Energienetze im Tages- wie im Jahresverlauf spitzt sich mit jeder neuen, dazu so leistungsstarken Solarstromanlage wie auf dem Fischschen Modellhaus dramatisch zu. Dies zu lösen, so der Professor, ist eine der drängendsten Zukunftsaufgaben. In welche Richtung er denkt, hatten wir beim Heranfragen an sein EnergiePLUS-Konzept schon beim Wickel: Stadtquartierstrukturen, intelligente Mikronetze … 


Die ersten drei wissenschaftlich begleiteten Betriebsjahre verliefen jedenfalls „zur voll­sten Zufriedenheit“ der Bewohner. Der Planer und Bauherr des Zukunftshauses vergibt nicht ganz so hohe Zufriedenheitsnoten: „Das Gesamtkonzept ist aufgegangen. Aber noch nicht in allen Details. Ein für uns entscheidendes Kriterium ist, wie viel selbst produzierter Strom direkt im Haus genutzt wird, ohne ein- oder ausgespeichert zu werden. Der EnergiePLUS­-Standard fordert: mindestens ein Drittel. Wir kamen im ersten Jahr lediglich auf 18 Prozent.“ Prof. Fisch führt das auf seine alte Liebe Solarthermie zurück: „Die hat den Sommer über meine Wärmepumpe nicht freigeschaltet, weil sie das Wasser selbst erwärmte. Auch mit Solarkraft. Was ja nichts Schlechtes ist, aber mit Blick auf das Ziel hoher Eigenstromverbrauch kontraproduktiv.“  Für das zweite Jahr räumt er die Solarthermie vom Dach. Regelt die Wärmepumpe neu ein. Baut außerdem einen größeren (Warmwasser-)Pufferspeicher ein. Feinjustierungsarbeiten. So erhöht er 2012 den Eigenstromverbrauch auf 33 Prozent. In diesem zweiten Jahr des Monitorings wird ein Stromertrag von 14.000 Kilowatt­stunden gemessen. Der Jahresüberschuss der selbst produzierten Solarenergie über die Verbräuche steigt auf 11.000 Kilowattstunden„Im dritten Jahr haben wir uns eingependelt auf einen Eigenstromverbrauchsanteil um die angestrebten 30 bis 35 Prozent“, re­sü­miert der Professor. Da gehen auch die 1.200 bis 1.500 Kilowattstunden Ladestrom vom eigenen Dach in die Jahresbilanzen ein, die von der Familie für jährliche Fahrleistungen zwischen 5.000 und 6.000 Kilometern mit ihrem Elektro­-Kleinwagen benötigt werden. Dass die Sonne launisch sein kann wie eine langjährige Ehefrau – mal verschwenderisch freigiebig, dann wieder zickig verweigernd –, ist 2013 monitoringgenau bemessen: für Stuttgart ein extrem schwaches Sonnenjahr. Und Prof. Fisch musste am Ende schon mit den 2.000 KilowattstundenEnergieertragsplus unterm Strich sehr zufrieden sein …  

Energiekonzept Haus „Berghalde”

Die komprimierte Fassung einer Dreijahresbilanz liest sich so: 

1. Der EnergiePLUS-Standard ist bei Einhaltung der normativen Planungs- und Ausführungsvorgaben in neu errichteten frei stehenden Einfamilienhäusern nachweislich erreichbar. Elektromobilität mit regenerativ gewonnenem Eigenstrom in­klusive.

2. Der Mehraufwand für das EnergiePLUS-Niveau bei neuen Einfamilienhäusern rechnet sich. Er ist mit einer nachgewiesenen Amortisationsdauer zwischen 10 und 15 Jahren für Bauherren wirtschaftlich attraktiv.

3. Die gebäudetechnische Basis, mit der auch Einfamilienhäuser die EnergiePLUS-Anforderungen erreichen, ist machbar. Die für das Modellhaus „Berghalde” konfigurierte Anlage ausgewählter innovativer deutscher Anbieter erwies sich als robust, störungssicher und wartungsarm.

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe dient sinnvollerweise als Maßstab für ihre Effizienz:  Wie viel Heizungswärme wird im Verhältnis zum ein­gesetzten Strom von der Wärmepumpe im Laufe eines Jahres erzeugt? 

Sowohl Betriebskosten als auch CO2- Emissionen lassen sich auf diese Weise ermitteln und vergleichen. Folgerichtig entschied auch in der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“ die Jahresarbeitszahl der eingebauten Wärmepumpe mit über Wohl und Wehe der Modellvor­haben. Prof. Fisch lehnt sich an dieser Stelle stolz zurück: „Wir haben in unserem Referenzhaus die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe in den drei Monitoring-Jahren von anfänglich guten 3,0 auf herausragende 4,0 im Jahr 2013 gesteigert!“ Dass sich der Professor solche Lorbeerkränze sofort aus der Stirn schiebt, um freie Sicht auf die Probleme zu behalten, spricht für ihn. Nach den mitreißenden Höhenflügen in die Zukunft ist der Aufschlag auf dem Boden des Baualltags betonhart. Beispiel: In der Regel haben Planer und Bauherren eines EnergiePLUS-Einfamilienhauses mit sechs, sieben, acht Herstellerfirmen entscheidender technischer System­kom­po­nenten zu tun. Minimo. 

« Wenn jeder Anbieter seine eigene Hard- und Soft­ware­philosophie hat, ist beinahe unvermeidlich, dass sich hier mancher Bauherr Blutblasen läuft, bevor sich die Komponenten harmonisch einreiben, derübergeordneten Steuerungs­software und deren Mess­daten verlässlich zuarbeiten. »

Das ist ein ganz wunder Punkt, sagt Prof. Fisch. Eine „Überautomatisierung“ hat böse Folgen: Wenn der Handwerker am Ende der Innovationskette nicht mehr durchsieht, was er wie einstellen muss, um die Anlage in Gang zu bringen, ist mehr verloren als gewonnen. So einfach wie möglich – das ist und bleibt die goldene Regel. An/aus. Heller/dunkler. Wärmer/kälter. Hoch/runter. „Wenn selbst ich mit einem soliden technischen Sachverstand mich in einem verästelten Steuerungsmenü gnadenlos verhed­dere, um das Duschwasser ein paar Grad heißer zu machen, dann kann ich das System vergessen.“ An dieser Stelle wird der Visionär Fisch ein Hausbewohner wie du und ich: Lieber Schalter und Drehknopf im EnergiePLUS-Haus als eine unheimliche, unverständliche digitale Wohnmaschine …  Noch sind Anbieter kompletter Systeme, die auch übergreifende Software, geschulte Handwerker und jeder Oma sofort einleuchtende Regelungspaneele liefern, die Ausnahme. 


Was hat der Professor derzeit auf dem Schirm? Zum Beispiel den EnergiePLUS-Neubau der Nassauischen Heimstätten. 28 Wohn­einheiten in Riedberg, Frankfurt/Main. Das Forschungsprojekt mit der NUWOG in Neu-Ulm: Wie kann man Wohnhäuser aus dem Bestand auf EnergiePLUS-Niveau modernisieren? Das Stadtquartier Neue Weststadt Esslingen. 560 Wohnungen, dazu moderne Gewerbeflächen, EnergiePLUS-Standard und CO2-Neutralität im Quartier als städtische Vorgaben. Im Bunde mit Professorenkollegen hat er den AktivPlus e. V. gegründet. Das nächsthöhere Level. Bessere Perspektiven kann man seinem Konzept nicht wünschen: EnergiePLUS in Grün. Nachhaltig gebaut, ganzheitlich konzipiert, im Quartier vernetzt.

Quellen: 1 EnergiePLUS – Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energien,
Hrsg. Univ-Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch, ISBN 9-783000-391675, 1. Auflage 2012, 328 S., 79,00 Euro (Bezug: IGS, TU Braunschweig). 
2  und 3 Ebd. S. 26. Ebd. S. 29. 5 Ebd. S. 30. 6  Ebd. S. 28.