CO₂-neutrale Verbrennung in der technischen Gebäudeausrüstung

Die zunehmende Dringlichkeit des Klimaschutzes hat den Begriff der CO₂-neutralen Verbrennung in den Fokus der Baubranche und der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) gerückt. CO₂-neutrale Verbrennung bedeutet, dass die durch Verbrennung entstehenden Kohlendioxid-Emissionen durch entsprechende Maßnahmen ausgeglichen werden, sodass keine zusätzliche Belastung für das globale Klimasystem entsteht. Dieser Beitrag erläutert die Grundlagen, die relevanten Berechnungen, Beispiele aus der Praxis sowie gesetzliche Rahmenbedingungen, die Fachplaner und Ingenieure berücksichtigen sollten.

Definition

CO₂-neutrale Verbrennung bezeichnet einen Prozess, bei dem die durch die Verbrennung eines Energieträgers freigesetzte Menge an CO₂ durch natürliche (z. B. Photosynthese) oder technische (z. B. Carbon Capture and Storage, CCS) Maßnahmen kompensiert wird. Eine wesentliche Rolle spielen biogene Brennstoffe, da sie im Lebenszyklus netto kein zusätzliches CO₂ freisetzen, vorausgesetzt, dass die nachwachsenden Rohstoffe nachhaltig bewirtschaftet werden.

In der technischen Gebäudeausrüstung betrifft die CO₂-neutrale Verbrennung hauptsächlich Heiz- und Energiesysteme, die erneuerbare Energieträger wie Holzpellets, Biogas oder synthetische Kraftstoffe nutzen. Ziel ist es, fossile Brennstoffe zu ersetzen und den CO₂-Fußabdruck von Gebäuden zu minimieren.

Formeln zur Berechnung und Nachweisführung

Berechnung der CO₂-Emissionen

Die durch einen Brennstoff freigesetzte CO₂-Menge $E_{CO_2}$ wird berechnet als:

$E_{CO_2} = B \cdot H_u \cdot F$

$B$ : Verbrannte Brennstoffmenge $kg$
$H_u$ : Heizwert des Brennstoffs $MJ/kg$
$F$ : Emissionsfaktor $kg CO₂/MJ$

Berechnung der Kompensation

Zur Bestimmung der benötigten Kompensation zur Erreichung der CO₂-Neutralität wird der Netto-CO₂-Ausstoß herangezogen:

$Netto_{CO_2} = E_{CO_2} - C_{offset}$

$C_{offset}$ : Kompensierte CO₂-Menge $kg$

Ein System gilt als CO₂-neutral, wenn:

$Netto_{CO_2} = 0$

Anwendungsbeispiel

Ein Mehrfamilienhaus verwendet einen Pelletkessel mit einer jährlichen Brennstoffmenge von $12.000 \, \text{kg}$ . Die Holzpellets haben einen Heizwert von $18 \, \text{MJ/kg}$ , und der Emissionsfaktor beträgt $0,015 \, \text{kg CO₂/MJ}$ . Ein zusätzliches Aufforstungsprojekt bindet jährlich $400 \, \text{kg CO₂}$ .

Berechnung der Emissionen:
$E_{CO_2} = 12.000 \cdot 18 \cdot 0.015 = 3.240 \, \text{kg CO₂}$
Berechnung des Netto-Ausstoßes:
$Netto_{CO_2} = 3.240 - 400 = 2.840 \, \text{kg CO₂}$

Die Emissionen müssen durch zusätzliche Kompensationsmaßnahmen weiter reduziertwerden, um die CO₂-Neutralität zu erreichen.

Bei diesem Beispiel bietet sich an, direkt an den vermeidbaren Emissionen anzusetzen, das ist die Verfeuerung von Brennstoff. Eine Fotovoltaikanlage kann die benötigten Brennstoffe verringern. Es sollte auch geprüft werden, ob die energetische Sanierung des Gebäudes ein hohes Einsparpotenzial bietet. Wichtig ist zu erkennen, dass die direkte Vermeidung von Emissionen die bessere Wahl ist. Ist das direkte Vermeiden nicht möglich, so lässt es sich indirekt kompensieren. Dies kann durch den Kauf von Emissionszertifikaten aus anerkannten Klimaschutzprojekten geschehen.

Geschichte der CO₂-neutralen Verbrennung in Deutschland

Deutschland hat sich frühzeitig mit der Förderung klimafreundlicher Technologien befasst. Bereits in den 1990er Jahren wurden Biogasanlagen und Holzheizsysteme subventioniert. Meilensteine wie das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und das Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) haben die Entwicklung entscheidend geprägt. Insbesondere seit der Einführung der CO₂-Bepreisung ist die CO₂-Neutralität fester Bestandteil der Bau- und Energiepolitik.

Vor- und Nachteile

Vorteile:

Beitrag zur Erreichung der Klimaziele
Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern
Langfristige Kostenstabilität durch Nutzung erneuerbarer Energien

Nachteile:

Hohe Anfangsinvestitionen in CO₂-neutrale Systeme
Begrenzte Verfügbarkeit biogener Brennstoffe
Technische Herausforderungen bei der Speicherung und Abscheidung von CO₂

Ergänzende und wichtige Gesetze in Deutschland

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG):
Fördert die Einspeisung erneuerbarer Energien in das Stromnetz.
Gebäudeenergiegesetz (GEG):
Regelt den Mindestanteil erneuerbarer Energien bei der Wärmeversorgung von Neubauten.
Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG):
Setzt einen Preis auf CO₂-Emissionen fossiler Brennstoffe.
Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG):
Legt verbindliche CO₂-Reduktionsziele fest.

Die CO₂-neutrale Verbrennung ist ein unverzichtbarer Bestandteil einer klimaneutralen Energieversorgung in der TGA. Ihre Integration in Gebäudekonzepte erfordert fundierte Kenntnisse über technische, ökologische und gesetzliche Rahmenbedingungen. Die Förderung innovativer Technologien und der nachhaltige Einsatz biogener Brennstoffe sind essenzielle Schritte, um die gesetzten Klimaziele zu erreichen und eine nachhaltige Bauweise zu gewährleisten.