Klimaprojekt

Holzverwendung als Beitrag zum Klimaschutz

Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, die sogenannten Treibhausgase, darunter als wichtigstes CO2, im Vergleich zu 1990 bis zum Jahr 2020 um 40 Prozent (%) und bis 2050 um 80 bis 95 % zu reduzieren. Als eine zielführende Maßnahme wurde 2004 von der Bundesregierung die „Charta für Holz“ beschlossen. Deren Ziel war es, den Pro-Kopf-Verbrauch von Holz und Holzprodukten aus nachhaltiger Erzeugung in Deutschland deutlich zu steigern, was auch gelang. Die Klimaschutzleistung durch die Verwendung von Holz ist gewaltig: Im Jahr 2013 wurden in Deutschland durch die Verwendung von Holz pro Jahr 105 Millionen Tonnen CO2 eingespart. Das sind rund 13 % der jährlichen deutschen Treibhausgasemissionen. Das geht aus einer Untersuchung des Thünen-Instituts (vTI) hervor, worin eine CO2-Gesamtbilanz der deutschen Forst- und Holzwirtschaft erstellt wurde. In NRW hat die Landesregierung im Juni 2011 beschlossen, die Gesamtsumme der Treibhausgasemissionen bis 2020 um mindestens 25 % gegenüber dem Niveau von 1990 zu reduzieren sowie um mindestens 80 % bis 2050. Die Ziele sind im Gesetz zur Förderung des Klimaschutzes festgehalten, das der Landtag am 23.01.2013 verabschiedet hat.

Bisher wird der Beitrag zum Klimaschutz des Clusters ForstHolz bundesweit und in NRW rechnerisch (noch) nicht berücksichtigt. Denn es fehlte an einer abgestimmten Methode, wie er erfasst werden kann, und an der Datengrundlage. Mit der von Frühwald und Knauf in der 2013 vom Landesbetrieb Wald und Holz NRW veröffentlichten Studie „Beitrag des NRW Clusters ForstHolz zum Klimaschutz“ liegen nun aber ein Vorschlag für eine Berechnungsweise und Daten vor. Nach dieser Studie emittierte 2009 der nordrhein-westfälische Cluster ForstHolz (mit Papierwirtschaft) 7,3 Mio. t CO2, der Cluster ohne Papierwirtschaft ca. 2,9 Mio. t CO2. Setzt man diese Emissionen zu den positiven Klimaschutzleistungen in Beziehung, dann bedeutet dies, dass der Cluster ForstHolz in NRW seine Produkte nicht nur (netto) CO2-frei zur Verfügung stellt, sondern darüber hinaus noch einen bedeutenden positiven Beitrag zum Klimaschutz leistet. Die positiven Effekte liegen im sogenannten „Leitmodell II“ der NRW-Clusterstudie beim 2,5- bzw. 6,2-fachen der eigenen Emissionen, weshalb die Clusterstudie von einem „Plus-Energie-Cluster“ bzw. „Negativ-Emissions-Cluster“ spricht. Das heißt, die Förderung der Holzwirtschaft kann ein CO2-freies bzw. CO2-senkendes Wirtschaftswachstum ermöglichen [Landesbetrieb NRW 2013, S. 10].

In der Studie wird des Weiteren davon ausgegangen, dass die Bedeutung des Clusters ForstHolz NRW für den Klimaschutz als relative Größe von heute 5,7 % auf 6,6 % im Jahr 2020 und 8,7 % im Jahr 2030 wächst (Bezug: Reduktionsziele nach dem Klimaschutzgesetz NRW). Die Steigerung des Beitrags zum Klimaschutz solle vor allem durch die Umstellungen des Waldmanagements hin zu einer Waldbewirtschaftung erfolgen, die eine erhöhte Klimaschutzleistung von Wald und Holzverwendung zum Ziel hat. Es wird ausführlich in der NRWClusterstudie dargestellt, dass die Bewirtschaftungsstrategien mit einer erhöhten Holznutzung dauerhaft eine höhere Klimaschutzleistung über längere Zeiträume erbringen. Weiterhin wird darin festgestellt, dass die Klimaschutzeffekte aus Holzverwendung (Holzspeicher und Substitutionseffekte) bei den nicht speicherorientierten Szenarien größer seien, als der Effekt aus der Senkenleistung des Waldes [ebd. S. 17]. „Die Studie hat durchgehend gezeigt“, so Frühwald und Knauf „dass die stoffliche Nutzung des Holzes eine deutlich höhere Klimaschutzleistung erbringt als seine energetische Nutzung. Maßnahmen sollten daher bei der Förderung der stofflichen Nutzung (ideal: langlebige Holzprodukte) ansetzen. […] Es wird empfohlen, auf die Förderung der Ausweitung der energetischen Verwertung des Holzes zukünftig zu verzichten. Der Markt dafür ist etabliert, die Kapazitäten sind im Vergleich zu einer klimaoptimalen Kaskadennutzung von Holz schon heute überdimensioniert.“ [ebd. S. 165]

Die Potenziale von Holzbaustoffen als Beitrag zum Klimaschutz sind umfangreich wissenschaftlich aufgearbeitet und dokumentiert. Im Folgenden sind die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst, die für das klimafreundliche Bauen mit Holz sprechen.

Gute Klimabilanz durch den Plusenergiebaustoff Holz

Eine Klimabilanz eines Baustoffs oder Gebäudes hängt maßgeblich von seiner Energiebilanz ab. Das heißt im Umkehrschluss, dass eine gute Energiebilanz zu einer guten CO2- und Ökobilanz führt. Deshalb schneiden die meisten Holzbau- und -werkstoffe in CO2-Bilanzen mit Bestwerten ab. Denn nur Holzbaustoffe und andere wenig stark verarbeitete nachwachsende Rohstoffe verfügen über eine Plusenergiebilanz, wenn man deren gesamten Lebenszyklus betrachtet [vTi Report 2013, S. 275]. Dazu führen der geringe Energieaufwand der Herstellung und der hohe Anteil der über die Photosynthese eingelagerten erneuerbaren Energie, die bei der Entsorgung des Altholzes energetisch genutzt werden kann. Rechnerisch nachweisen lässt sich dies im Vergleich eines Gebäudes in

Massivholzbauweise (Brettstapel) mit einer Variante mit Ziegelwänden und Stahlbetondecken. Bilanziert wurde der komplette Lebenszyklus: Rohstoffabbau, Nutzung, thermische Entsorgung der Holzbaustoffe in einem Heizkraftwerk bzw. Deponierung der mineralischen Baustoffe. In die Rechnung eingegangen ist der erweiterte Rohbau, also alle Positionen der Kostengruppe 300, jedoch keine Haustechnik. Nimmt man in Anlehnung an die Vereinbarungen zur Nachhaltigkeitszertifizierung der DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen) und des BMUB (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit) eine Gebäudenutzungsdauer von 50 Jahren an, ergeben sich signifikante Unterschiede zwischen den Bauweisen: der Massivholzbau liegt in der Summe mit rund 43 kWh Primärenergie pro m2 Energiebezugsfläche im Jahr günstiger als die mineralische Bauweise. Im Vergleich dazu beträgt der Jahresheizwärmebedarf eines Passivhauses rund 20 kWh/m2 pro Jahr. Die CO2-Bilanz eines Gebäudes lässt sich durch die Baustoffwahl also nochmals deutlich reduzieren. Die Klima- und Ökobilanz des fünfgeschossigen „Woodcube“, der auf der Internationalen Bauausstellung in Hamburg-Wilhelmsburg als urbanes Vorzeigeprojekt realisiert ist, kommt zum Ergebnis, dass die Holzbaustoffe aufgrund ihrer positiven Klimabilanz die Treibhauswirkung der anderen Baustoffe wie Glas (Fenster), Stahlbeton (Bodenplatte und Fundamente), Metallverbindungsmittel und Kunststoffe (Abdichtungsfolien) fast komplett neutralisieren (INA 2013).

Weitere dem Clustermanager vorliegende rund 40 wissenschaftliche Klimabilanzstudien von Gebäuden kommen zum Ergebnis, dass Holz-gebäudeund -konstruktionen zu signifikant besseren CO2-Kennwerten führen.

Positive Klimaeffekte durch Holznutzung

In Gesprächen mit Planern und Bauherren wird nun häufig die Frage gestellt, ob es für den Klimaschutz denn nicht besser wäre, die Bäume im Wald stehen zu lassen. Dem ist definitiv nicht so. Nach Berechnungen des Zentrums für Holzwirtschaft der Universität Hamburg ist die CO2-Einsparung in einem bewirtschafteten Wald deutlich höher als auf einer stillgelegten und damit nicht genutzten Waldfläche. Prof. Dr. Arno Frühwald untersuchte wirtschaftliche und klimarelevante Folgen eines Nationalparks für die Region Nordschwarzwald und stellte fest: Durch fehlende Bewirtschaftung vergibt die Region die Chance, jedes Jahr 90.000 Tonnen CO2 einzusparen. Das entspricht in etwa den heutigen durchschnittlichen CO2-Emissionen von 25.000 Einwohnern eines ländlichen Gebiets.

Holz ist das beste Beispiel für eine umweltpositive Stoffnutzung: Neben der Plusenergiebilanz ist der Baustoff Holz im Gegensatz zu den mineralischen Baustoffen CO2-Speicher – im Wald wie im verbauten Zustand. Bei seiner Produktion entsteht frische Luft und Staub wird in den Wäldern gebunden. Darüber hinaus erhält bzw. schafft die Holznutzung Erholungsund Lebensräume. In den bisherigen Verfahren zur Bewertung der Klimawirkung und zur Nachhaltigkeit wird dies nicht ausreichend berücksichtigt. Hier gilt es nachzubessern, um einheitliche und vergleichbare Klima- und Ökobilanzergebnisse zu erhalten.

Klimaschutzkonzept und Holzbau in der Eifel

Um den Klimaschutzeffekt des Holzbaus auf die Kommunen in der Eifel übertragen zu können, erfolgten im Projekt HolzCluster.Eifel Überlegungen, wie die Klimaschutzleistung durch Holzbau in die kommunalen Klimaschutzkonzepte in der Eifel integriert werden können. Denn einige Kommunen, aber auch der Landkreis Euskirchen oder die Städteregion Aachen, strengen konzeptionelle Klimaschutzüberlegungen an. In den Eifeler Klimakonzepten des Projekts HolzCluster.Eifel ist der Holzbau bisher kein nennenswertes Thema. Wenn die Integration gelänge, wäre das ein innovativer Ansatz, wovon der ländliche Raum profi tieren würde. Dieser favorisierte Ansatz kann nur über eine sogenannte „Bottom up“- Modellierung (im Gegensatz zu „Top down“- Modellen wie der NRWClusterstudie ForstHolz 2013) erfolgen, womit der Beitrag von Gebäudesanierungen und neuen Holzgebäuden zum Klimaschutz überschlägig berechnet werden kann. Die erforderlichen Kennwerte lagen bisher nicht vor, weshalb das HolzCluster.Eifel eine Studie initiierte. Die Beauftragung der Expertise „Kennwerte für Holzgebäude (Klimastudie)“ ging an Prof. Dr.-Ing. Annette Hafner, Fakultät für Bauund Umweltingenieurwissenschaften, Ressourceneffi zientes Bauen, Ruhr-Universität Bochum. Ziel ist, das Einsparpotenzial von Klimagas abzubilden, welches entsteht, wenn in größerem Umfang mit gängigen Holzkonstruktionen neu gebaut oder saniert wird. Auf Basis von konsistenten Grundkennwerten und Gebäudedaten soll das Potenzial anhand von Modellkommunen in der Eifel entwickelt werden.

Im Rahmen der Expertise sind ökologische Kennwerte für moderne Holzgebäude (Neubau und Sanierungsobjekte) unterschiedlicher Größen und Konstruktionsformen (Holzbauweisen, Hybridbau) entwickelt worden. Zusätzlich wurden Daten zur Fassadensanierung mit vorgefertigten Fassadenelementen ausgewertet. Die errechneten Kennwerte sind Durchschnittswerte, gemittelt über verschiedene Gebäude der jeweiligen Kategorie und verschiedener Holz- bzw. Hybridkonstruktionen. Alle verwendeten Neubauten sind reale Gebäude mit gängigen Konstruktionen im Holzbau. Sie haben alle einen hohen energetischen Standard (besser als EnEV 2009). Neben Neubauobjekten wurden zusätzlich Sanierungsobjekte untersucht (Kategorie 5 bis 7). Zur Vergleichbarkeit werden die Gebäudeergebnisse auf m2/BGF skaliert. Alle Gebäude wurden nach DIN EN 15978 [DIN 2012] gerechnet, wobei für die Kennwerte nur das Modul A, also die Herstellungsphase, Berücksichtigung fand. Die weiteren Module B (Nutzungsphase des Gebäudes), Modul C (Entsorgungsphase) sowie Modul D (Vorteile und Belastungen außerhalb der Systemgrenzen) wurden nicht berechnet. Die letzteren beiden Module können nicht angegeben werden, da die Daten für die Entsorgung und Substitution von Holzprodukten in den zugrunde gelegten Ökobilanzdatenbanken noch nicht verfügbar sind. Die ermittelten Datenkennwerte sind mit der Datenbank Ökobau.dat 2011 des Bundesministeriums für Umwelt Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit [BMUB 2014] errechnet. Durchgeführt wurden die Ökobilanzberechnungen mit der Planungssoftware Legep [König 2014], ein Berechnungstool für die integrale Planung nachhaltiger Gebäude. Als Kennwerte werden die Menge an nachwachsenden Rohstoffen, das Treibhauspotenzial sowie der gespeicherte Kohlenstoff für jede Gebäudekategorie je m2 Bruttogrundfl äche (BGF) bzw. bei der Fassadensanierung je m2 Fassadenfl äche angegeben. Alle Kennwerte sind Durchschnittswerte aus einer Vielzahl von Ökobilanzstudien und so aufbereitet, dass sie in einem nächsten Arbeitsschritt für die Abschätzung des CO2-Einsparpotenzials in den Modellkommunen verwendet werden können.

Eine ausführliche Darstellung der Methode und Herleitung der Gebäudekennwerte, sowie deren Auswertung und Interpretation der Ergebnisse, gibt es in der „Klimastudie“. Für eine Berechnung der Klimawirkung von Bauen mit Holz in den Modellkommunen kann nun die jeweilige neu zu bauende Menge an Gebäuden der Kategorie 1 bis 4, die mögliche Sanierung (Kat. 5) und die Fassadensanierung (Kat. 6 und 7) mit den jeweiligen Kennwerten multipliziert werden. Dazu müssen die Bruttogrundflächen der Neubauten und Sanierungsobjekte für Kategorien 1 bis 5 vorliegen; für die Fassadensanierung (Kat. 6 und 7) ist die zu sanierende Fassadenfläche notwendig. Daraus lassen sich die temporären CO2-Einsparungen der gewünschten Modellkommunen hochrechnen.

Downloads zur „HCE-Klimastudie“

HCE-Klimastudie von Prof. Dr.-Ing. Annette Hafner, RUB (2015)
Kennwerte-Tabelle für moderne Holzgebäude (Stand: 2015)
Literaturverzeichnis zum Kapitel 6 „Holzverwendung als Beitrag zum Klimaschutz“ im „HolzCluster.Eifel Jahresbericht 2014“

Schlussfolgerungen für das HolzCluster.Eifel

Auf der Basis der nun vorliegenden Kennwerte wird das HolzCluster.Eifel am Beispiel einer Eifeler Modellkommune berechnen können, wie hoch der Klimaschutzbeitrag durch vermehrten Holzbau sein wird. Eine Schwierigkeit ist, dass die meisten Eifelkommunen den Zustand ihrer Gebäude nicht katalogisiert haben. Das bedeutet, dass die Bestandsgebäude erfasst werden müssen. Das lässt sich entweder, im wahrsten Sinne des Wortes, „zu Fuß“ umsetzen. Oder aber man nutzt neue Technologien: an Hochschulen arbeiten Geographen an GIS-Auswertungsverfahren, die diese Erfassung deutlich erleichtert. Eine Kooperation wird angestrebt. Sehr hilfreich diesbezüglich ist die Zusammenarbeit mit Klimamanagern, Energieberatern und Bauzuständigen der Kommunen. Die Kooperationsvereinbarung mit der ENERGIEAGENTUR EIFEL bietet hier konkrete Ansatzpunkte. 2015 wird im Rahmen der HCE III-Projektförderung für die Eifelregion die Fachtagung „Holzbau in der Energie- und Klimaschutzberatung“ angeboten. Abschließend sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Kennwerte-Tabelle der Substitutionseffekt¹ von Holz aufgrund der fehlenden Daten bisher noch nicht berücksichtigt ist. Eine Einarbeitung wird geprüft, weil sich dadurch die Kennwerte für Holzbau nochmals deutlich verbessern.

¹ „Substitutionseffekt“: Holz kann CO2-Emissionen mindern, wenn es anstelle fossiler Energieträger genutzt, oder wenn es für Produkte verwendet wird, die sonst mit energieaufwändigeren Materialien wie Stahl oder Beton hergestellt würden.