technischen und wirtschaftlichen Effizienzpotenzialen
3.1 Effizienzpotenziale in Gebäuden
Steckbrief: Methodische Annahmen Baseline:
Frozen efficiency, umgesetzte Maßnahmen halten die gesetzlichen Anforderungen ein.
Technisches Potenzial:
Individuelle Bewertung der Lebenszykluskosten unter Berücksichtigung von Akteursver-halten (bspw. Technologiepräferenzen, Hemmnisse).
Monetäre und nicht-monetäre Hemmnisse werden weitgehend abgebaut, Technologieprä-ferenzen werden überwiegend überwunden.
Diffusionsgeschwindigkeit: Sanierungsrate nahe am technisch sinnvollen Zyklus
Das Niveau der Sanierungen wird gesteigert. Auf Grund der modellendogenen Technolo-gieauswahl ändert sich der Energieträgermix maßgeblich. Innovative Heizungstechnolo-gien werden bevorzugt.
Wirtschaftliches Potenzial:
Individuelle Bewertung der Lebenszykluskosten unter Berücksichtigung von Akteursver-halten (bspw. Technologiepräferenzen, Hemmnisse). Technologiepräferenzen verhindern den Einsatz techno-ökonomisch optimaler Lösungen.
Diffusionsgeschwindigkeit: Sanierungsrate unter dem technisch sinnvollen Zyklus
Alle Szenarien basieren auf den Modellrechnungen der zweiten Runde der Klimaschutzszenarien 20504. Alle Annahmen und eine detaillierte Modellbeschreibung sind dem entsprechenden Bericht zu entnehmen. Eigene Modellrechnungen wurden im Rahmen die-ses Vorhabens nicht durchgeführt. Vielmehr wurden die vorliegen-den Modellrechnungen hinsichtlich der vorliegenvorliegen-den Fragestellun-gen ausgewertet und aufbereitet.
Die zu Grunde liegenden Primärenergiepreise entsprechen denen der Klimaschutzszenarien 2050 und sind in der nachfolgenden Ta-belle dargestellt.
Tabelle 3-1: Annahmen zu den Primärenergieträgerpreisen
2020 2030
Fernwärme €/MWh 93 111
Erdgas €/MWh 87 115
Strom €/MWh 245 255
Heizöl €/MWh 102 134
Pellets €/MWh 59 69
Kohle €/MWh 486 947
Die Einsparpotenziale im Gebäudebereich wurden durch Bottom-Up Simulationen mit dem Modell Invert/EE-Lab ermittelt.
Das Modell wurde von der Energy Economcis Group der Tech-ni-schen Universität Wien entwickelt und ist gemeinsam mit dem Fraunhofer ISI im Rahmen vieler nationaler und europäischer Pro-jekte eingesetzt und weiterentwickelt worden ist. Methodisch stellt Invert/ EE-Lab ein dem bottom-up Ansatz folgendes, techno-öko-nomisches Simulationsmodell dar, mit dem Optionen des Energie-bedarfs und dessen Deckung für Wärme (Raumwärme und Warm-wasser) sowie Klimatisierung von Wohn- und Nicht-wohngebäu-den ermittelt werNicht-wohngebäu-den können. Grundlage des Modells ist eine de-taillierte Darstellung des Gebäudebestands nach Gebäudetypen, Baualtersklassen und Sanierungszuständen mit relevanten bau-physikalischen und ökonomischen Parametern einschließlich der Technologien zur Bereitstellung von Raumwärme, Warmwasser und Klimatisierung. Darauf aufbauend wird der Heiz- und Küh-lenergiebedarf unter Einbeziehung von Nutzerverhalten und Klima-daten ermittelt. Die Investitionsentscheidung in Technologien und Effizienzmaßnahmen wird unter Berücksichtigung von investoren-spezifischen Entscheidungskalkülen und Hemmnissen sowie Ener-gieträgerpotenzialen ermittelt.
Da im Gebäudebereich nicht-ökonomische Hemmnisse und Tech-nologiepräferenzen der Nutzer eine wesentliche Rolle spielen, ist eine rein ökonomische Definition des Potenzialbegriffes nicht sinn-voll. Daher ist das wirtschaftliche, wie auch das technische Poten-zial unter Berücksichtigung dieser Hemmnisse ermittelt. Das für
die Potentialberechnungen verwendete Modell Invert/EE-Lab ver-wendet hierfür eine agentenbasierte Simulation, die das Investiti-onsverhalten der einzelnen Akteure detailliert abbildet. Der Ent-scheidungsmechanismus folgt dabei neben rein ökonomischen Betrachtungen auch anderen Kriterien, die im Rahmen der Aus-wahlalgorithmen berücksichtigt werden. Beispiele für diese Krite-rien sind Hemmnisse auf Grund der Eigentümerstruktur, Technolo-giepräferenzen und Ausbau- und Verfügbarkeitsrestriktionen für einzelne Technologien.
Im Rahmen der Szenarienrechnungen wird die Sanierung der Ge-bäude als integrierter Prozess modelliert. Die Einsparwirkungen der einzelnen Technologien werden modellendogen mit einer Be-rechnung des Heizenergiebedarfs der Referenzgebäude in den einzelnen Kohorten ermittelt. Die Berechnung des Heizwärmebe-darfes erfolgt entsprechend der für den Energieausweis relevanten Norm DIN EN 832:2003-06 in Verbindung mit DIN V 41086:2003-064 und DIN V 4701- 10:2003-08. Die Methode entspricht somit der Berechnung der Kenngrößen des Energieausweises.
Zu jedem Zeitschritt wird zwischen den verschiedenen Investitions-alternativen entschieden. Diese Entscheidung basiert im Detail auf einem stochastischen, nicht rekursiven, myopischen (kurzsichti-gen), betriebswirtschaftlichen Optimierungsalgorithmus mit der Zielfunktion der Kostenminimierung. Nebenbedingungen bilden da-bei hauptsächlich die Ressourcenverfügbarkeit, die Marktdurch-dringungsrate und deren Änderung, die Austausch- und Renovie-rungsrate ausgedrückt als technische Lebensdauern. Die Zielset-zung wird aus Sicht des Investors unter Annahme unvollständiger Information, d.h. unter Unsicherheit, optimiert. Auf diese Weise er-folgten die Einbindung und Charakterisierung der Akteure als Ent-scheidungsträger für gebäudebezogene Investitionen. Der inte-grierte Einsatz eines multinomialen Logit-Ansatzes führt zusätzlich dazu, dass günstigere Technologien höhere Marktanteile erhalten während teurere Alternativen sich im Sinne von Nischenanwen-dungen positionieren können. Die beschriebene Methode wird so-wohl für die Auswahl des neuen Heizsystems als auch für die Se-lektion der Sanierungsvariante verwendet. Als Sanierungsvarian-ten wird die Vollsanierung in vier verschiedenen Alternativen mit energetisch ansteigender Qualität zur Auswahl gestellt. Die Inves-titionen werden entsprechend der Entscheidung für Sanierungsva-riante und Heizsystem bewertet.
Technologiepräferenzen der Nutzer werden somit in allen Szena-rien berücksichtigt, es ergibt sich daraus auch für das technische Potenzial noch eine realistische Abschätzung der möglichen Ein-sparungen. Hierbei wird beispielsweise berücksichtigt, dass Nutzer in der Regel eine starke Präferenz für ihr bislang genutztes
Heizsystem haben oder einzelne Technologien (bspw. solarthermi-sche Anlagen) auch gewählt werden, wenn sie nicht die ökono-misch vorteilhafteste Lösung darstellen.
Die von im Rahmen der Simulation gewählten Technologien unter-scheiden sich in den einzelnen Szenarien zum Teil erheblich. Ins-besondere wird im technischen Potenzial von einem höheren Ein-satz von Fernwärme ausgegangen, was die geringeren spezifi-schen Investitionen gegenüber dem wirtschaftlichen Potenzial er-klärt. Investitionen in möglicherweise notwendige Infrastruktur wer-den im Rahmen der Modellierung nicht erfasst. Nicht erfasst sind hier jedoch die Investitionen auf Infrastrukturseite, die sich in den höheren Energiepreisen für Fernwärme jedoch indirekt in der Be-wertung niederschlagen. Ein exzessiver Ausbau zentraler Techno-logien mit hohen Investitionsbedarf in Infrastruktur wird durch Dif-fusionsrestriktionen berücksichtigt.
Eine Allokation der Einsparungen auf einzelne Technologien ist auf Grund des integrierten Modellierungsansatzes nicht möglich.
Vielmehr werden erzielbare Einsparungen im Gebäudebereich technologieoffen aufgezeigt.
Beim technischen Potenzial wird davon ausgegangen, dass ein wesentlicher Teil der nicht-ökonomischen Hemmnisse überwun-den wird, und daher eine weitergehende Umsetzung von Effizienz-maßnahmen erfolgt. Eine Erhöhung der Sanierungsaktivität ist nicht Teil der Potenziale.
In einer rein theoretischen, ggf. auch technologiespezifischen Be-trachtung lassen sich für den Gebäudebereich deutlich höhere Ein-sparpotenziale ermitteln. Unter realistischen Rahmenbedingungen ist es jedoch unter marktwirtschaftlichen Bedingungen kaum dar-stellbar, diese kurz- bis mittelfristig durch politische Instrumente zu erschließen.
3.1.1 Beschreibung der Einsparoptionen Die Einsparoptionen umfassen:
▪ Heizungssystemwechsel im Rahmen der normalen Aus-tauschzyklen
▪ Brennstoffwechsel im Rahmen der normalen Austauschzyk-len
▪ Energetische Sanierung im Rahmen der normalen Sanie-rungszyklen (immer als Vollsanierungsäquivalente abgebil-det)
Bei allen technologischen Optionen wird im Rahmen der Simula-tion modellendogen eine Entscheidung des Investors abgebildet.
Der Wechsel der Heizungssysteme umfasst dabei als Zielsystem alle am Markt verfügbaren Systeme, die unter den für die Gebäu-detypen technisch einsetzbar sind. Gleiches gilt für die Sanie-rungsmaßnahmen, bei denen für alle relevanten Bauteile (Dach, Fassade, Fenster) verschiedene Sanierungsniveaus zur Auswahl stehen.
Die Sanierungsrate ist von zwei Faktoren beeinflusst. Für Bauteile ab einem definierten Alter wird eine Investitionsentscheidung des Nutzers angestoßen. Über die exogene Vorgabe der Bauteille-bensalter wird die maximal mögliche Sanierungsrate bestimmt. Im Rahmen der Investitionsentscheidungen wird dann ermittelt, ob eine energetische Sanierung stattfindet. Daraus ergeben sich dann die Verringerungen hinsichtlich der maximalen Sanierungsrate. Im Rahmen des wirtschaftlichen und technischen Potenzials wird da-von ausgegangen, dass auch bisher nicht gemäß den Bauvor-schriften durchgeführte Maßnahmen entsprechend umgesetzt wer-den, d. h. dass die Compliance mit der EnEV erhöht wird. Dane-ben wird das zu Grunde gelegte Bauteilalter von den real beo-bachteten Werten des Basisszenarios auf Werte innerhalb des technisch gebotenen Sanierungszyklus bzw. sogar darunter ge-setzt. Daraus resultierend liegt die energetische Sanierungsrate im Basisszenario bei ~0,8 % für das Jahr 2020. Für das wirtschaftli-che Potential ergibt sich eine energetiswirtschaftli-che Sanierungsrate von 1,3
%; für das technische Potential beträgt diese 1,4 %. Bis zum Jahr 2030 erhöhen sich die Sanierungsraten dann auf 1,6 % (Baseline) bis zu 2,8 %.
Die im Rahmen der Modellierung erfassten Einsparoptionen um-fassen ausschließlich Maßnahmen, die nach aktuellem Stand der Technik aus technischer Sicht umsetzbar sind.
In Tabelle 3-1 sind ökonomische Kennwerte in den Handlungsfel-dern dargestellt. Angegeben ist in der rechten Spalte das anhand der Einsparpotenziale gewichtete Mittel der kalkulatorischen Le-bensdauer der Optionen gemäß den AfA Tabellen des BMF. Die spezifischen Investitionen der einzelnen Effizienzoptionen in der linken Spalte wurden mit Hilfe der gewählten Diskontrate und der angenommenen kalkulatorischen Lebensdauer eine Annuität be-rechnet. Diese basiert auf den konstanten Preisen des Basisjah-res, ist also für alle Jahre gleich. In der mittleren Spalte ist der Cashflow als Summe aus Annuität (negativ) und eingesparten Energiekosten im Jahr 2030. Auf Grund der Dynamik bei den Energiepreisen ist dieser Wert nicht statisch. Daher ist hier der Wert im Jahr 2030 angegeben.
Tabelle 3-2: Ökonomische Kennwerte in den Handlungsfeldern im Sektor Gebäude Annuität der
Mehrfamilienhäuser -0,14 -0,04 40
Nichtwohngebäude -0,06 0,05 30
Summe -0,08 0,02 37
3.1.2 Ermittelte Potenziale
In den folgenden Tabellen sind die kumulierten jährlichen Einspa-rungen im angegebenen Jahr gegenüber einer frozen efficiency Entwicklung dargestellt. Daneben sind die kumulierten Mehrinves-titionen ausgewiesen.
Der Unterschied zwischen wirtschaftlichem und technischem Po-tenzial ist vergleichsweise gering, da die Abschätzung sich zu ei-nem erheblichen Anteil auf Hemmnisüberwindungen (durch Ord-nungsrecht, Informations- oder Förderinstrumente) stützt.
Ein wesentlicher Teil der Potenziale wird in Handlungsfeldern er-schlossen, in denen der Eigentümer sowieso eine Investition vor-nimmt. Die zusätzlich erzielten Einsparungen durch eine hochwer-tigere Sanierung oder einen hocheffizienten Kessel im Vergleich zu Standardmaßnahmen ist eher gering. Der größere Teil der Ein-sparungen wird durch den Maßnahmenteil erreicht, der der Base-line zugeordnet wird.
Die damit verbundenen Kostensteigerungen fallen auch gering aus, da in diesem Fall häufig andere Technologien gewählt wer-den. Beispielsweise ist die Fernwärme mit geringeren Investitionen für den Eigentümer verbunden, Infrastrukturkosten finden im Mo-dell nur indirekt über die Energiepreise Berücksichtigung.
Tabelle 3-3: Wirtschaftliches Potenzial im Sektor Gebäude
2020 2030
Einspar- potenzial
(Differenz-) Investitionen
Einspar- potenzial
(Differenz-) Investitionen
PJ M€ PJ M€
Einfamilien- und Reihenhäu-ser
130 96.651 316 175.525
Mehrfamilienhäuser 87 108.529 196 250.582
Nichtwohngebäude 84 51.612 257 120.135
Summe 301 256.792 769 546.242
Tabelle 3-4: Technisches Potenzial im Sektor Gebäude
2020 2030
Einspar- potenzial
(Differenz-) Investitionen
Einspar- potenzial
(Differenz-) Investitionen
PJ M€ PJ M€
Einfamilien- und Reihenhäu-ser
189 106.042 435 224.171
Mehrfamilienhäuser 110 115.881 255 286.465
Nichtwohngebäude 91 52.217 328 134.264
Summe 390 274.140 1.018 644.900