Wie geht es weiter mit der modularen Bauweise?

Mit jedem Jahr weckt der modulare Baustil neue Spekulationen und neues Interesse.

In einem Lagerhaus werden Fertighäuser gelagert. Für Bauunternehmer und Bauherren, die in den Fertighausmarkt einsteigen wollen, sind Investitionen außerhalb des Standorts von entscheidender Bedeutung (Bild: Adobe Stock)

Auch dieses Jahr ist es nicht anders und überall auf der Welt werden zahlreiche große modulare Bauvorhaben realisiert und eröffnet.

So befindet sich beispielsweise in Birmingham, Großbritannien, eines der bislang größten modularen Bauprojekte des Landes, das Smith's Garden-Projekt (früher bekannt als Camp Hill Gardens). Das Projekt – derzeit in der Entwicklung – erhielt 2022 grünes Licht und die ersten Bauarbeiten auf der Baustelle begannen 2023.

Laut dem Hauptauftragnehmer Elements Europe, einer Tochtergesellschaft des in Korea ansässigen Unternehmens GS E&C, werden von November 2023 bis Januar 2025 im britischen Telford (etwa 55 Kilometer von Birmingham entfernt) 1.143 Module hergestellt.

Das Projekt erstreckt sich über 1,6 Hektar und umfasst sechs Gebäude mit drei bis 26 Stockwerken. Die Gebäude werden rund 550 Wohnungen und Apartmenthäuser beherbergen, von Studios bis zu Reihenhäusern mit vier Schlafzimmern.

Es ist ein großes Projekt und ein gutes Beispiel dafür, wie Skaleneffekte und modulare Bauweise nach dem Build-to-Order-Prinzip dazu beitragen können, den Bau außerhalb der Baustelle profitabel zu machen, sagt James Bechely-Crundall, Senior VP von Macquarie Asset Management, das das Projekt finanziert hat.

„Unsere Investition in das Projekt im Namen unserer verwalteten Fonds steht im Einklang mit unserer Strategie, spezialisierte Immobilienmanager in Sektoren zu etablieren und zu fördern, von denen wir glauben, dass sie von erheblichen strukturellen Rückenwinden unterstützt werden“, sagte er 2023, als die Finanzierung angekündigt wurde. „Wir glauben, dass im britischen Mietwohnungssektor eine skalierbare Marktchance besteht.“

Das Projekt wird nachhaltig umgesetzt, wobei eine Reduzierung des betriebsbedingten Kohlenstoffausstoßes um 50 % (oder mehr) und des gebundenen Kohlenstoffausstoßes um 30 % (im Vergleich zu den aktuellen britischen Bauvorschriften) geplant ist. Ein Großteil dieser Einsparungen wird durch den isolierten Herstellungsprozess erzielt.

Eine Darstellung des modularen Wohnbauprojekts Smith's Garden in Birmingham, Großbritannien (Bild: ELEMENT EUROPE)

Es handelt sich um ein Beispiel für ein Projekt, das die richtige Größe und Lage für einen modularen Ansatz hat und Elements Europe sagte, dass es bislang alle Vorteile genießt, die ein typischer externer Auftrag mit sich bringt.

„Der Großteil der Überstruktur wird aus extern gefertigten Raummodulen bestehen. Dadurch werden Umweltauswirkungen und Störungen dank weniger Anlieferungen auf die Baustelle minimiert und Lärm und Umweltverschmutzung reduziert“, so das Unternehmen.

Allerdings laufen nicht alle modularen Projekte reibungslos ab, und nicht jede Region oder Firma ist in der Lage, ein solches Vorhaben sofort umzusetzen, insbesondere wenn es sich um ein Vorhaben in der Größenordnung von Smith's Gardens handelt.

Daher muss die Branche in Technologie und Fertigungszentren investieren, um die Arbeits- und Transportkosten für modulare Bauten niedrig zu halten. Dies ist – insbesondere für kleinere und mittelgroße Bauunternehmen – eine große Hürde bei der Einführung von Offsite-Bauprozessen.

Während modulare Einfamilienhäuser oder kleinere Fertigbauprojekte weiterhin Teil des Ökosystems bleiben, müssen größere Unternehmen weiter expandieren und kreative Lösungen für die Probleme des modularen Bauens finden, damit sich die Massenakzeptanz des Bauens außerhalb des Standorts durchsetzen kann.

Was ist modulares Bauen?

Das Modular Building Institute, ein 1983 gegründeter Branchenverband in den USA, definiert modulare Bauweise als einen definierten Prozess, bei dem ein Gebäude außerhalb der Baustelle unter kontrollierten Bedingungen errichtet wird, wobei für die einzelnen Module gleiche Materialien verwendet werden und das Gebäude nach den gleichen Vorschriften und Standards wie konventionell gebaute Anlagen konzipiert wird.

Der Hauptvorteil der modularen Bauweise (manchmal auch als Fertigbauweise oder Off-Site-Bauweise bezeichnet) liegt in der Zeitersparnis: Modul- oder Fertigbauprojekte können in der Hälfte der Zeit oder sogar noch schneller fertiggestellt werden.

Darüber hinaus sind für modulare oder vorgefertigte Gebäude in der Regel keine hochqualifizierten Arbeitskräfte erforderlich, was für einige Unternehmen angesichts des weltweiten Arbeitskräftemangels in der Branche ein großer Vorteil ist.

Eine außerhalb des Geländes gebaute Residenz von Clayton Homes CrossMod (Bild: Clayton Homes)

Die Implikationen sind verlockend für eine Methode, die in irgendeiner Form bereits seit Tausenden von Jahren existiert.

Führungskräfte und Experten der Baubranche sind sich einig, dass die globale Pandemie notwendige Veränderungen in der Denkweise der Branche herbeigeführt hat. Ob es sich nun um Bemühungen um ökologische Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft oder Verbesserungen bei Gesundheit und Sicherheit handelte – die Baubranche hat neue Ideen und Ansätze in einem Tempo gesehen und begrüßt, das in den letzten Jahren ungewöhnlich war, und im modularen Bauwesen gab es von 2019 bis 2021 viel Aktivität.

Modularität ist (noch) nicht disruptiv

Analysten von Fortune Business Insights schätzten, dass die globale Modulbauindustrie in den Jahren 2019 und 2020 einen Wert von rund 90 Milliarden US-Dollar hatte, bevor sie 2021 einen gewaltigen Sprung auf 131 Milliarden US-Dollar machte. 2022 ging der Sektor zurück (auf rund 80 Milliarden US-Dollar), doch für 2023 wird ein Wert von fast 100 Milliarden US-Dollar erwartet.

Manche glauben, dass das Bauen in kontrollierten Umgebungen mit Hilfe der heutigen Technologie der Baubranche eine Disruption modularen Ausmaßes beschert. Diese Vorhersage hat sich jedoch bisher nicht bewahrheitet.

Obwohl veröffentlichte Daten darauf hinweisen, dass der globale Markt für modulares Bauen von 2023 bis 2030 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7-8 % wachsen wird – was bis 2030 die Marke von 160 Milliarden US-Dollar übersteigen würde – ist dies kaum ein Tropfen auf dem heißen Stein im Vergleich zu den prognostizierten 14-17 Billionen US-Dollar (Statista) an Baueinnahmen, die Analysten für 2030 erwarten.

Die Harvard Business Review äußerte Ende 2023 Zweifel daran, dass es sich bei der Fertighausrevolution um mehr als eine kleine Modeerscheinung handelt.

„Trotz aller Faszination für transformative Veränderungen ist die technologische Innovation im Bauwesen eher einem evolutionären als einem disruptiven Weg gefolgt. Die Verwendung vorgefertigter Komponenten – die außerhalb der Baustelle zusammengebaut und vor Ort installiert werden – hat Fähigkeiten und Aufgaben reduziert, die zum Portfolio der Handwerker gehörten“, schrieben die Autoren des Berichts.

„Doch die Entwicklung von teilweise fertiggestellten Gebäuden, die in Fabriken hergestellt und an die Baustelle geliefert werden, ist noch immer eine Randerscheinung dieser Branche, und das wird in absehbarer Zukunft wohl auch so bleiben.“

Trotz dieser Sichtweise werden auf der ganzen Welt riesige modulare Projekte gebaut, und obwohl die Logistik einer breiten Einführung derzeit noch im Wege steht, gibt es in der Welt des modularen Bauens noch viel zu beobachten.

Während sie noch an der Beseitigung der Probleme arbeiten, können Bauunternehmer Möglichkeiten finden, aus der Modulbauweise Kapital zu schlagen, wenn sie Projekte mit der richtigen Größe für ihr Unternehmen identifizieren, die richtige Technologie einsetzen und für die Montage Einrichtungen in der Nähe der Baustelle finden.

Das Musiklokal Sphere in Las Vegas, USA. Das Multimilliarden-Dollar-Projekt nutzte modulare Bauprozesse (Bild: Adobe Stock)

Die richtige Technologie für modulare Bauweisen nutzen

Modulares Bauen ist keine Zauberformel. In Kombination mit der richtigen Technologie kann es jedoch enorme Zeit- und Arbeitseinsparungen bringen, die sich fast wie ein Wunder anfühlen.

„Es ist so ähnlich wie die Bauklötze, mit denen Sie als Kind gespielt haben und die sich zusammenstecken ließen“, sagt Bryan Williams, Segmentmanager beim US-amerikanischen Technologieriesen Trimble.

Allerdings ist der Bau eines Hotels, eines Apartmentkomplexes oder eines Krankenhauses kein Kinderspiel. „Wenn man nicht alles zusammensteckt“, fährt er fort, „verschwendet man viel Geld und Zeit.“ Aus diesem Grund müssen Bauunternehmer und Bauunternehmen laut Williams neue Technologien einsetzen, insbesondere 3D-Scannen und -Drucken. Er sagte, die heutige Software könne direkt an die spezifischen Anforderungen außerhalb der Baustelle angepasst werden.

„Das steigert die Produktivität, gibt aber auch die Gewissheit, dass sie die Arbeit genau nach ihrem Plan erledigen“, sagt er.

„Die Technologie ermöglicht es ihnen, Dinge effizienter zu erledigen als in der Vergangenheit.“

Williams veranschaulichte am Beispiel der Fertigteilfertigung eines Krankenhauses die wichtige Rolle des 3D-Scannens in diesem Prozess.

Nachdem wir die Baustelle mit Lasern und Kameras gescannt und einen 3D-Maßstab der Module und des Gesamtdesigns erstellt haben, „können wir verschiedene Informationen mit vor Ort nehmen“, verrät er.

„Wenn es darum geht, Informationen zu sammeln und zu überprüfen, was vor sich geht, verfügen wir über eine 3D-Scantechnologie, mit der wir nicht mehr alle zwei bis drei Minuten einen Punkt messen, sondern Millionen von Punkten pro Sekunde.“

Die externe Produktionsstätte kann jedes Detail des Zimmers berücksichtigen, vom Krankenhausbett über die Steckdosen bis hin zu den Rohrleitungen. „Sie bietet Lösungen, mit denen die Leute in drei Dimensionen sicherstellen können, dass alles zusammenpasst“, sagt er. „Es gilt das alte Sprichwort: ‚Zweimal messen, einmal schneiden‘, aber hier geht es um einen größeren Maßstab.“

Nach dem Zuschnitt können Krankenhauszimmer (gemäß Williams‘ Beispiel) ohne nennenswerte Aufsicht oder Schwierigkeiten Stück für Stück wieder zusammengesetzt werden, wobei wiederum auf hochpräzisen dreidimensionalen Datenpunkten aufgebaut wird.

„Wenn Bauarbeiter lernen, die Technologie für die Wartung vor Ort und außerhalb zu nutzen, können sie sicher sein, dass sie die Lasten erfolgreich anheben und anbringen können“, so sein Fazit.

Transportprobleme

Einer der größten Kostenfaktoren bei einem modularen Projekt ist der Transport. Während es im Vergleich zur traditionellen Bauweise fast überall zu Kosteneinsparungen kommt, kann das Transportbudget bei einem modularen Projekt leicht über die Erwartungen hinaus ansteigen.

Wenn in der Nähe der Baustelle kein Produktionsstandort verfügbar ist, müssen die Auftragnehmer möglicherweise mit steigenden Kosten für den Transport hochspezialisierter Module über Entfernungen von mehr als 100 km rechnen. Während bei manchen Projekten möglicherweise ausreichend Mittel für die Schaffung temporärer Standorte zur Verfügung stehen (zufälligerweise viele nach modularen Prinzipien), muss in den meisten Fällen zusätzlicher Platz als Produktionsstandort gemietet oder gekauft werden.

Ein Potain MCT 1005 Topless-Kran im Einsatz auf einer modularen Baustelle in Singapur (Bild: Manitowoc)

Während modulare Bauten weniger Facharbeit erfordern, ist für den Offsite-Prozess dennoch eine große Mannschaft erforderlich, um die Einheiten zusammenzubauen. Wenn der Offsite-Prozess zu weit von einer großen Metropole entfernt ist oder sich in einer Arbeitswüste befindet, ist die Zeitersparnis für das Projekt möglicherweise nicht gerechtfertigt.

Dieser Nachteil ist auch Trimbles Williams nicht entgangen. „Tatsache ist, dass man das ganze Zeug transportieren muss“, erklärte er über die fertigen Module. „Man muss es dorthin transportieren, vor Ort anheben, man braucht die ganze Energie, die der Kran verbraucht, und die Zeit des Bedieners.“

Wenn bei der Fertigung außerhalb des Standorts auch nur ein einziger Fehler unbemerkt bleibt, können Projektleiter allein für Reise- und Arbeitskosten Zehntausende oder mehr verlieren.

„Und jetzt muss man es wieder anheben und entfernen“, fügte Williams hinzu.

Wenn die Schaffung des Off-Site-Standorts letztlich die durch diesen Ansatz erzielten Einsparungen zunichte macht, überschreiten viele Projekte am Ende das ursprüngliche Budget.

Den bürokratischen Aufwand bewältigen

In den USA zum Beispiel, wo der Marktanteil am Fertighausmarkt hinter einigen asiatischen und europäischen Ländern zurückliegt, werden laut dem amerikanischen Hausbauer Clayton manche Off-Site-Projekte aufgrund von Zonenvorschriften und einigen neuartigen Nuancen des Fertighausansatzes gar nicht erst begonnen.

„Die größte Herausforderung, die den Zugang zu außerhalb des Baugebiets errichteten Häusern behindert, ist nach wie vor die Zoneneinteilung“, sagt Ramsey Cohen, Claytons Direktor für Industrie- und Gemeindeangelegenheiten.

„Unsere Branche arbeitet eng mit Kommunen, Politikern und Vordenkern im ganzen Land zusammen, um Gemeindevorsteher, Baubeamte und die Öffentlichkeit davon zu überzeugen, den Bau von Eigenheimen außerhalb des Baugeländes an mehr Standorten zuzulassen.“

Cohen sagte, dass einige Vorschriften des US-Ministeriums für Wohnungsbau und Stadtentwicklung (HUD) – die sich sowohl auf die verwendeten Materialien und die Form des Gebäudes als auch auf seine Energieeffizienz beziehen – umgangen werden könnten.

Er bezeichnete die neuen „CrossMod“-Häuser als Beispiel für vor Ort errichtete Häuser, die den Erwartungen der Kommunen entsprechen.

„CrossMod-Häuser werden nach HUD-Vorschriften gebaut und verfügen über Merkmale wie ein dauerhaftes Fundament, erhöhte Dachneigung, Garage, überdachte Veranda, Trockenbau-Innenausstattung und energieeffiziente Funktionen. Diese Merkmale machen diese Häuser von herkömmlichen, vor Ort gebauten Häusern nicht zu unterscheiden“, sagte er und fügte hinzu, dass im Fall von Clayton externe Projekte dazu beigetragen haben, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

„Darüber hinaus werden CrossMod-Häuser genauso finanziert und bewertet wie vor Ort errichtete Häuser, aber durch die Verwendung von Off-Site-Baumethoden werden sie effizienter gebaut und verfügen über energieeffiziente Funktionen.“

Während der Fertigbauansatz weltweit bei großen Projekten wie Krankenhäusern, Hotels und Mehrfamilienhäusern Erfolg hat, deuten Daten laut Ramsey darauf hin, dass das Interesse der Amerikaner an vorgefertigten Einfamilienhäusern von Jahr zu Jahr zunimmt.

„Etwa 10 % der neuen Häuser werden außerhalb des Baugebiets gebaut“, sagte er, „und wir beobachten, dass dieser Prozentsatz steigt. Dies öffnet die Tür zu unerschlossenen Märkten mit neuen Kunden und erhöhter Akzeptanz für die Zoneneinteilung.“

Zwar stellt die Zoneneinteilung weiterhin eine Hürde dar, doch die Arbeit in kontrollierten, externen Umgebungen erleichtert das Erreichen bestimmter Vertragsziele. Auch das Erreichen von Nachhaltigkeitsinitiativen sowie die Reduzierung von Abfall und CO2-Emissionen ist in einer kontrollierten Fertigungsanlage leichter zu bewerkstelligen.

„Im Jahr 2023 führte Clayton eBuilt-Häuser ein, das sind HUD-Code-Häuser, die nach den Zero Energy Ready Home-Spezifikationen des Energieministeriums (DOE) gebaut werden“, sagt er.

„Die eBuilt-Häuser verfügen über 25 Verbesserungen, die zu ihrer Energieeffizienz beitragen.“

Ramsey sagte, dass Clayton derzeit in den USA über 39 Anlagen verfüge, in denen mehr als 17.000 Häuser nach den Vorgaben des Energieministeriums gebaut worden seien, und dass das Unternehmen aufgrund des leicht wiederholbaren externen Prozesses eine Produktion im großen Maßstab anbieten könne.

Die Lernkurve lohnt sich

Bryan Williams, Segmentmanager beim US-Technologiegiganten Trimble (Foto: Trimble)

Williams von Trimble merkte an, dass sich der Prozess, wenn er richtig durchgeführt wird, durchaus lohnt, da er die erforderliche Schulung und Vorbereitung erfordert.

Er verwies auf ein berühmtes externes Projekt – den Musikveranstaltungsort „Sphere“ in Las Vegas in den USA – als Beispiel für ein Design, das ohne die Fortschritte bei der modularen Bauweise logistisch möglicherweise unmöglich gewesen wäre.

„Das ist tatsächlich eine sehr komplexe Konstruktion“, sagte er. „Es ist faszinierend, das zu sehen. Vor vielen Jahren hätten sie das wahrscheinlich tun können, aber was wäre das Endergebnis gewesen?“

Williams merkte an, dass der Bau wahrscheinlich noch viel teurer gewesen wäre, selbst wenn man den endgültigen Preis von Sphere mit 2,3 Milliarden US-Dollar berücksichtigt, was fast dem Doppelten der ursprünglichen Schätzung entspricht.

Obwohl es sich um ein großartiges Beispiel für die praktische Umsetzung von Off-Site-Konstruktionen handelt, fügte Williams hinzu, dass die Perfektionierung des Prozesses auf vielen Ebenen die Einbeziehung modularer Ansätze für Bauvorhaben jeder Größenordnung nur realistischer und hilfreicher machen werde.

Auch wenn also vielleicht nicht der weiße Ritter zur Rettung der Branche kommt, wie einst erwartet, so setzt sich die modulare Bauweise doch weltweit durch und wird sich im Zuge des technologischen Fortschritts und der Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Regierungen weiter entwickeln.

Vielleicht ist es angemessen, dass dies alles Stück für Stück zusammenkommt.