1. Die Ökobilanz in der Gebäudeenergieberatung – ein Überblick

1. Lernziel

Mit dem Einstieg des Lehrgangs soll Ihnen ein schneller Überblick über die Methode der Ökobilanz verschafft werden. Sie sollen ein Verständnis dafür entwickeln, was die Ökobilanz ist, was die Ergebnisse aussagen können und welche Schlussfolgerungen möglich sind.

Mögliche Gründe für die Durchführung einer Ökobilanz werden aufgezeigt, und der aktuelle und künftige Stellenwert der Ökobilanz im Gebäudebereich dargestellt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der staatlichen finanziellen Förderung nachhaltigen Bauens, deren Bewilligung künftig im Neubau an Ergebnisse einer Ökobilanz geknüpft ist. In dem Zusammenhang spielt das staatliche "Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude" (QNG) als zugrunde gelegtes System mit eigenen Ökobilanz-Rechenregeln eine entscheidende Rolle, weswegen es vorgestellt wird.

Anhand eines kleinen Einstiegbeispiels können Sie einen Eindruck gewinnen, was Sie in diesem Lehrgang erwartet, von der Datensammlung einer Ökobilanz über die Auswertung und Darstellung der Ergebnisse bis hin zur Verwendung der Ergebnisse und Ableitung von Schlussfolgerungen.

2. Methode Ökobilanz

Das nachhaltige Bauen und Sanieren leistet einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele und Reduzierung der Importabhängigkeit von fossilen Energieträgern. Die Ökobilanz (engl. Life Cycle Assessment, LCA) ist eine Methode, um die Umweltwirkungen, wie zum Beispiel das "Treibhauspotenzial", also den Beitrag zur Erderwärmung, von Produkten und Dienstleistungen messbar zu machen. Im Gebäudebereich lässt sich damit die ökologische Nachhaltigkeit verschiedener Baukonstruktionen und Energieversorgungssysteme (Heizung, Trinkwarmwasser etc.) ermitteln und optimieren.

Mit der Methodik der Ökobilanz wurde Ende des letzten Jahrhunderts der Grundstein für eine transparente Bewertung der komplexen Umweltwirkungen von Produkten und Dienstleistungen gelegt.

Eine Ökobilanz analysiert den Lebensweg eines Systems, das eine oder mehrere Funktionen haben kann. „Systeme“ können dabei zum Beispiel Baustoffe, Bauprodukte oder auch ganze Gebäude sein. Des Weiteren können Ökobilanzen für alle Arten von industriellen Gütern und auch Dienstleistungen erstellt werden, sind also nicht auf den Bausektor beschränkt. Bei Produkten betrachtet man für eine Ökobilanz die Lebensstadien Rohstoffgewinnung, Herstellung, Verarbeitung und Transport, gegebenenfalls auch Gebrauch, Nachnutzung und Entsorgung.

Abb. 1: Ökobilanzierung (Ilg 2009)

Unterschieden wird unter anderem zwischen „Cradle-to-Grave“-Betrachtungen, die den gesamten Lebenszyklus eines Produkts untersuchen und „Cradle-to-Gate“-Betrachtungen, bei denen nur die Herstellung des Produkts „von der Wiege bis zum Werkstor des Herstellers“ bewertet wird.

In den Lebenszyklusabschnitten bzw. den enthaltenen Prozessen des untersuchten Produktsystems werden Stoff- und Energieflüsse ermittelt, die im Austausch mit der Umwelt stehen und dort eine Wirkung entfalten können. Dies sind in der Regel der Bezug von Energie und Rohstoffen und die Abgabe von Abfällen sowie gasförmigen oder flüssigen Emissionen. Alle Stoffe können daraufhin den Wirkungskategorien zugeordnet werden, in denen sie eine Wirkung entfalten und innerhalb ihrer Gruppe mit stoffspezifischen Faktoren, die die Wirkung je Menge des Stoffes in Bezug auf eine Referenzsubstanz angeben, gewichtet werden. Infolge dieser Zuordnung und Gewichtung („Klassifizierung“ und „Charakterisierung“ genannt, siehe Kapitel 4.2) ist für das untersuchte Produktsystem in jeder Wirkungskategorie die Angabe der Umweltwirkungen durch die Menge der Referenzsubstanz mit der gleichen Wirkung wie alle Stoffe zusammen möglich.

Die resultierenden Umweltwirkungen können sich dabei im zeitlichen und geografischen Rahmen unterscheiden. Treibhausgase wie CO₂ sind ein Beispiel für Emissionen mit globaler Wirkung über viele Jahrzehnte.

Umgekehrt hat saurer Regen infolge von schwefelhaltigen Brennstoffen und deren säurebildenden Abgasen in den 90er Jahren Schäden an heimischen Wäldern verursacht. Niederschlag nimmt die Luftverschmutzung auf, weswegen die Verweildauer in der Atmosphäre geringer ist und ein räumlicher Zusammenhang zwischen Ort der Emission und Ort der Wirkung besteht. Die Wirkung ist also eher lokal und von relativ kurzer Dauer. Die resultierenden Schäden können allerdings durchaus länger anhalten.

Weitere Beispiele für Wirkungen sind die Schädigung der Ozonschicht durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) oder ein schädliches Pflanzenwachstum mit Sauerstoffzehrung in Gewässern („Eutrophierung“) durch einen hohen Nährstoffeintrag infolge von übermäßiger Düngung in der Landwirtschaft.

Die klimatischen Bedingungen und damit einhergehend die Flora und Fauna unterscheiden sich von Ort zu Ort. Die Wirkung, die ein Stoff an einem konkreten Ort entfaltet, kann sich von der Wirkung an einem anderen Ort unterscheiden. Üblicherweise wird daher von einer potenziellen Umweltwirkung, einem Umweltwirkungspotenzial (UWP) im Zusammenhang mit der Emission von Stoffen und Energien gesprochen.

Ein wesentliches Merkmal der Ökobilanz ist der Bezug der ermittelten Elementarflüsse (Stoff- und Energieströme im Austausch mit der Umwelt) und des verknüpften resultierenden Umweltwirkungspotenzials auf eine Einheit des Nutzens, den ein System erfüllt. Erst der Bezug auf diese sogenannte „funktionelle Einheit“ macht zwei Systeme mit gleicher Funktion hinsichtlich ihrer Umweltwirkungen vergleichbar.

Es ist naheliegend, dass Annahmen über Nutzungshäufigkeiten, Gebrauchszeiten oder Auslastungsgrade im Produktsystem das Ergebnis und damit die Schlussfolgerungen stark beeinflussen können. Umso wichtiger ist eine transparente und nachvollziehbare Kommunikation aller Annahmen und Bedingungen.

Im Gebäudebereich beziehen sich Umweltwirkungen häufig auf 1 m² nutzbare Gebäudefläche (zum Beispiel Nettoraumfläche NRF) je Jahr (UWP je m²_NRF*a), um verschiedene Gebäude vergleichen zu können.

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ILG, Robert, 2009. GaBi - Ganzheitliche Bilanzierung. Methoden der nachhaltigen Stoffstrommodellierung [online]. Vorlesungsfolien. Stuttgart. 6 Oktober 2009. Verfügbar unter: https://www.oekobilanzwerkstatt.tu-darmstadt.de/media/oeko/2009_1/session_6___methodenerweiterung___lca_und_darueber_hinaus_oebw/Session6-Ilg.pdf

3. Zweck einer Ökobilanz

Die Gründe für die Durchführung einer Ökobilanz können vielfältig sein. In den allermeisten Fällen stellen sie eine Entscheidungsgrundlage dar.

Auf politischer Ebene können Ökobilanzen verschiedener Technologien oder Ausführungen mit gleicher Funktion dazu dienen, die umweltfreundlichere zu identifizieren und durch regulatorische und ökonomische Instrumente zu fördern.

Auf Unternehmensebene können Firmen mit Ergebnissen von Ökobilanzen eigener Produkte

• die Produkte optimieren, indem sie interne Prozesse mit hohem Umweltwirkungspotenzial identifizieren und verbessern.
• Werbung betreiben, indem sie den ökologischen Vorteil ihres Produkts gegenüber konventionellen Produkten kommunizieren.

Eine Spezialform in Unternehmen ist die Anwendung der Ökobilanz zur Prozessanalyse und Identifizierung von ökologischen Schwachstellen. Die „betriebliche Ökobilanz“ ist dabei meist in ein Öko-Controlling bzw. Umwelt-Audit eingebunden. (Kaimer, Schade 1994)

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DER SPIEGEL GMBH & CO. KG, 2000. Dosenpfand ab 2001. [online]. Hamburg, 9 August 2000. Verfügbar unter: https://www.spiegel.de/politik/deutschland/trittin-dosenpfand-ab-2001-a-88405.html

NORDDEUTSCHER RUNDFUNK, 2022. E-Fuels mit schlechter Umweltbilanz. [online]. 23 Juni 2022. Verfügbar unter: https://www.tagesschau.de/wissen/klima/e-fuels-elektroautos-verbrenner-vergleich-101.html

KAIMER, M. und D. SCHADE, 1994. Ökobilanzen - Umweltorientierte Informations- und Bewertungsinstrumente [online]. März 1994. Verfügbar unter: https://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/8595/1/ab4.pdf

4. Finanzielle Förderung

Bisherige Förderung energieeffizienter Gebäude

Im Gebäudebereich hat der Gesetzgeber in der Vergangenheit zur Einsparung von Energie und zum Schutz des Klimas Mindestanforderungen an Transmissionswärmeverluste und den Primärenergiebedarf des Gebäudebetriebs gestellt. Die Anforderungen im Gebäudebetrieb sind bei Neubauten höher als bei Bestandssanierungen. Der gesetzliche Rahmen ist das Gebäudeenergiegesetz (GEG).

Für die finanzielle Förderung besonders energieeffizienter Gebäude, welche die gesetzlichen Anforderungen unterschreiten, wurden durch die Bundesregierung verschiedene Förderprogramme verabschiedet. Seit Januar 2021 sind diese zur "Bundesförderung für Effiziente Gebäude" (BEG) zusammengefasst. Zinsvergünstigte Kredite aus der BEG-Förderung für den energieeffizienten Neubau und die Sanierung von Wohn- und Nichtwohngebäuden werden durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bereitgestellt.

Die Höhe der Förderung orientiert sich dabei am realisierten energetischen Standard. Die KfW hat mit den Effizienzhäusern (Wohngebäude) und Effizienzgebäuden (Nichtwohngebäude) Energiestandards für Gebäude anhand des Primärenergiebedarfs im Betrieb und des Transmissionswärmeverlusts definiert. Die Effizienzhäuser und -gebäude sind in die Unterschreitung des Primärenergiebedarfs in Bezug auf den Primärenergiebedarf eines Referenzgebäudes nach GEG unterteilt.

Je höher die Unterschreitung ist, desto energieeffizienter ist das Gebäude. Effizienzhaus bzw. -gebäude 40 bedeutet, dass der Primärenergiebedarf nicht mehr als 40 % des Referenzgebäudes nach GEG beträgt.

Tabelle 1: KfW-Effizienzhäuser und -gebäude

	Primärenergiebedarf	Transmissionswärmeverlust
Effizienzhaus und -gebäude 40	< 40 % QP Ref	< 55 % H'T Ref
Effizienzhaus und -gebäude 55	< 55 % QP Ref	< 70 % H'T Ref
Effizienzhaus und -gebäude 70	< 70 % QP Ref	< 85 % H'T Ref
...	...	...

(KfW c, [kein Datum]; KfW d, [kein Datum])

Die gesetzlichen Mindestanforderungen wurden in den vergangenen Jahren schrittweise verschärft (Novellierungen von EnEV und GEG). Parallel dazu sind auch die Voraussetzungen durch die KfW für eine finanzielle Förderung schrittweise erhöht worden, z. B. durch den Wegfall bestimmter Effizienzhausklassen.

Seit März 2023 ist die finanzielle Förderung der Effizienzhäuser und -gebäude 40 zusätzlich an Anforderungen hinsichtlich des gesamten Lebenszyklus geknüpft, die mittels einer Ökobilanz gemäß den Rechenregeln des staatlichen "Qualitätssiegels Nachhaltiges Gebäude" (QNG) nachzuweisen sind.

Lebenszyklusaspekte der finanziellen Förderung

Bei ausschließlicher Betrachtung des Gebäudebetriebs bleiben die durch die Herstellung der Baustoffe aufgewendete Graue Energie und die Entsorgung der Baustoffe am Ende der Gebäudenutzung sowie einhergehende Umweltwirkungen unberücksichtigt.

In vielen Systemen zur Bewertung und Zertifizierung der Nachhaltigkeit eines Gebäudes (z. B. LEED, BREEAM, DGNB, BNB, siehe Kapitel 3) ist die ökologische Nachhaltigkeit u. a. durch die Methode Ökobilanz zu ermitteln, womit der gesamte Lebensweg des Gebäudes in den Systemen bereits umfangreich in die Bewertung eingeht.

Die Nachhaltigkeitszertifizierung ist bei privaten Bauvorhaben nach wie vor ein freiwilliger und optionaler Bestandteil. Für Firmen können Nachhaltigkeitszertifizierungen die eigenen Bemühungen um nachhaltiges und insbesondere ökologisches Wirtschaften unterstreichen und der Außendarstellung dienen.

Ökonomische Vorteile einer Zertifizierung bestehen in einem geringeren Wertverlust und Leerstandsrisiko im Falle von Vermietungen. (DGNB GmbH a, [kein Datum])

Zur weiteren Förderung des nachhaltigen Bauens hat der Gesetzgeber mit dem „Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude“ (QNG) ebenfalls ein Bewertungssystem entwickelt und 2021 veröffentlicht, in dem die ökologische Nachhaltigkeit durch die Methode Ökobilanz festzustellen ist.

Die Durchführung einer Ökobilanz ist bei Neubauten seit 2023 verpflichtender Bestandteil einer BEG-Förderung durch die KfW.

Im Gebäudebereich wird die Ökobilanz in den kommenden Jahren also eine große Bedeutung haben, um Fördermittel zu beantragen und einen Beitrag zu einem klimafreundlichen Gebäudebestand leisten zu können.

Planungsaspekte

Das Ziel eines nachhaltigen Gebäudes und der Inanspruchnahme einer finanziellen Förderung kann bereits zu Planungsbeginn eines Gebäudes gefasst sein, wenn noch ein hoher Einfluss auf das Umweltwirkungspotenzial des Gebäudes besteht. Beeinflussbar sind Parameter wie bspw. die Bauweise, der Energiestandard, der Wärmeerzeuger oder die Geometrie.

Architekt:innen ist es durch die überschlägige Ökobilanzierung verschiedener Varianten zu Beginn des Planungsprozesses möglich, Varianten zu identifizieren, die die Anforderungen des QNG eher erfüllen als andere Varianten.

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KFW c, [kein Datum]. Die Effizienzhaus-Stufen für bestehende Immobilien und Baudenkmale. [online]. Verfügbar unter: https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Bestehende-Immobilie/Energieeffizient-sanieren/Das-Effizienzhaus/

KFW d, [kein Datum]. Der Maßstab für energieeffiziente Gebäude. [online]. Verfügbar unter: https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Öffentliche-Einrichtungen/Kommunale-Unternehmen/Kommunale-Gebäude/Effizienzhaus/

DGNB GMBH a, [kein Datum]. Vorteile für alle. [online]. Verfügbar unter: https://www.dgnb-system.de/de/zertifizierung/vorteile/index.php

KFW e, [kein Datum]. Klimafreundlicher Neubau – Wohngebäude. [online]. Verfügbar unter: https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Neubau/Förderprodukte/Klimafreundlicher-Neubau-Wohngebäude-(297-298)/

KFW f, [kein Datum]. Klimafreundlicher Neubau – Nichtwohngebäude. [online]. Verfügbar unter: https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Unternehmen/Energie-und-Umwelt/Förderprodukte/Klimafreundlicher-Neubau-–-Nichtwohngebäude-(299)/

KFW g, [kein Datum]. Klimafreundlicher Neubau im Niedrigpreissegment – Wohngebäude. [online]. Verfügbar unter: https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Privatpersonen/Neubau/Förderprodukte/Klimafreundlicher-Neubau-im-Niedrigpreissegment-(296)/

5. Einstiegsbeispiel

Mit dem folgenden Einstiegsbeispiel können Sie sich einen Eindruck von der Methode Ökobilanz verschaffen, u. a. wie Sie vorgehen, in welcher Form die Ergebnisse vorliegen und welche Schlussfolgerungen Sie aus den Ergebnissen ableiten können.

Aufgabenstellung: Vergleich der Ökobilanz unterschiedlicher Baustoffe

Vergleichen Sie die Umweltwirkungen unterschiedlicher Baustoffe in einer konkreten Anwendung:
Einfeldträger, Spannweite 6 m, Feldbreite 4 m

Zu untersuchende Materialien:

Tabelle 2: Einstiegsbeispiel - Zu untersuchende Materialien

Material		Dichte [kg/m³]	Masse [kg]	Volumen [m³]	Lebensdauer [a]
Stahlprofil		7850	184,16	0,023	60
Holzträger		507	189,2	0,373	20
Stahlbeton Unterzug	Stahl	7850	69,24	0,009	60
	Beton	2400	2052,43	0,855	60

Verwenden Sie für den Vergleich die generischen Datensätze der Ökobaudat-Datenbank:
https://www.oekobaudat.de/no_cache/datenbank/suche.html

Gehen Sie davon aus, dass die Lebensdauer von Holz nur ein Drittel der Lebensdauer von Stahlprofil und Stahlbeton beträgt und beziehen Sie alle Ergebnisse auf die Lebensdauer als funktionelle Einheit.

Weisen Sie die Umweltwirkungen getrennt aus für die Module:

• Herstellung (A1-A3)
• Entsorgung(C3,C4)
• Gutschriften (D)

Stellen Sie die Ergebnisse der Umweltwirkungen Treibhauspotenzial (engl.: global warming potential, GWP), Ozonbildungspotenzial (engl.: photochemical ozone creation potential, POCP) und Eutrophierungspotenzial (engl.: eutrophication potential, EP) dar.

Zu Gutschriften (D) werden Vorteile & Belastungen außerhalb der Systemgrenze gezählt. Nach dem Lebensende eines Produkts können dessen recycelte („sekundäre“) Materialien „primäre“ Materialien ersetzen, wodurch eine Primärproduktion vermieden ist. Diese Vorteile können als Gutschriften dem untersuchten Produktsystem angerechnet werden.

Hilfestellung zum Vorgehen

Gehen Sie wie folgt vor:

• Suchen Sie in der Ökobaudat 2021-II nach Ökobilanzdatensätzen der benötigten Baustoffe.

• Stellen Sie das UWP der Baustoffe in den Modulen und den Kategorien Treibhauspotenzial (GWP), Ozonbildungspotenzial (POCP) und Eutrophierungspotenzial (EP) für die deklarierte Menge in einem Tabellenkalkulationsprogramm zusammen.
• Multiplizieren Sie das UWP des Baustoffs mit der von Ihnen im Einfeldträger benötigten Menge und dividieren Sie durch die Lebensdauer als funktionelle Einheit.
• Stellen Sie die Ergebnisse grafisch dar
• Überlegen Sie, ob die Berücksichtigung des Moduls D im Gesamtergebnis sinnvoll ist, wann eine Wirkungskategorie größere Beachtung finden sollte als andere und welche Variante Sie für die nachhaltigste halten.

Die hier bereitgestellte Excel-Mappe beinhaltet ein Mustervorgehen der vorgeschlagenen Punkte.

Ergebnisse und Diskussion

Im Folgenden sind die Umweltwirkungspotenziale der Varianten gegenübergestellt und diskutiert.

Beim GWP kann der negative Wert der Herstellung damit begründet werden, dass das benötigte Holz beim Wachsen der Bäume CO₂ aus der Atmosphäre gebunden hat. Bei der Entsorgung des Holzes in Form thermischer Verwertung werden diese Treibhausgase wieder freigesetzt. Die Beträge stimmen nicht überein, da die Herstellung neben dem Wachstum weitere Prozesse der Verarbeitung mit weiteren Treibhausgasemissionen umfasst, um die der Betrag des GWP der Herstellung verringert wird.

Die Varianten Stahlprofil und Stahlbeton weisen deutlich geringer Emissionen aus der Entsorgung auf. Ohne Einbeziehung der Gutschriften liegen alle drei Varianten bei etwa 2,5-3 kg CO₂-Äq./Jahr.

Die Gutschriften der Variante Holz resultieren aus der Nutzung des Altholzes zur Strom- und Wärmeerzeugung, wobei die Nutzung fossiler Brennstoffe vermieden wird. Unter Einbeziehung der Gutschriften weist die Variante Holz ein negatives GWP auf.

Abb. 2: Einstiegsbeispiel - Treibhauspotenzial der Einfeldträger

In der Wirkungskategorie POCP weist die Variante Stahlprofil das größte Umweltwirkungspotenzial in der Herstellung auf, während das die Herstellung bei den Varianten Holz und Stahlbeton gleich auf ist. Unter Einbeziehung der Gutschriften weist die Variante Holz wieder das geringste Umweltwirkungspotenzial auf.

Abb. 3: Einstiegsbeispiel - Ozonbildungspotenzial der Einfeldträger

Beim Eutrophierungspotenzial weist die Variante Holz in der Herstellung ein großes Umweltwirkungspotenzial auf sowie die höchsten Gutschriften. Auch mit Einbeziehung der Gutschriften fällt das EP der Variante Holz am höchsten aus, während die Variante Stahlprofil besser abschneidet als der Stahlbeton.

Abb. 4: Einstiegsbeispiel - Eutrophierungspotenzial der Einfeldträger

Wie Sie feststellen können, ist der „umweltfreundlichste“ Einfeldträger nicht eindeutig zu identifizieren. Das wird umso komplexer, je mehr Wirkungskategorien und Varianten Sie betrachten. Für eine „Verrechnung“ von Umweltwirkungen miteinander, um auf eine Ein-Punkt-Bewertung zu kommen, gibt es jedoch keine wissenschaftliche Grundlage (siehe Kapitel 4.2). Die Auswahl und Gewichtung der Umweltwirkungen ist daher den Anwender:innen von Ökobilanzen überlassen.

Vor dem Hintergrund des Klimawandels und der notwendigen Anstrengungen zur Reduktion des Treibhauseffekts ist das Treibhauspotenzial meist die Wirkungskategorie mit der größten Beachtung.

Im Bauwesen ist durch Nachhaltigkeitszertifizierungssysteme und die dort enthaltenen Gewichtungsfaktoren für unterschiedliche Umweltwirkungen eine Priorisierung bereits vorgenommen. Im Rahmen der QNG-Förderung hat der Gesetzgeber durch eine Fokussierung auf das Treibhauspotenzial und nicht erneuerbare Primärenergie eine Priorisierung durchgeführt, die als gute Orientierung dienen kann.