25.03.2021

Klimaneutrales Bauen: Aktuelle Trends und Chancen für Startups

Welche Trends und Chancen im Bereich "klimaneutrales Bauen" bestehen für Startups? Der brutkasten hat sich vier Bereiche angesehen – angefangen vom Recycling von Baustoffen über die Energie bis hin zur Mobilität.
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Bauen
(c) AdobeStock

Das herausfordernde EU-Ziel einer klimaneutralen Gesellschaft bis 2050, zu dem sich Österreich bereits für 2040 bekannt hat, erfordert radikale Veränderungen in vielen Bereichen unseres Gesellschafts- und Wirtschaftssystems. Im Zuge einer nachhaltigen Klimapolitik und Energiewende kommt der Bauindustrie eine Schlüsselrolle dabei zu. Im Fokus stehen dabei nicht nur der energieeffiziente Neubau von Gebäuden, sondern auch die Instandhaltung und ein klimafreundliches Gebäudemanagement.

CO2-Emissionen im Gebäudesektor

Aktuell entfallen in Österreich rund zehn Prozent der CO2-Emissionen auf den Gebäudesektor. Damit die Klimawende auch in diesem Bereich gelingt, nimmt die österreichische Bundesregierung eine Menge Geld in die Hand. So hat Klimaschutzministerin Leonore Gewessler Anfang der Woche im Rahmen einer Diskussionsrunde zum klimaneutralen Bauen für die Zukunft darauf verwiesen, dass die thermische Gebäudesanierung in den nächsten Jahren mit 650 Millionen Euro gefördert wird. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Tausch von Ölheizungen und Gasthermen. Kein leichtes Unterfangen, bedenkt man, dass es in Österreich noch immer mehr als 600.000 Ölheizungen gibt.

Neben dem Gebäudebestand, der saniert und „klimafit“ gemacht werden muss, stellt sich zudem die Frage, wie Bauaktivitäten möglichst ressourcenschonend erfolgen können. Der brutkasten nimmt dies zum Anlass und hat sich vier Bereiche angesehen, die in den nächsten Jahren auch Chancen für heimische Startups bieten.

1. Recycling von Baustoffen

Im Zuge der Dekarbonisierung von Neubauten nimmt der verwendete Baustoff eine Schlüsselrolle ein. Ein großer Hebel bildet dabei das Recycling von bereits bestehenden Baustoffen. Stichwort: Urban Mining. Dabei werden wiederverwertbare Bauabfälle im Zuge von Umbauten oder Rückbauten „geschürft“ und werterhaltend wiederverwendet.

Einer der ersten Anbieter für Urban Mining in Österreich ist das Wiener Startup BauKarussell, das sich zum Ziel gesetzt hat, die Kreislaufwirtschaft in der Bauwirtschaft zu fördern. Bauherrn werden bei der Rückplanung und Durchführung begleitet. Mehr zum Rückbau-Dienstleistungspaket von BauKarusell und den Klimaschutzzielen des Startups könnt ihr in der ersten Podcast-Folge von Solution statt Pollution, dem ClimateTech-Podcast von Glacier und der brutkasten, erfahren:

2. Effizienzsteigerungen durch die Digitalisierung

Neben dem Recycling von Baustoffen kann auch die Digitalisierung zu einer Effizienzsteigerung am Bau führen. Im Zentrum steht dabei das bekannte Building Information Modeling Konzept (BIM), das eine vernetzte Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden und anderen Bauwerken mithilfe von Software ermöglicht.

In den letzten Jahren hat sich in Österreich eine prosperierende ProTech-Landschaft herausgebildet. Eines der bekanntesten Startups in diesem Feld ist PlanRadar, das die Baudokumentation und das Mängelmanagement digitalisiert hat und so zu einer Effizienzsteigerung am Bau und bei Bestandsgebäuden beitragen möchte. Auch Risikokapitalgeber haben dieses Zukunftsfeld „BIM“ für sich erkannt. So konnte sich Planradar im März 2020 ein 30 Millionen Euro Investment sichern.

Aber auch auf kommunaler Ebene tut sich im Bereich BIM in Österreich einiges. Im Rahmen des aktuellen Projektes BRISE (Building Regulations Information for Submission Envolvement) digitalisiert beispielsweise die Stadt Wien in Zusammenarbeit mit zahlreichen Partner aktuell den Baugenehmigungsprozess von der Einreichung bis hin zur Bewilligung. Durch die Digitalisierung sollen Baugenehmigungsverfahren künftig bis zu 50 Prozent schneller ablaufen. Im Sinne der Smart City Wien Rahmenstrategie soll zudem auf eine ökologischere und ressourceneffizientere Bauweise Rücksicht genommen werden.

3. Energieverbrauch optimieren

Einen der größten Hebel im Bereich von klimafreundlichen Bauen für die Zukunft nimmt das Thema Energie ein. Wesentlich dafür sind neue Energiekonzepte, die durch das „Erneuerbaren Ausbau Gesetz“ (EAG) möglich werden, das vergangene Woche im Ministerrat beschlossen wurde.

Das Gesetz sieht vor, dass Österreichs Strombedarf bis zum Jahr 2030 zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden soll. Eine Schlüsselrolle sollen dabei sogenannte Energiegemeinschaften einnehmen, die sich aus mindestens zwei Privathaushalten zusammensetzen können. Privatpersonen sollen so verstärkt zu Erzeugern erneuerbarer Energien werden, die beispielsweise über Photovoltaikanlagen erzeugt werden.

In Österreich gibt es bereits seit längerem Startups, die sich mit der Errichtung von Bürgerkraftwerken und Energiegemeinschaften beschäftigen. Über das 2018 gegründete niederösterreichische Energy-Sharing-Startup eFriends können beispielsweise Privatpersonen Strom ins Netz einspeisen. Auch das Kärntner Startup WIR Energie beschäftigt sich bereits seit ein paar Jahren mit dem Thema „Energiegemeinschaften“. Über ein Crowdfunding und Franchise-Modell finanziert und plant das Startup Photovoltaikanlagen als Bürgerkraftwerke.

4. Mobilität und neue Arbeitswelten beim Bauen mitdenken

Im Zuge der Errichtung von Neubauten müssen auch stadtplanerische Aspekte und insbesondere die Mobilität mitgedacht werden. Dies beginnt bei der Widmung von Grundstücken und reicht bis zum Einsatz von E-Mobilität sowie ausgeklügelten Sharing-Konzepten. Doch nicht nur die Wahl des Wohnortes ist entscheidend, auch der eigene Arbeitsplatz nimmt einen wichtigen Stellenwert beim Bauen für die Zukunft mit ein.

Spätestens seit der Corona-Krise haben wir die Möglichkeiten von Remote-Work erkannt. Lange Wege in die Arbeit zu pendeln, ist in vielen Branchen nicht mehr nötig. Auch moderne Wohnbaukonzepte müssen diesen neuen Anforderungen und Möglichkeiten gerecht werden.

Eines dieser Vorzeigeprojekte, das Arbeiten und Wohnen unter einem Dach kombiniert, entsteht aktuell im Wiener Nordbahnviertel. Das gemeinschaftliche Wohnbauprojekt „HausWirtschaft“ soll ab 2021 rund 200 Bewohnerinnen und Bewohnern Platz bieten. Zur Zielgruppe zählen Selbständige, die in den angeschlossenen Co-Working-Spaces einen eigenen Arbeitsplatz vorfinden. Neben der optimalen Anbindung an den öffentlichen Nahverkehr soll es zudem am Dach des Hauses eine eigne Solaranalge geben, die 40 Tonnen CO2 pro Jahr einspart.


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Strom aus Wind und Sonne braucht Speicher. Für sie entwickelt das Projekt Phoenics neue Batteriezellen. Konzeptbild, mit KI erstellt. | (c) Virtual Vehicle
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Wind und Sonne liefern Strom, wann sie wollen, nicht wann ihn jemand braucht. Diese Lücke schließen Batteriespeicher. Sie werden damit zur Schlüsseltechnologie der Energiewende. Genau hier setzt Phoenics an: Ein steirisches Konsortium entwickelt die nächste Generation von Lithium-Ionen-Zellen für stationäre Speicher.

Koordiniert wird das Projekt von der Virtual Vehicle Research GmbH in Graz. Partner sind Varta Innovation, die Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL) und AVL List. Phoenics läuft 36 Monate und kostet 2,9 Millionen Euro. Knapp zwei Millionen davon kommen von der FFG, aus der Ausschreibung „Energieforschung 2024″.

Ein Material, zwei Ziele

Im Zentrum steht ein Kathodenmaterial: Lithium-Mangan-Eisenphosphat, kurz LMFP. Es ist eine Weiterentwicklung des etablierten Lithium-Eisenphosphats (LFP). LFP-Zellen gelten als sicher und robust, und sie kommen ohne kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel aus. LMFP soll zusätzlich bis zu 20 Prozent mehr spezifische Energiedichte liefern. Auf gleichem Bauraum ließe sich damit mehr Energie speichern.

Diesen Materialvorteil will das Konsortium in die fertige Zelle bringen. Die Zielmarken: 20 Prozent mehr Energiedichte, 40 Prozent längere Lebensdauer.

Was noch offen ist

Bis dahin bleiben Fragen. Wie verhält sich das Material über die Lebensdauer, wie altert es, und lässt es sich industriell verarbeiten und skalieren?

Das Konsortium kombiniert deshalb Experiment und Simulation. Die Partner untersuchen das Kathodenmaterial über den gesamten Lebenszyklus, mit Materialcharakterisierung, hochauflösender Bildgebung und KI-gestützter Auswertung. Parallel entstehen physikbasierte und datengetriebene Modelle. Sie bilden das Verhalten der Zelle von der Mikrostruktur bis zum kompletten Speichermodul ab und sollen Entwicklungszyklen verkürzen.

„Die Mikrostruktur von Elektrodenmaterialien beeinflusst maßgeblich Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Batteriezellen“, sagt Roland Brunner, Gruppenleiter am MCL.

Ein eigener Schwerpunkt gilt der Sicherheit. Spezielle Testverfahren sollen zeigen, ob LMFP-Zellen den Anforderungen an Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit genügen. AVL bringt dafür seine Erfahrung in der elektrochemischen Modellierung ein. Verbinde man physikalische Modelle mit Methoden des maschinellen Lernens, ließen sich kritische Betriebszustände und Sicherheitsaspekte frühzeitig vorhersagen, sagt Roland Wanker, Geschäftsbereichsleiter Advanced Simulation Technologies bei AVL.

Aufbauen statt neu anfangen

Phoenics setzt die Zusammenarbeit aus dem Vorgängerprojekt OpMoSi fort. „Unsere Stärke liegt darin, modernste Simulations- und Analysemethoden mit industrieller Entwicklungskompetenz zu verbinden“, sagt Projektleiter Philip Kargl von Virtual Vehicle.

Varta Innovation steuert die Fertigungsseite bei, von der Materialentwicklung über die Elektrodenfertigung bis zur Zellintegration. Großes Potenzial sehen die Partner vorerst bei stationären Speichern. Langfristig könnten die Ergebnisse auch der Elektromobilität nützen.

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