UNESCO-Weltkulturerbe unter Schutz, Klima im Blick: Wie BIM die CO₂-neutrale Speicherstadt Hamburg ermöglicht

Die Speicherstadt Hamburg steht sinnbildlich für eine der schwierigsten Aufgaben der Bau- und Immobilienbranche: historischer Gebäudebestand, hoher Energiebedarf, strenger Denkmalschutz und zugleich der Anspruch auf Klimaneutralität. Genau hier setzt das Forschungsprojekt zur CO₂-Neutralität der Speicherstadt an. Entscheidend ist dabei nicht eine einzelne Technologie, sondern die Art, wie geplant, bewertet und entschieden wurde. Building Information Modeling (BIM) ist dafür das zentrale Arbeitsmittel.

Reallabor für den klimapositiven Bestand

Zwischen 2021 und 2024 wurde untersucht, wie sich ein ganzes Quartier schrittweise in Richtung CO₂-Neutralität entwickeln lässt. Als Reallabor diente Block H, in dem Maßnahmen real umgesetzt, messtechnisch begleitet und ausgewertet wurden. Das langfristige Ziel ist klar definiert: ein weitgehend CO₂-neutraler Betrieb der gesamten Speicherstadt bis 2040.

Warum BIM im Bestand unverzichtbar ist

BIM wurde nicht eingesetzt, um ein einfaches 3D-Modell zu erzeugen, sondern weil konventionelle Planungsansätze im denkmalgeschützten Bestand an ihre Grenzen stoßen. Unvollständige Bestandsunterlagen, jahrzehntelange Umbauten und hohe Anforderungen an Nachvollziehbarkeit machen belastbare Entscheidungen ohne strukturierte Datenbasis unmöglich. BIM diente dazu, Komplexität beherrschbar, Varianten vergleichbar und Entscheidungen überprüfbar zu machen.

Was konkret mit BIM umgesetzt wurde

Im Projekt wurde BIM konsequent eingesetzt. Ausgangspunkt war eine präzise Bestandserfassung mittels 3D-Laserscan. Aus der Punktwolke entstand ein digitales Gebäudemodell, das Geometrie, Bauteile, Materialien und technische Anlagen in einer gemeinsamen Struktur vereinte (siehe Abb. 2 und 3). Dieses Modell bildete die verlässliche Grundlage für alle weiteren Planungs- und Betriebsprozesse.

Herzstück der Zusammenarbeit war eine zentrale Datenplattform, das sogenannte Common Data Environment. Dort wurden Modelle, Pläne und Dokumente versioniert verwaltet und allen Beteiligten aktuell zur Verfügung gestellt. Medienbrüche, Doppelarbeiten und unklare Planstände entfielen dadurch weitgehend.

Auf dieser Basis ließen sich Planungsfehler frühzeitig erkennen. Automatische Kollisionsprüfungen deckten Konflikte zwischen Architektur, Tragwerk und Haustechnik auf, bevor sie auf der Baustelle zu hohen Kosten führten. Ergänzend prüften regelbasierte Verfahren die Einhaltung von Bauvorschriften, etwa zu Brandschutz, Barrierefreiheit und energetischen Anforderungen.

Ein weiterer zentraler Nutzen lag in der direkten Nutzung der Modelldaten für Berechnungen und Simulationen. Energiebedarf, CO₂-Bilanzen, Mengen und Kosten wurden automatisiert aus dem BIM-Modell abgeleitet. Varianten ließen sich objektiv vergleichen, Investitionsentscheidungen wurden nachvollziehbar und belastbar.

In der Bauphase wurde das Modell mit Termin- und Kostendaten verknüpft. Der Bauablauf wurde visuell simuliert, Fortschritte ließen sich in Echtzeit verfolgen und Abweichungen frühzeitig erkennen. Ausschreibungen und Leistungsverzeichnisse entstanden direkt aus den modellbasierten Mengen, wodurch Transparenz und Kostenkontrolle deutlich stiegen.

Besonders im Betrieb entfaltete BIM seinen langfristigen Wert. Das abgestimmte Modell wurde zum Digitalen Zwilling des Gebäudes. In Verbindung mit Gebäudetechnik und Sensorik ermöglichte es Energie-Monitoring, Wartungsplanung und eine kontinuierliche Optimierung der Anlagen. Gleichzeitig flossen Nachhaltigkeitsthemen systematisch ein, etwa durch Lebenszykluskosten, CO₂-Bewertungen und Materialpässe.

Vom BIM-Modell zum Digitalen Zwilling

Ein wesentlicher Mehrwert entstand durch die Verknüpfung von Planungsdaten mit realen Betriebsdaten. Sensorik liefert kontinuierlich Informationen zu Temperatur, Feuchte, CO₂-Gehalt und Energieflüssen. Diese Messwerte werden mit dem BIM-Modell verknüpft. Damit wurde BIM Teil eines Digitalen Zwillings, der neben dem Soll-Zustand, auch den realen Betrieb abbildet und widerspiegelt und Abweichungen sichtbar macht.

Für den Betrieb ist das entscheidend: Maßnahmen lassen sich nachjustieren, Anlagen optimieren und Investitionen priorisieren. Entscheidungen basieren auf Messwerten, nicht auf Annahmen.

Integrierte Energielösungen statt Einzelmaßnahmen

Technisch kommen Photovoltaik, Solarthermie, Niedertemperatur-Heizsysteme sowie innovative Speicherlösungen zum Einsatz. BIM ermöglichte es, diese Systeme als integriertes Quartierssystem zu planen. Besonders im Bestand entfalten Einzelmaßnahmen nur begrenzte Wirkung. Erst ihr Zusammenspiel entscheidet über den Erfolg. BIM machte diese Wechselwirkungen sichtbar und steuerbar.

Ein Schwerpunkt liegt auf der Aktivierung der Dachflächen. Solarhybride Module erzeugen Strom und Wärme zugleich und sind gestalterisch so ausgeführt, dass sie sich in Materialität und Farbwirkung an Schiefer- und Kupferdächer anlehnen. Ergänzt werden sie durch Eis- und Betonspeicher (siehe Abb. 4) in bislang ungenutzten Kellerräumen, die Umweltwärme saisonal nutzbar machen.

Einordnung für die Praxis

Für öffentliche Bauherren und Kommunen ist die Erkenntnis eindeutig: BIM ist im Bestand keine Zusatzleistung, sondern die Voraussetzung, um Zielkonflikte zwischen Denkmalschutz, Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit seriös aufzulösen. Die Speicherstadt liefert keine Vision, sondern belastbare Praxis. BIM im Bestand bedeutet nicht mehr Modellierung, sondern bessere, nachvollziehbare Entscheidungen über Jahrzehnte hinweg.

Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert (ehemals Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz). Weitere Projektbeteiligte sind die Universität Stuttgart, die HafenCity Universität Hamburg sowie die RWTH Aachen University.