Seit 2004 wird die „Verantwortung für den allgemeinen Klimaschutz“ gesondert als Ziel der Bauleitplanung im Baugesetzbuch aufgeführt. Nach der Neufassung von § 1 Absatz 5 BauGB sollen die Bauleitpläne nunmehr „Klimaschutz und Klimaanpassung insbesondere auch in der Stadtentwicklung“ fördern (sogenannte Klimaschutzklausel). Hieraus leitet sich die Aufgabe der kommunalen Bauleitplanung ab, die städtebaulichen Voraussetzungen zu schaffen, um die bundesweiten Vorgaben des Energiefachrechts zu ergänzen, indem sie planerische Vorgaben für die Gebäude so treffen, dass die bundesweit vergebenen technischen Maßnahmen zum Klimaschutz an und in den Gebäuden unterstützt werden. Zur Vermeidung von Divergenzen zwischen dem Planungs- und Energiefachrecht ist die Förderung erneuerbarer Energien bzw. deren verbindlicher Einsatz vorrangig eine Aufgabe des Energiefachrechts. Die kommunale Bauleitplanung soll dagegen die städtebaulichen Voraussetzungen schaffen, dass die Vorgaben des Energiefachrechts auf der örtlichen Ebene ihre optimale Wirkung entfalten können.

Als eine mögliche Maßnahme zur CO2 –Reduktion kommt der Einsatz erneuerbarer Energien in Frage. Zusätzlich soll durch ihren Einsatz die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringert und damit langfristig die Versorgungssicherheit in der Bundesrepublik Deutschland verbessert werden. Um ihren Einsatz zu optimieren, können u.a. Festsetzungen nach § 9 Absatz 1 Nummer 23 Buchstabe b BauGB erfolgen, welche sich auf die Errichtung von Gebäuden und sonstigen baulichen Anlagen beziehen. Gegenstand der Festsetzungen nach Nummer 23 Buchstabe b sind bestimmte bauliche und sonstige technische Maßnahmen für den Einsatz von erneuerbaren Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung soweit sie bei der Errichtung von Gebäuden von Bedeutung sein können.

Seit dem 01. Januar 2024 wird in Hamburg gemäß § 16 HmbKliSchG bei zu errichtenden Gebäuden und deren Dachflächen ein Mindestflächenanteil von 30 Prozent vorgegeben, welcher mit Photovoltaik zu belegen (Bruttodachfläche) und im Bauantragsverfahren nachzuwesien. Eine gesonderte Festsetzung dessen im vorliegenden Bebauungsplan ist daher nicht mehr erforderlich, um einen Beitrag für eine CO2-neutrale Energieversorgung zu leisten. Über die Darstellung im VEP werden im Verfahren daher 2.546,89 m2 und damit 30 % der Dachflächen im Kerngebiet mit Anlagen zur Gewinnung solarer Energie in Kombination mit einer Dachbegrünung errichtet.

Eine kombinierte Dachbegrünung steigert aufgrund der Verdunstungskühlung ihrer Vegetation die Effizienz einer Solaranlage und leistet gleichzeitig einen Beitrag zur Regenwasserretention, zur Wärmedämmung und zur Steigerung der Biodiversität. Temperatureinflüsse wirken sich auf den Wirkungsgrad der Solarelemente aus. So liefern Solarzellen mit jedem Grad Temperaturerhöhung im Durchschnitt etwa 0,5 % weniger Strom. Folglich ist der Wirkungsgrad von Solarzellen umso besser, je kälter sie sind. Insbesondere in den Sommermonaten senken die warmen Temperaturen den Wirkungsgrad, weshalb es sinnvoll ist, mittels einer Dachbegrünung die Modultemperatur zu senken. Während sich ein Bitumen- oder Kiesdach im Sommer auf mehr als 70 Grad Celsius aufheizen kann, wird ein Gründach selten wärmer als 35 Grad Celsius. Die Verdunstung hat einen kühlenden Effekt, der nicht nur dem Mikroklima sondern auch der Solaranlage zugutekommt, weil sie sich weniger aufheizt. In Kombination mit einem Gründach erhöht sich die Leistungsfähigkeit einer Solaranlage im Jahresmittel um bis zu 4 Prozent(abhängig u. a. von Standort, Sonneneinstrahlung, Pflegezustand und Art der Dachbegrünung).¹ Vorteil der Nutzung von Solaranlagen wiederrum ist, dass sie CO2-frei Strom (Photovoltaik) erzeugen und damit einen wichtigen Baustein in der Energiewende darstellen.

Hierdurch wird ebenfalls dem politischen Ziel entsprochen die Energieversorgung langfristig von fossilen Energieimporten zu lösen und damit die Versorgungssicherheit unabhängig von politischen Entwicklungen zu gewährleisten. Der Anteil der mit Solaranlagen zu bestückenden Dachflächen berücksichtig dabei Spielräume für die Errichtung von Dachterrassen oder Dachgärten zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität der Bewohner, von Belichtungsmöglichkeiten und von erforderlichen gebäudetechnischen Anlagen. Sie korrespondiert dabei mit der textlichen Festsetzung § 2 Nummer 15 der Verordnung bzgl. des Anteils an einer Dachbegrünung, (näheres siehe Kapitel 5.11.2).

Um die Nutzung von erneuerbaren Energien verbindlich vorzugeben, werden im Durchführungsvertrag zusätzliche Regelungen getroffen.

Das Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) legt jährliche Minderungsziele durch die Vorgabe von Jahresemissionsmengen für die jeweiligen Sektoren fest:

1. Energiewirtschaft,

2. Industrie,

3. Verkehr,

4. Gebäude,

5. Landwirtschaft,

6. Abfallwirtschaft und Sonstiges.

Mit Aufstellung des Bebauungsplanes wird die Neuordnung und Optimierung der Funktionsmischung einer innerörtlichen, bereits erschlossenen Fläche ermöglicht und somit den Erfordernissen des Klimaschutzes und der Klimaanpassung nach § 1 Absatz 5 und § 1a Absatz 5 BauGB im Grundsatz Rechnung getragen. Dennoch werden durch das Bauvorhaben klimarelevante Auswirkungen in den Sektoren

• Energiewirtschaft (Nutzung von elektrischer Energie),
• Industrie (Bauphase, Herstellung von Baumaterialien,
• Verkehr (zusätzliche Emissionen im Straßen- und Schienenverkehr) und
• Gebäude (Prozess der Verbrennung von Brennstoffen) ausgelöst.

Im Sinne des Bundes-Klimaschutzgesetzes tragen folgende Maßnahmen zum Klimaschutz bei:

Im Betrieb der im Plangebiet vorgesehenen Nutzungen werden Energiebedarfe für Heizung, Kühlung, Warmwasserversorgung, Beleuchtung und den Betrieb von technischen Anlagen benötigt sowie klimarelevante Emissionen durch den Verkehr verursacht, insbesondere Kohlenstoffdioxid (CO2). Das Ausmaß der in der Betriebsphase verursachten Menge an CO2 ist maßgeblich davon abhängig, welche Art der Erzeugung der benötigten Energie verwendet wird. So sieht das Energiekonzept für die Wärmeversorgung im Bürobereich die Nutzung von Geothermie vor, die bei Bedarf von Fernwärme flankiert wird. Für die Wohnnutzung ist eine Anbindung an das bestehende Fernwärmenetz vorgesehen. Die Stromversorgung wird in Teilen von Photovoltaik auf den Dächern der Neubauten sichergestellt (siehe unten). Grundsätzlich hält der Neubau die Regelungen des Gebäudeenergiegesetzes zu den Effizienzstandards ein, wodurch der künftige Energiebedarf den energierechtlichen Anforderungen entspricht. Die vorgesehene und planungsrechtlich gesicherte kompakte Bauweise unterstützt einen sparsamen Energieverbrauch (näheres siehe Kapitel 5.2.2 und 5.2.3). Hinsichtlich der verkehrlichen Emissionen werden durch das Planvorhaben Mehrverkehre induziert. Aufgrund der zentralen Lage mitsamt der sehr guten Anbindung an den öffentlichen Nahverkehr und Veloroutennetz sind jedoch die bauordnungsrechtlich erforderlichen Stellplätze um 40 % reduziert worden. Zusätzlich wird ein MIV-Anteil von maximal 15 % angestrebt (näheres siehe Kapitel 5.5 und 5.6). Mit Hilfe dieser eben kurz skizzierten Maßnahmen und Berechnungsansätze können die klimarelevanten Emissionen im Sektor Verkehr gemindert werden.

Klimarelevante Auswirkungen während der Bauphase können durch die Bauleitplanung aufgrund fehlender Rechtsgrundlagen nicht gemindert oder wesentlich beeinflusst werden. Einzig die Erhaltung des bestehenden Hauses 5 - eingeschlossen der Tiefgarage - leistet einen Beitrag zur Reduktion des Rohstoffverbrauchs der während der Baumaßnahme, Die Ergreifung weiterer geeigneter Minderungsmaßnahmen in der Bauphase obliegt somit den Bauherr:innen.

Wärme- und Kälteversorgung

Zu den Erfordernissen des Klimaschutzes und zum Entgegenwirken gegen den Klimawandel trägt insbesondere die Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien bei. Folglich wird der Strom-, Wärme- und Kältebedarf des Quartiers aus fossilen Energieträgern über die energierechtlichen Mindestanforderungen des GEG hinaus wirksam vermindert:

Neben der Umsetzung eines über die bauordnungs- und energierechtlichen Anforderungen hinausgehenden energetischen Gebäudestandards gemäß den Anforderungen eines Effizienzgebäudes 55 (EH 55) sind für die Entwicklung einer klimagerechten Energieversorgung des Vorhabengebietes zwei unterschiedliche Versorgungssysteme geprüft und u.a. im Hinblick auf die entstehenden Kosten bewertet worden. Allen Varianten lag dabei das Ziel zugrunde, das neue Quartier in Richtung einer lokal realisierbaren Wärmeversorgung mit möglichst geringen CO2-Emissionen zu entwickeln sowie den Gebäudekomplex möglichst ökonomisch und ökologisch mit Wärme und Kälte für die Gebäudeklimatisierung zu versorgen. Bei der Betrachtung wird das Plangebiet in die drei angedachten Wirtschaftseinheiten aufgeteilt. Dabei besteht Wirtschaftseinheit 1 aus Haus 1, Wirtschaftseinheit 2 setzt sich aus den Häusern 2, 3, 4, 6 und 7 zusammen, die Wirtschaftseinheit 3 wird aus dem Gebäude 5 gebildet. Für das Haus 5 wird der bestehende Anschluss der Fernwärme genutzt, weshalb dieses im Energiekonzept keine weitere Berücksichtigung findet.

Die städtebauliche Planung und die Festsetzungen des Bebauungsplans schaffen die Voraussetzungen für ein effizientes und nachhaltiges Energiekonzept. Weitere Absicherungen erfolgen über das Energiefachrecht. Eine Betrachtung der finalen Energieversorgungsvariante ist durchgeführt worden, die ebenfalls mit dem Fernwärmeversorger stattgefunden hat. Folgende Maßnahmen sind für die Energieversorgung vorgesehen:

Wärmeversorgung

Da Wärme im Gegensatz zu Strom aufgrund von Leitungsverlusten möglichst vor Ort erzeugt werden sollte, liegt der Schwerpunkt der Energieerzeugung auf der Wärmeversorgung, welche innerhalb des Quartiers realisiert wird. Kern des Konzepts ist die Nutzung von Geothermie. Als Wärmequelle dient die Erde, die über ein unter dem Quartier liegenden Erdsondenfeld erschlossen wird.

Mittels Wärmepumpen erfolgt die Wärmebereitstellung für die Gebäude 1 bis 6, die zur anteiligen Deckung der Grundlast dienen. Wärmepumpen beziehen den Großteil ihrer Energie aus der Umwelt (Luft, Erde, Grundwasser). Jedoch befindet sich diese Energie auf einem niedrigen Temperaturniveau, welches nicht direkt zu Heizzwecken verwendet werden kann. Aus diesem Grunde befördert die Wärmepumpe unter Einsatz elektrischer Leistung diese auf ein höheres Temperaturniveau, so dass die Wärmeversorgung eines Gebäudes schließlich möglich ist. Im Idealfall wird dabei Antriebsstrom aus maßgeblich erneuerbaren Energiequellen eingesetzt, wodurch sich der Betrieb der Wärmepumpe nahezu CO2-neutral gestalten kann.

Die Wärmepumpen liefern insgesamt einen Leistungsanteil von ca. 40 %. Die Spitzenlast wird deshalb über Fernwärme gedeckt (Restleistung ca. 60 %). Zur Deckung der Spitzenlast erhalten die Wirtschaftseinheiten 1 und 2 einen gemeinsamen Fernwärme-Anschluss.

Da die Spitzenlast - gedeckt durch die Fernwärme - nur an sehr wenigen Stunden im Jahr benötigt wird, ist von einem verhältnismäßig mittleren bis niederen Leistungsbedarf über einen anteilmäßig hohen Zeitraum zu rechnen. Das bedeutet, dass die Wärmepumpe bis zur maximalen Auslastung des Feldes betrieben und hierdurch der größte Teil der Verbraucher:innen durch das Niedertemperaturheizsystem versorgt werden kann.

Kälteversorgung

Jede Wirtschaftseinheit erhält eine separate mechanische Kälteversorgung. Es ist davon auszugehen, dass die Kälte ganzjährig benötigt wird. Im Sommer dient sie vorrangig zur Klimatisierung der Gebäude plus Anteil an IT-Kühlung. Im Winter dient sie dagegen nur teilweise zu Klimatisierungszwecken (Bsp.: innenliegende Büroräume), sondern vorzugsweise zur Kühlung der EDV-Anlagen im Gebäude.

Zusätzlich wird das für die Wärmeversorgung vorgesehene Erdsondenfeld mit der Kälteerzeugung verbunden und flankiert hiermit die mechanische Kälteversorgung. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass im Prozess der Kälteerzeugung als Nebenprodukt Wärme produziert und im Normalfall über Rückkühlwerke ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Dies soll aus energetischen und klimatischen Gründen nur teilweise geschehen. Die durch die Kältemaschinen erzeugte Wärme wird deshalb zu einem großen Anteil ins Gebäude rückgeführt, so dass der Wirkungsgrad der Gesamtanlage im Zusammenspiel mit den Wärmepumpen optimiert wird.

Lüftung

Jedes Gebäude erhält separate raumlufttechnische Anlagen. Die Büroanlagen werden mit Vollklimaanlagen und die Küchen- und Gastronomiegeräte mit Teilklimaanlagen ausgestattet. Allen Anlagen gemein ist, dass sie über eine Wärmrückgewinnung verfügen, deren Rückwärmezahl sich zwischen 70 % und 80 % bewegt. Zusätzlich werden zur Minimierung des Energieaufwandes für die Kühlleistung die Büro- und Gastronomieanlagen mit adiabater Abluftbefeuchtung ausgestattet, dadurch wird eine Reduzierung des Kältebedarfs für die Anlagen um ca. 25 % erzielt.

Bei Einsatz von adiabater Abluftbefeuchtung wird Wasser in die Abluft aus den Räumen eingesprüht. Dabei verdunstet das Wasser und kühlt die Luft ab - Verdunstungskühlung ähnlich dem Schwitzvorgang beim Menschen. Danach durchläuft die abgekühlte Luft den Plattenwärmetauscher, in dem die Kälte an die warme Außenluft übertragen wird. Die Abluftbefeuchtung ist erforderlich, um im Sommer den Tauwasseranfall an der Flächenkühlung mittels einer Entfeuchtung der Zuluft zu verhindern. Im Winter wird aus Behaglichkeits- und Gesundheitsgründen die Zuluft befeuchtet. Dies gilt insbesondere für die Büronutzungen. Dagegen wird für die Gastronomie- und Küchennutzung im Winter keine Zuluftbefeuchtung und im Sommer nur eine unkontrollierte Teilentfeuchtung realisiert.

Fazit Wärme- und Kälteversorgung

Die oben beschriebenen Maßnahmen bilden im Zusammenspiel mit einem hohen energetischen Standard (Standard geht über die Anforderungen an ein Effizienzgebäude 55 hinaus) eine energieeffiziente Energieerzeugung ab und halten zugleich alle Behaglichkeitskriterien wie z.B. Anforderungen an die Raumlufttemperatur und -feuchte zur Einhaltung der Arbeitsstättenrichtlinien ein. Gleichzeitig wird insbesondere über den Einsatz des Bausteins Geothermie in Verbindung mit Bezug grünen Stroms ein hohes Maß an Energieunabhängigkeit und eine deutliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes erreicht. Die geplante Anlagentechnik ergänzt dies durch ihre sehr hohe Energieeffizienz. Ein Großteil der Wärmemenge wird über die Geothermie zur Verfügung gestellt. Ein nicht unbedeutender Teil wird ergänzend über die Wärmerückgewinnung in der Kälteerzeugung erbracht. Insbesondere in Spitzenlastzeiten und bei ausgeschöpftem Potential des Geothermiefeldes muss die Fernwärme unterstützend wirken. Deren geschätzter Energiemengenanteil kann dabei bei ca. einem Drittel liegen.

Technische Anlagen, die zum Betrieb des Wärme- und Kältenetzes erforderlich sind, werden im Plangebiet als Nebenanlagen zugelassen werden, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.

Stromversorgung

Als Möglichkeit der lokalen Stromerzeugung kommt lediglich die Photovoltaikanlage auf den Dachflächen in Frage. Eine möglichst hohe Ausnutzung der verfügbaren Dachflächen mit Photovoltaik ist erstrebenswert, um eine möglichst CO2-arme Energieversorgung zu ermöglichen.

Auf der Grundlage des Hamburgischen Klimaschutzgesetzes (HmbKliSchG) besteht die Verpflichtung, für Gebäude mit einem Baubeginn nach dem 01. Januar 2024 geeignete Dachflächen möglichst in Kombination mit Gründächern zur Stromerzeugung durch solare Strahlungsenergie zu nutzen, die einen Mindestanteil 30 v. H. der Bruttodachfläche betragen muss. Die Umsetzung dieser Vorgabe wird durch den Bebauungsplan ermöglicht (siehe Kapitel 5.12). Die festgesetzte Dachbegrünung (vgl. § 2 Nummer 15 und siehe Kapitel 5.11.2) ist mit der Errichtung von Photovoltaikanlagen vereinbar.

Bis auf Haus 7 sind auf allen Häusern im Quartier Flächen für Photovoltaik vorgesehen, die einen Betrag zur Eigenstromversorgung leisten sollen. Die gesetzlich vorgeschriebenen durchschnittlichen 30 % werden dabei erreicht. Ebenfalls sieht das Konzept eine extensive Dachbegrünung unterhalb der Photovoltaikanlagen vor. Über die Darstellung im Vorhaben- und Erschließungsplans sowie über vertragliche Vereinbarungen wird die Umsetzung einer solaren Nutzung in Kombination mit einer Dachbegrünung gesichert.

Des Weiteren davon ist davon auszugehen, dass aufbauend auf den Klimaschutzzielen der Bundesregierung ein kontinuierlicher Ausbau regenerativer Stromerzeugung wahrscheinlich ist, sodass sich der Anteil von CO2-Emissionen durch Stromerzeugung reduzieren wird, selbst wenn dieser Strom nicht vollständig im Quartier produziert werden kann.