Für die Schweiz wurden die Nutzungsgrade von Heizanlagen u.a. 2001/2002 durch eine Expertengruppe bestehend aus Branchenvertretern und Wissenschaftern (Aebischer et al., 2002) und durch die Feldanalysen FAWA empirisch abgestützt.
Die Ergebnisse in Aebsicher et al (2002) basieren auf einer breit abgestützten Arbeits-gruppe.1 Die durchschnittlichen Nutzungsgrade der im jeweiligen Betrachtungsjahr installier-ten Anlagen ergab sich aus den Nutzungsgraden der nicht kondensierenden und der kondensierenden Anlagen sowie deren Marktanteile, wobei der Marktanteil leistungs-gewichtet berücksichtigt wurde. Die Nutzungsgrade der verschiedenen Anlagetypen konnten anhand technischer Dokumentationen des SVGW und anhand von Herstellerangaben eruiert werden. Berücksichtigt wurde dabei auch, dass die Kondensationsanlagen in der Realität nicht den jeweils maximal möglichen Nutzungsgrad bzw. vom Hersteller angegebnen Nutzungsgrad erreichen.
1 mit Vertretern des Bundesamts für Energie, Prognos und CEPE (als Vertreter der
Energiemodellierer), Paul Scherrer Institut (PSI) und ESU Services (als Experten von LCA-Berechnungen), des Verband Schweizerischer Gasindustrie (VSG) und Erdölvereinigung (EV) als Verbände mit Bezug zu den technischen Entwicklungen
Abbildung 4 Vergangene und möglich künftige zeitliche Entwicklung der maxi-malen und effekti¬ven Nutzungsgrade von HEL- und Erdgas-Neu-anlagen, jeweils exlusive Ver¬teilver¬luste der Heizungsverteilung
50 60 70 80 90 100 110
1980 1990 2000 2010 2020 2030
Gas-Kondensationskessel, maximaler Nutzungsgrad Gas-Kondensationskessel, effektiver Nutzungsgrad Oel-Kondensationskessel, maximaler Nutzungsgrad Oel-Kondensationskessel, effektiver Nutzungsgrad Gas-Niedertemperaturkessel, effektiver Nutzungsgrad Oel-Niedertemperaturkessel, effektiver Nutzungsgrad Nutzungsgrad %
Quelle Aebischer et al. (2002)
Dass die maximalen Nutzungsgrade in der Realität nicht erreicht werden, ist grösstenteils durch die Rücklauftemperaturen der Heizungsverteilungen bedingt, welche während eines Teils oder während der ganzen Heizperiode zu hoch sind, um eine Kondensation zu er-möglichen. Dies gilt vor allem für die energetisch nicht erneuerten Gebäude, deren Anteile zwar abnehmen werden, aber deren Einfluss doch über den gesamten Betrachtungszeitraum merkbar sein wird. Die Unterschiede werden sich jedoch im Lauf der Zeit verringern. Auch wenn die Brennwertanlagen nur teilweise kondensieren, sind deren Nutzungsgrade immer noch höher als diejenigen der nicht-kondensierenden konventionellen Anlagetechnik. Zu bemerken: wegen der schwierigeren technischen Ausgangslage (höhere Kondensations-temperatur, säurehaltiges Kondensat) ist die Kondensationstechnik bei HEL-Anlagen gegen-über den Erdgasanlagen zeitlich verzögert und erst ab ca. 2002, auf dem Markt Fuss zu fassen.
Aufgrund der erhobenen Marktanteil der kondensierenden bzw. nicht-kondensierenden Kessel (siehe Tabelle 3-7 und 3-8 in Aebsischer et al. 2002) wurden die mittleren Nutzungs-grade der Neuanlagen bestimmt (Tabelle 7). Im Vergleich dazu schätzte Prognos die Dynamik der Effizienzsteigerung etwas verhaltener ein. Gemäss Prognos deuten neuere (nicht näher genannte) Untersuchungen darauf hin, dass kondensierende Anlagen die von den Herstellern genannten Nutzungsgrade übers Jahr eher selten erreichen.
Tabelle 7 Entwicklung der Nutzungsgrade von Heizungsanlagen in der Schweiz
1980 1990 2000 2003 2005 2007 2010 Quelle Heizöl (Neuanlagen) 74 80 89 92 (*) 93
Erdgas (Neuanlagen) 77 83 94 97 (*) 99
Aebischer et al. (2002), (*) eigene Schätzung Heizöl Neubau 79.5 84.2 84.9 85.3 87.1 (**)
Erdgas Neubau 81.1 90.2 92.2 93.5 94.6 (**)
Prognos (2007) (**) Modellannahmen Quelle Aebischer et al. (2002), Prognos (2007), eigene Schätzungen
Im Vergleich zu den Nutzungsgraden der Heizanlagen werden diejenigen von Warm-wasseranlagen von Prognos (2007) markant tiefer eingeschätzt (Tabelle 8).
Tabelle 8 Entwicklung der Nutzungsgrade von Warmwasseranlagen in der Schweiz Quelle Prognos (2007)
6.2 Entwicklung in Deutschland
Im Vergleich zur Schweiz verlief die Entwicklung im Nachbarland Deutschland mit einer deut-lichen Verzögerung, obwohl auch in Deutschland seit Ende der 1970er Jahren der Jahres-nutzungsgrad der Heizanlagen kontinuierlich gesteigert wurde (Jakob, 2007b). Möglich wurden diese Verbesserungen insbesondere durch die (gesetzlich erforderliche) Begrenzung der Abgasverluste sowie durch die Reduktion der Strahlungs- und Stillstandsverluste.2 Die Effizienzfortschritte wurden durch Anlagenverbesserungen (z.B. durch modulierenden Brenn-betrieb, Niedertemperatur) und durch Lernprozesse des planenden, installierenden (mittels präziserer Dimensionierung) und unterhaltenden Gewerbes erreicht.
Die Niedertemperatur-Technik mit höheren Wirkungsgraden löste ab ca. 1980 die Standard-kessel ab (Tabelle 9). Weitere Verbesserungen wurden durch die Brennwerttechnik erreicht, welche aufgrund der Nutzung der Kondensatwärme einen wesentlich höheren Wirkungsgrad ermöglichen. Gas-Brennwertkessel wurden bereits während der 1980er Jahre zur Pro-duktionsreife entwickelt und auf den Markt gebracht, konnten aber bis Mitte der 1990er Jahre nur langsam Marktanteile gewinnen. Erst ab Mitte der 1990er ist eine rasche und deutliche Verschiebung der Gaswärmeerzeuger zugunsten der Brennwerttechnik zu verzeichnen (relativer Marktanteil 1998: 28%, 2006: 70%, abgeleitet aus Lücke, 2007). Gemäss der aktuell geltenden EnEV ist die Anwendung der Brennwerttechnik Pflicht, wo immer die tech-nischen Voraussetzungen dies erlauben.
2 Heizungsbetriebsverordnung: 1978/1982, Heizungsanlagenverordnung 1978, 1982 und 1994 und Kleinfeuerungsanlagenverordnung von 1988 (ähnlich LRV in der Schweiz), siehe De T'Serclaes et al. (2008) für weitere Details.
Tabelle 9 Entwicklung der Jahreswirkungsgrade von Gas- und Ölkesseln (bezogen auf Heizwert) in Deutschland
Gas Öl
Bedeutung am Markt % Bedeutung am Markt % Standardkessel Vor 1978 Standard 65-70 Vor 1978 Standard 65-70 Niedertemperaturkessel Marktanteil* 1998: 78% 88-93 Marktanteil* 1998: 100% 87-94 Brennwerttechnik Marktanteil* 2006: 70% 102-108 Marktanteil* 2006: 25% 98- 103 * relativer Marktanteil, gemessen am Gesamtabsatz der Gas- bzw. Ölanlagen im jeweiligen Jahr Quelle BDH, Lücke (2007), Kleemann et al (2003b), Jakob (2007b)
Bei Ölanlagen erfolgte die Einführung der effizienten Brennwerttechnik mit einer Ver-zögerung von rund acht bis zehn Jahren, insbesondere aufgrund der höheren technischen Herausforderung. Ein relativer Marktanteil von 25% (gemessen an allen abgesetzten Öl-kesseln) wurde erst 2006 erreicht (abgeleitet aus Lücke, 2007).
Eine Einschätzung über die vergangene Entwicklung der mittleren, realen Nutzungsgrade der Heizungsanlagen in Deutschland wurde von Kleemann und Hansen (2005) vorgenom-men, siehe Tabelle 10. Die angegebenen Jahre beziehen sich jeweils auf das Installations-jahr und die Werte sind Mittelwerte über die im jeweiligen Jahr installierten Anlagen. Die Angaben stützen sich auf Feldmessungen und berücksichtigen das reale Betriebsverhalten (Wolff et al, 1994). Insgesamt ergibt sich damit ein bei Gaskesseln technischer Fortschritt von rund 1.4%/Jahr und bei Ölanlagen von etwa 1,1%/Jahr.
Tabelle 10 Entwicklung der realen Jahresnutzungsgrade von Heizungsanlagen 1975 1980 1985 1990 2000 2005 Nutzungsgrad Raumwärme 71 81 84 87 90 91 Nutzungsgrad Warmwasser 50 57 59 61 64 65 Nutzungsgrad Raumwärme+Warmwasser 68 78 81 84 87 88
Brennwertkessel (Hu) 96
Quelle Kleemann und Hansen (2005) basierend auf Wolff et al. (2004)
Mit einer gewissen Verzögerung zeigten die Verbesserungen (der Nicht-Brennwert-Kessel) auch im Bestand ihre Wirkung. Lagen die Abgasverluste noch 1997 bei beinahe 60% der An-lagen bei über 10% (mit einer langschwänzigen Verteilung mit einem nicht vernachlässig-baren Anteil von Anlagen mit Abgasverlusten von über 18%), betrugen 2004 die Abgas-verluste bei 80% der Anlagen 9% oder weniger, wie Messungen des Bundesverbands des Schornsteinfegerhandwerks ergaben (UBA, 2007). Die Abgasverluste verringerten sich damit um beinahe 4%-Punkte von 11% auf gut 7%. Entsprechend sind die beschriebenen technischen Fortschritte nicht nur der Herstellerindustrie, sondern der gesamten Heizungs-branche (inklusive Installation und Betrieb) sowie den gesetzlichen Anforderungen und deren Umsetzung zuzuschreiben.
Der resultierende durchschnittliche Gesamtnutzungsgrad (inkl. Verteilverluste) aller An-langen im Bestand stieg durch diese Entwicklungen von 74% (Öl-Zentralheizungen) bzw.
77% (Öl-Zentralheizungen) im Jahr 1995 bis 2002 um 4%-Punkte auf 78% bzw. 84%.