Mit der 1998 novellierten Fassung des Baugesetzbuchs (BauGB) sind Planer und Kommunen nun explizit aufgefordert die Nutzung erneuerbarer Energien in der Bauleitplanung als Belang zu berücksichtigen (vergl. §1, Abs. 5, Nr.7 BauGB). Die solar+ergetische Uberprüfung von Bebauungsplänen muß damit als Standard angesehen werden.

© 2002 by Dr.-Ing. Peter Goretzki, Stuttgart

Regenerative Energien als Belang in der verbindlichen Bauleitplanung

passive Sonnenenergienutzung durch Fenster thermische Sonnenenergienutzung durch Kollektoren photovoltaische Sonnenenergienutzung durch Solarzellen

Mit der 1998 novellierten Fassung des Baugesetzbuchs (BauGB) sind Planer und Kommunen nun explizit aufgefordert die Nutzung erneuerbarer Energien als Belang in der Bauleitplanung zu berücksichtigen (vergl. §1, Abs. 5, Nr.7 BauGB).

Dieser Belang verpflichtet die Kommune u.a. die Anforderungen der Sonnenenergienutzung bei der Aufstellung eines Bebauungsplans zu beachten und diese gegen eventuell konkurrierende Belange abzuwägen. Falls die Belange regenerativer Energien im Einzelfall nicht berücksichtigt werden können, ist dies besonders zu begründen.

Dieser eigenständige Belang der Nutzung erneuerbarer Energien wird gestärkt durch das allgemeine Planungsziel einer "nachhaltigen städtebaulichen Entwicklung", d.h. u.a. Energiesparender Bauweisen (§1, Abs. 5 BauGB), den Belang "kostensparenden Bauens", z.B. durch kompakte Baukörper (§1, Abs. 5, Nr.2 BauGB) sowie der allgemeinen Belange des Umweltschutzes, z.B. der Emissionsvermeidung/Verminderung (§1, Abs. 5, Nr.7 BauGB).

Hinzu kommen die wirtschaftlichen Belange der Bauherren, z.B. in Form der Senkung der Energie- und Baukosten. Dieser Belang wird durch die neue Energieeinsparverordnung EnEV, nach der thermische Solargewinne gegen einen baulichen Wärmeschutz aufgerechnet werden können sowie durch das Erneuerbare Energien Gesetz EEG, welches die Nutzung erneuerbarer Energien als Wirtschafsgut interessant macht weiter gestärkt.

Jeder Bebauungsplan soll damit günstige Voraussetzungen zur passiven, thermischen und photovoltaischen Sonnenenergienutzung schaffen.

Um die Belange erneuerbarer Energien in die Planung einstellen und gegen andere Belange abwägen zu können muß dieser Belang sachgerecht geprüft werden, andernfalls ist ein Abwägungsdefizit zu vermuten. Konkret bedeutet dies, dass beispielsweise die Festlegung einer Firstrichtung allgemein mit den Belangen regenerativer Energien, nicht aber allein durch gestalterische Absichten rechtssicher begründet werden kann - es sein denn der Belang regenerativer Energien wurde geprüft und wird nicht unzumutbar beeinträchtigt. Die floskelhafte Begründung im Bebauungsplan, dass der Belang in die Abwägung eingestellt wurde, ohne dass eine sachgerechte Prüfung, d.h. Berechnungen durchgeführt wurden, wird einer gerichtlichen Überprüfung kaum standhalten können, da solar+energetische Eigenschaften (vergleichbar mit Lärmimmissionen, dem Statik- oder Wärmeschutznachweis) nicht durch Augenschein erkennbar sind - außer sie sind idealtypisch (über-)erfüllt was zumindest eine Kollision mit dem Belang des "flächensparenden Bauens" erzeugt.

Die Bauleitplanung ist aber auch nach dem neuen Recht kein Instrument, um kommunale Energiepolitik durchzusetzen. So kommt beispielsweise die Festsetzung einer Verpflichtung zur Errichtung von Solaranlagen im Bebauungsplan nicht in Betracht. Hier bieten jedoch städtebauliche Verträge nach §§ 11 und 12 BauGB oder zivilrechtliche Grundstückskaufverträge für kommunales Bauland die Möglichkeit entsprechende Vereinbarungen zu treffen.

 

Mindestanforderung an die Besonnungsdauer

In §1, Abs. 5, Nr.1 BauGB werden Anforderungen an "gesunde Wohn- und Arbeitsverhältnisse" formuliert. §136, Abs. 3, Nr.1a BauGB definiert gesunde Wohn- und Arbeitsverhältnisse u.a. als "Belichtung und Besonnung ... der Wohnungen".

Seit Oktober 1999 definiert eine DIN-Norm explizite Anforderungen an die Mindestbesonnungsdauer von Wohnungen.

Damit ist die Kommune und der Planer explizit aufgefordert eine ausreichende Besonnung und Belichtung durch planungsrechtliche Vorgaben, das heißt durch geeignete Bebauungsplanfestsetzungen sicherzustellen.

Der Verweis auf die Mindestabstände des Bauordnungsrechts greift hier nicht, da diese nur die Einhaltung der "öffentlichen Sicherheit und Ordnung" für die Bebauung des einzelnen Grundstücks innerhalb des durch den Bebauungsplan formulierten Rahmens regeln.

Die Verletzung der Mindestanforderungen an Belichtung und Besonnung führt zu einer Schadensersatzpflicht des Planers!

 

 

Kommunalpolitische Anträge:

Auslobung eines städtebaulichen Wettbewerbs:

In dem städtebaulichen Wettbewerb ... sollen die Aspekte der Nutzung regenerativer Energien (aktive und passive Sonnenenergienutzung) und nachhaltiger Bauweisen (Kompaktheit) in den Anforderungskatalog der Auslobung mit aufgenommen werden und in die Wettbewerbsentscheidung mit einfließen. Hierzu ist eine quantitative solar+energetische Vorprüfung zu beauftragen. Dabei sind folgende Kennwerte als Wohnflächenmittelwert für den Wettbewerbsbereich zu ermitteln: Solare Verluste für Passive Sonnenenergienutzung durch ungünstige Orientierung, gegenseitige Verschattung der Gebäude, Verschattung durch raumbildende und zu erhaltende Vegetation in öffentlichen Raum sowie Verschattung durch Topographie. Solare Verluste für Aktive Sonnenenergienutzung durch ungünstige Orientierung und Neigung der Aufstell-/Dachflächen, gegenseitige Verschattung der Gebäude, Verschattung durch raumbildenende und zu erhaltende Vegetation in öffentlichen Raum sowie Verschattung durch Topographie Bewertung der Kompaktheit durch Ermittlung des wohnflächenspezifischen Wärmeverlustes entsprechend den Mindestanforderungen der WSchVO'95 bzw. EnEV 200? an den baulichen Wärmeschutz. Bewertung der Gesamtenergiebilanz durch Ermittlung des Primärenergiebedarfs für Heizung und Warmwasserbereitung (bei 0.02 m² Kollektorfläche je m² Wohnfläche) Einhaltung der Mindestanforderungen an die Besonnungsdauer. Die solar+energetische Vorprüfung hat mit einem städtebaulichen Simulationsprogramm nach dem Stand der Technik zu erfolgen. Vom Vorprüfer ist ein Qualifikationsnachweis zu erbringen.

Aufstellung eines Bebauungsplans (Aufstellungsbeschluß)

Die Stadtverwaltung wird aufgefordert den Bebauungsplan ... solar+energetisch überprüfen zu lassen. Soweit durch Bebauungsplanfestsetzungen die Nutzung regenerativer Energien nicht im ausreichenden Maß ermöglicht oder kompakte Bauweisen verhindert werden ist der Bebauungsplan solar+energetisch zu optimieren. Die solar+energetische Überprüfung hat nach dem Stand der Technik durch Simulationsrechnung zu erfolgen und muß passiv-solare Gewinne, aktiv-solare Gewinne, die passiv-solare Heizenergiebilanz und die Besonnungsdauer für jedes einzelne Gebäude sowie als Gesamtbilanz für den Planungsbereich ausweisen. Vom beauftragten Gutachter ist ein Qualifikationsnachweis zu erbringen. Das Ergebnis der solar+energetischen Überprüfung soll in einer öffentlichen Sitzung vorgestellt und potentiellen Bauherren zur Verfügung gestellt werden.

 

Projektbeispiele

 

Der Erfolg einer von der Landeshauptstadt Dresden beauftragten solar+energetischen Bebauungsplan-Optimierung soll am nachfolgenden Beispiel kurz vorgestellt werden.

 

Abb.1: Ausgangs- und Optimierungsvariante des Beispiels

Von einem vorgegebenen Bebauungsplanentwurf (oben links) ausgehend wurde in dem für die sächsische Landeshauptstadt Dresden erstellten Grundlagengutachten zuerst die energetische Wirkung einer kompakteren Bauweise in Form einer Doppel- statt Einfamilienhaus-Bebauung sowie die Wirkung einer verstärkten Südausrichtung auf die verfügbaren Solargewinne untersucht.

Wie an der Abb.2 deutlich wird, führen diese "Standard-Optimierungsansätze" nur zu einem begrenzten Erfolg. So konnte durch die Doppelhaus-Variante der wohnflächenspezifische Heizwärmebedarf nur um 5% vermindert werden, die Südausrichtung fast aller Gebäude konnte den Heizwärmebedarf um knapp ein weiteres Prozent reduzieren. Nach wie vor weisen beide Varianten mit einem gegenüber idealen Bedingungen verfügbaren mittleren Solargewinn von nur 62,7% bzw. 67.9% noch unzureichende Voraussetzungen für die passive Sonnenenergienutzung auf. Über 2/3 der Wohnungen verfehlen die gesetzlichen Mindestanforderungen an die Besonnungsdauer.

Abb.2:
Gebäudescharfe Kartierung der Kennwerte „Verfügbarer Solargewinn" und „wohnflächenspezifischer Heizwärmebedarf" für die Ausgangsvariante, die Doppelhausvariante, die Süd ausgerichtete Doppelhausvariante und die Optimierungsvariante. Die Balkendiagramme zeigen die Heizwärmebilanz sowie die solaren Verluste für die passive, thermische und photovoltaische Sonnenenergienutzung. Die Erbniskartierungen stellen solar+energetisch günstige Ergebnisse gelb bis grün, ungünstige blau bis rot dar.

Die mit GOSOL durchgeführte solar+energetische Analyse identifiziert als Hauptursache für die "Solaren Verluste" eine sehr starke Verschattung durch planungsrechtlich festgesetzte Bäume, sowie eine überdurchschnittlich hohe gegenseitige Verschattung der Gebäude. Als Ursache für den überdurchschnittlich hohen Bruttowärmebedarf der Gebäude konnte die als Höchstzahl festgesetzte Anzahl der Vollgeschosse identifiziert werden, welche in diesem speziellen Fall, im Zusammenwirken mit der Vollgeschossdefinition der sächsischen Bauordnung eine kompakte Baukörperausformung verhindert.

Hier setzt die solar+energetische Optimierung an. Zielgröße für die Bewertung des Optimierungserfolges ist dabei ausschließlich der wohnflächenspezifische Heizwärmebedarf. Iterativ, durch mehrere Simulationsgänge werden verschiedene Festsetzungsvarianten getestet, bewertet und fortschreitend solar+energetisch optimiert. Vorgabe dieser Optimierung war dabei, das Erschließungssystem beizubehalten.

Als ein Optimierungsergebnis wurde in diesem Fall auf die Festsetzung der Vollgeschosse und der Geschossflächenzahl zugunsten von maximal zulässigen First- und Traufhöhen verzichtet. Die zulässige Firsthöhe wurde dabei gegenüber der Ausgangsvariante von 8,5 m in Verbindung mit Z=I auf nunmehr 9,2 m deutlich erhöht. Dennoch konnte durch Abstimmung der Überbaubaren Grundstücksflächen und der festgesetzten Bezugshöhe die gegenseitige Verschattungswirkung der Gebäude um 27% vermindert werden. Durch die nun möglichen kompakteren Gebäude wird der spezifische Wärmeverlust um 7,1 kWh/m²_WFa gesenkt.

Ebenfalls modifiziert wurde das Grünordnungskonzept. Neben einer Überarbeitung der Pflanzlisten für die Pflanzbindung wurden, auch aus Nachbarschutzgründen räumlich definierte Bereiche für bestimmte Baumarten bzw. Pflanzlisten vorgegeben, welche verhindern, dass umliegende Gebäude in der aktiven oder passiven Sonnenenergienutzung durch hohe Bäume beeinträchtigt werden.

 

Optimierungserfolg kurzgefasst

• Durch die solar+energetische Optimierung kann der mittlere spezifische Heizwärmebedarf des Planungsbereichs um 15.2 kWh/m²_WFa, d.h. 18% von 85,4 kWh/m²_WFa auf 70,2 kWh/m²_WFa vermindert werden. Dies bedeutet eine jährliche Energieeinsparung von 239,8 MWh/a und eine damit verbundene Verminderung der gebietsbezogenen CO₂-Emission von 40.3 t jährlich.
• Die jährlichen Heizkosten des Untersuchungsbereichs sinken hierdurch um 23 100 DM/a.

• Um die selbe Energieeinsparung zu erzielen, hätten baulicherseits ca. 700 000 DM in zusätzliche Wärmedämmung investiert werden müssen.

• Der Anteil der gegenüber idealen Voraussetzungen durch ungünstige Orientierung und Verschattung verursachten solaren Verluste konnte von 37,6% auf 17,1% mehr als halbiert werden.

• Hierdurch steigerte sich der zur Substitution von Heizwärme genutzte passive Solargewinn von 15,0 kWh/m²_WFa auf 21,3 kWh/m²_WFa, d.h. im Untersuchungsbereich insgesamt auf 268,95 MWh/a.

• Gleichzeitig konnte auch die Besonnungsdauer der Wohnungen im Winter um bis zu 133% und im Spätsommer um bis zu 70% verlängert und damit die Wohnqualität deutlich gesteigert werden.

 

Abb.3: Durch die solar+energetische Optimierung konnte eine deutliche Verlängerung der Besonnungsdauer (von links nach Rechts: 12.Dezember, 8.Februar, 23.September und DIN; gelb=optimal, rot=mangelhaft) und damit eine Verbesserung des Wohnwertes erzielt werden. Die unteren Diagramme zeigen, dass sich der Anteil der Wohnungen (Y-Achse) mit einer langen Besonnungsdauer (X-Achse) ganzjährig deutlich erhöht hat.

 

• Die mögliche Wohnfläche konnte von 9566 m² auf 12646 m² um 32% erhöht werden.

• Durch die Optimierung der zulässigen Gebäudeabmessungen werden im Vergleich zur Doppelhausvariante, bei identischem Typenmix, die wohnflächenspezifischen Baukosten um 18 %, d.h. im Planungsbereich insgesamt um 4,1 Millionen DM und gegenüber der Ausgangs-Variante um 23,5 %, d.h. insgesamt 5,6 Millionen DM vermindert. Diese Einsparung könnte z.B. in zusätzliche Wärmedämmung oder aktive Sonnenenergienutzung reinvestiert werden.

• Auch bei der aktiven Sonnenenergienutzung konnten durch die solar+energetische Optimierung der städtebaulichen Planung die Einstrahlungsvoraussetzungen deutlich verbessert und damit die spezifischen Energieerzeugungskosten um bis zu 13% gesenkt werden. Unter Zugrundelegung eines solaren Deckungsgrades von 50% für Brauchwasserbereitung und Stromerzeugung können im Planungsbereich bis zu 102,2 MWh/a Wärmeenergie zur Brauchwasserbereitung genutzt und 109,8 MWh/a Strom ins Netz eingespeist werden. Für die Kollektoranlagen müssen dabei ca. 400 000 DM, für die Photovoltaikanlagen ca. 2 Millionen DM investiert werden.

 

 

Abb.4: Durch die solar+energetische Optimierung konnte die Wohndichte (=flächensparendes Bauen) spürbar erhöht werden. Gleichzeiting konnten die spezifischen Baukosten, die Heizkosten und die spezifischen Kosten für solare Energiegewinnung deutlich gesenkt werden.

 

 

Bei einem 10 000 DM unterschreitenden Kosteneinsatz für die solar+energetische städtebauliche Optimierung kann durch diese mehr Energieeinsparung erzielt werden als durch die thermische und photovoltaische Sonnenenergienutzung zusammen. Den Optimierungskosten steht monetär eine Reduzierung der Gebäudekosten um 5.600.000 DM, eine jährlich wiederkehrende Heizkosteneinsparung von 23.100 DM sowie eine Investitionskostenersparnis bei der aktiven Sonnenenergienutzung von DM 310.000 DM gegenüber. Die Umwelt wird jährlich allein bei der Heizung um 40.270 kg CO2 entlastet. Ausführliche Darstellung der Simulationsergebnisse

 

Aus dem Ergebnis dieser solar+energetischen Optimierung, welches sich mit denen von über 120 von uns durchgeführten Bebauungsplanoptimierungen mit über 1100 ha Gesamtfläche deckt, läßt sich ableiten, dass durch eine solar+energetische Bebauungsplan-Optimierung

• die durch Ausrichtung und Verschattung verursachten solaren Verluste auch unter Beibehaltung der Bebauungskonzeption oft halbiert werden können,
• der mittlere wohnflächenspezifische Heizwärmebedarf zwischen 5 und 15 kWh/m²_WFa, d.h. um bis zu 20% gesenkt werden kann,
• damit oft mehr Energie als durch die aktive Sonnenenergienutzung eingespart werden kann,
• die wohnflächenspezifischen Bau- und Nutzungskosten deutlich vermindert werden können,
• die Besonnungsdauer und damit die Wohnqualität deutlich verbessert werden kann,
• die Voraussetzungen und Effizienz der aktiven Sonnenenergienutzung deutlich verbessert werden können,
• die Verbesserung der Voraussetzungen für die Sonnenenergienutzung nicht zu Lasten der Bebauungsdichte geht,
• damit die solar+energetische Optimierung qualitativ hochwertiges flächensparendes Bauen ermöglicht,
• die Einbeziehung der Grünordnungskonzeption ein wesentlicher Bestandteil jeder solar+energetischen Optimierung ist,
• jede solar+energetische Optimierung einen individuellen Ansatz erfordert,
• „Standardoptimierungsansätze" nur einen Bruchteil der möglichen Energieeinsparung erschließen,
• keine über die üblichen Festsetzungen des Baugesetzbuchs, der Baunutzungs-Verordnung oder der jeweiligen Bauordnung hinausgehenden Festsetzungen notwendig sind,
• die Festsetzungen jeweils im Einzelfall aufeinander abgestimmt und in ihrer solar+energetischen Wirkung rechnerisch überprüft werden müssen,
• nahezu jede Planung, auch unter Beibehaltung der Bebauungskonzeption solar+energetisch verbessert werden kann.
  
  

 

Die topographische Situation ist durch einen ca. 6% nach Osten abfallenden Hang und eine südlich und östlich angrenzende 3-8 geschossige Bebauung gekennzeichnet.

Die ursprüngliche Planung sieht 2 1/2 geschossige Reihenhäuser mit 8,5m Tiefe bei einem Gebäudeabstand von rund 12-13m mit darunter liegender Tiefgarage vor.

Wie die Solaren Verluste zeigen, verursacht dieser Planungsansatz eine sehr starke gegenseitige Verschattung der Gebäude, welche auch die Besonnungsqualiät in den Wintermonaten erheblich beeinträchtigt. Infolge des ungünstigen Querschnitts weisen die Gebäude zudem einen weit überdurchschnittlichen Wärmeverlust auf.

Der Optimierungsansatz beinhaltet die Vergrößerung der Gebäudeabstände bei gleichzeitiger Erhöhung der zulässigen Gebäudetiefe auf 12,0m, wodurch die Anzahl der Zeilen von 4 auf 3 reduziert wird, sowie eine Optimierung der Höhenentwicklung der Gebäude.

Im Ergebnis kann hierdurch, unter Beibehaltung der Wohnfläche

• der solare Verlust um 56,2 % vermindert
• der Heizwärmebedarf um 40,9% vermindert (bei unveränderten U-Werten und Luftwechselraten) und
• die Besonnungsdauer der EG-Bereiche im Winter bis zu verachtfacht werden.

 

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