Verzeichnis der Abkürzungen, Akronyme und Symbole
2 Methodisches Vorgehen
2.3.1 Modellierung des Sektors Private Haushalte
Die Energienachfrage im Sektor Private Haushalte wird differenziert nach den Verwen-dungszwecken Raumwärme, Warmwasser, Kochen sowie Strombedarf für Haushalts-geräte, Haustechnik und Beleuchtung analysiert und in die Zukunft entwickelt.
Raumwärme
Das Submodul Raumwärme der Privaten Haushalte setzt sich aus den Elementen Ge-bäudebestandsmodell und Energiebedarfsmodell zusammen. Mit dem Gebäudebe-standsmodell werden die Wohnflächen differenziert nach
- Gebäudetypen (Ein- und Zweifamilienhäuser, Mehrfamilienhäuser, Nichtwohn-gebäude mit Wohnungen),
- Gebäudealtersklassen (Baualter),
- Beheizungsstrukturen nach Energieträgern und
- Belegungsarten (dauernd bewohnt, zeitweise bewohnt, unbewohnt)
berechnet. Hierzu gehen in das Modell spezifische Annahmen über Wohnungs- und Wohnflächenzugänge und ihre Beheizungsstrukturen sowie über Wohnflächenabgänge (Verteilung nach Gebäudearten und -altersklassen) ein. In einer Substitutionsmatrix werden zusätzliche Annahmen zum Ersatz eines Heizsystems durch ein anderes ge-macht.
Bei den Heizsystemen werden Einzelheizsysteme mit den Energieträgern Elektrizität, Heizöl, Erdgas, Holz und Kohle sowie Zentralheizungen mit den Energieträgern Elekt-rizität, Heizöl, Erdgas, Holz, Kohle, Fernwärme, Solarstrahlung sowie Wärmepumpen betrachtet. Zusätzlich wird berücksichtigt, dass parallel mehrere Energieträger genutzt werden können. Beispielsweise ein zentrales Heizsystem mit einer Holz-Zusatzheizung oder mit solarer Unterstützung.
Leitvariablen für die Fortschreibung der Wohnungen und Wohnflächen sind die Bevöl-kerung, die mittlere Haushaltsgrösse und Annahmen über die Entwicklung der durch-schnittlichen Wohnfläche pro Kopf. Die energetische Qualität der Wohnflächen wird durch gebäude- und baualtersklassenspezifische Wärmeleistungsbedarfe modelliert, die sich ihrerseits durch Abgang, Zugang und Sanierung von bestehenden Wohnflä-chen im Zeitablauf ändern.
Im Energiebedarfsmodell werden die Ergebnisse des Gebäudebestandsmodells ag-gregiert. Der Heizwärmeleistungsbedarf der Baualtersklassen wird zusammengefasst und mit den Vollbenutzungsstunden und den Nutzungsgraden der unterschiedenen Heizanlagen (letztere werden über Kohortenmodelle jahresweise abgebildet) verknüpft.
Die Vollbenutzungsstunden werden differenziert nach Gebäudetyp, Belegungsart und
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Heizsystem. Ergebnis ist der Nutz- und Endenergieverbrauch für Raumwärme nach Energieträgern, Gebäudetyp und Belegungsart.
Für die Szenarien werden die zentralen Leitvariablen fortgeschrieben. Neben den be-reits erwähnten gebäudespezifischen Inputs sind Annahmen zu treffen über die Ent-wicklung der spezifischen Wärmeleistungsbedarfe beim Neubau, über die Sanierungs-häufigkeiten und die Sanierungseffizienzen im Gebäudebestand, über den Zugang an Heizanlagen sowie deren Nutzungsgrade und durchschnittliche Lebensdauer.
Warmwasser
Die Analyse und Szenarienbildung des Energieverbrauchs für die Warmwasserberei-tung erfolgt mit einem eigenen Submodul. Die über die Zukunft abgeleiteten Aussagen basieren auf Annahmen zur Bevölkerungsentwicklung, zum Warmwasserverbrauch pro Kopf (in Liter) und zur Effizienzentwicklung der Warmwasseranlagen. Dabei erfolgt eine Abstimmung mit dem Raumwärmemodul, weil in zentral beheizten Wohnungen die Warmwasserbereitung oft in Kombination mit dem zentralen Heizsystem erfolgt (Kopplung). Bei Einzelofen-beheizten Wohnungen werden in der Regel dezentrale Warmwasserbereiter eingesetzt. Auch bei der Warmwassererzeugung wird berücksich-tigt, dass parallel mehrere Energieträger genutzt werden können (prominent die solare Unterstützung).
Für die Zukunftsaussagen sind weitere Annahmen zu treffen über die Entwicklung des Warmwasserverbrauchs pro Kopf, die Anteile der an die Heizanlagen gekoppelten Warmwassersysteme, über die Energieträgerstruktur der ungekoppelten Warmwasser-systeme und über den Nutzungsgrad der Anlagen.
Kochen/Kochherde
Der Energieverbrauch für die Kochherde wird modellmässig durch Multiplikation des durchschnittlichen Energieverbrauchs eines Kochherdes mit der Anzahl der Herde er-mittelt, die sich ihrerseits an der Haushaltszahl und dem Ausstattungsgrad der Haus-halte mit Herden orientiert. Es wird dabei nach Energieträgern (Strom, Gas, Holz) diffe-renziert.
Elektrogeräte und Beleuchtung
Die Elektrogeräte sind differenziert nach Haushaltsgrossgeräten (Weisse Ware), Gerä-te der UnGerä-terhaltungselektronik, GeräGerä-te der Informations- und KommunikationsGerä-techno- Kommunikationstechno-logie, Haustechnikanlagen sowie sonstige elektrische Verbraucher. Diese Kategorien sind jeweils alters- und nutzungsabhängig in Kohorten aufgeteilt. Die Nutzungsabhän-gigkeit wird zum Beispiel bei den Kühlgeräten in einer Aufteilung nach Kühlgeräten, Kühl- und Gefrierkombinationen, Tiefkühltruhen und Tiefkühlschränken abgebildet.
Hinter den Kohorten sind teilweise weitere Aufteilungen nach Grössenklassen und/oder Techniktypen hinterlegt. Bei den Fernsehern wird beispielweise nach verschiedenen Bildschirmdiagonalen und nach Technologietypen (CCFL/LCD, LED-LCD, Plasma) unterschieden. Bei gewissen Geräten kommen zusätzlich Annahmen über die tägliche Nutzungsdauer zum Tragen. Im Ergebnis resultieren als Effizienzgrössen mittlere Jah-resverbräuche je Gerät oder Haushalt.
Für die Szenarien werden Annahmen getroffen über die künftige Entwicklung der gerä-tespezifischen Stromverbräuche, über die künftige Ausstattung der Haushalte mit
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räten, über die Nutzungsdauer der Geräte und über die durchschnittliche Lebensdauer der Geräte.
Die Verbräuche der Vielzahl der kleinen (oder wenig genutzten) Elektrogeräte – von der elektrischen Zahnbürste bis zum elektrischen Rasenmäher, Elektrowerkzeugen oder dem beleuchteten bzw. beheizten Aquarium im Haushalt – werden in Form eines Aggregats „sonstiger Verbräuche“ erfasst. Dieses Verbrauchssegment wächst über-durchschnittlich weil auch zukünftig ständig neue stromverbrauchende Geräte und An-lagen auf den Markt kommen werden, die es heute noch nicht gibt.
Die Berechnung des Energieverbrauchs für die Beleuchtung basiert auf Annahmen zur installierten Lampenleistung und zur Brenndauer. Die installierte Lampenleistung wird berechnet aus der Anzahl Haushalte, der Ausstattung der Haushalte mit Lampen diffe-renziert nach Lampentypen (Glühlampen, Halogen, Sparlampen, Fluoreszenzlampen, LED) sowie der lampentyp-spezifischen Lampenleistung.
Leitvariablen für die Fortschreibung sind die Entwicklung der Lampeneffizienz (Licht-strom in Lumen je Watt Lampenleistung) und der installierte Licht(Licht-strom je m2 Wohnflä-che. Die Ausgangswerte orientieren sich an einer Studie von Grieder und Huser [Grie-der und Huser, 2008] zur Verbrauchsabschätzung von Lampen in Privaten Haushalten.
Datenquellen
Die Gebäudebestandsdaten bis zum Jahr 2000 stützen sich auf Daten der Volkszäh-lung 2000. Die Fortschreibung bis 2010 erfolgt auf Basis von Daten der jährlichen Bau- und Wohnbaustatistik des BFS und der Gebäude- und Wohnungsstatistik (GWS). Hier-zu ist Hier-zu bemerken, dass in der GWS alle bewilligungspflichtigen Bau- sowie Umbau- und Renovationsmassnahmen erfasst sind. In zahlreichen Kantonen sind viele Reno-vationsmassnahmen, die auch energetische Anteile haben können, nicht bewilligungs-pflichtig und daher nicht enthalten (vgl. Anhang der GWS). Aus der GWS wurden An-gaben zur Entwicklung der spezifischen Wohnfläche bei Neubauten sowie zur Kopp-lung der Heizungs- und Warmwassersysteme verwendet. Die in der GWS enthaltenen Angaben zur Beheizungsstruktur des Neubaus wurden nicht exakt übernommen. Ver-bunden wurden diese Angaben mit Informationen von Wüest & Partner. Die GWS weist keine Einzeljahreswerte, sondern gemittelte Werte für 5-jährige Bauperioden aus. Die Angaben von Wüest & Partner differenzieren hingegen nicht nach den Wohngebäude-typen Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäuser. Folglich bieten beide Quellen einen gewis-sen Interpretationsspielraum.
Als wichtige Informationsquelle zur Fortschreibung der Energieträgerstruktur im Ge-bäudebestand bis ins Jahr 2010 dienen Absatzzahlen von Heizanlagen differenziert nach Grössenklassen von GebäudeKlima Schweiz. Für die Absatzzahlen der Biomas-sekessel (Holz) wurden Angaben von Basler und Hofmann verwendet.
Bei den Haushalts- und Elektrogeräten ist die Datenqualität in den einzelnen
Verbrauchsbereichen unterschiedlich. Für den Bereich der Weissen Ware (Kühl- und Gefriergeräte, Waschmaschinen, Tumbler, Geschirrspüler etc.) stehen Absatzdaten der FEA zur Verfügung. Ab 2002/2003 sind zudem für Kühlgeräte, Waschmaschinen und Tumbler sowie Geschirrspüler Durchschnittsverbräuche der neu abgesetzten Ge-räte vorhanden. Für den Bereich TV, Video und Computer einschliesslich Computerpe-ripherie stehen SWICO-Marktdaten zur Absatzsituation und zum technischen Stand der verkauften Geräte zur Verfügung. Berücksichtigt wurde zudem eine Erhebung des BFS zur IKT-Ausstattung der Schweizer Haushalte [BFS, 2010a].
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Abgrenzung der berücksichtigten Verbräuche
An einigen Stellen bestehen Abgrenzungsunschärfen zwischen dem Modellergebnis und der Energiestatistik. Das Haushaltsmodell erfasst alle Energieverbräuche des Be-reiches Wohnen und alle Elektrizitätsverbräuche, soweit diese dem Bereich Haushalte zuzuordnen sind. Abgrenzungsprobleme betreffen in diesem Zusammenhang zum ei-nen den Energieverbrauch der Zweit- und Ferienwohnungen und zum anderen den Elektrizitätsverbrauch von Haushaltsgeräten und Einrichtungen in Mehrfamilienhäu-sern, die über Gemeinschaftszähler erfasst werden und die kostenseitig im Allgemei-nen auf die betroffeAllgemei-nen Haushalte verteilt werden.
Die Zuordnung der Zweit- und Ferienwohnungen in der Gesamtenergiestatistik ist nicht vollständig zu klären. Methodisch sind die Zweitwohnungen den Privaten Haushalten, die gewerblich vermieteten Ferienwohnungen dem Dienstleistungssektor zuzurechnen.
Die Bestände an Zweit- und Ferienwohnungen sind nicht hinreichend bekannt. Da die Ferienwohnungen zahlenmässig wahrscheinlich deutlich überwiegen, werden die im Haushaltsmodell ermittelten Energieverbräuche der Zweit- und Ferienwohnungen vom modellmässig ermittelten Gesamtraumwärmeverbrauch aller Wohnungen abgezogen und nicht im Haushaltssektor, sondern im Dienstleistungssektor verbucht.
Zum Stromverbrauch der gemeinschaftlich genutzten Gebäudeinfrastruktur in Mehrfa-milienhäusern werden der Hilfsenergieverbrauch von Pumpen, Brennern, Gebläsen, der Verbrauch von Antennenverstärkern, Waschmaschinen und Trockner am Gemein-schaftszähler sowie kleinere, im Zeitablauf abnehmende Mengen an Elektrizität für in den Kellern betriebene Tiefkühlgeräte gezählt. Dieser Stromverbrauch für die gemein-schaftlich genutzte Gebäudeinfrastruktur in Mehrfamilienhäusern wird ebenso wie der Raumwärmeverbrauch in Zweit- und Ferienwohnungen statistisch nicht den Haushal-ten, sondern dem Dienstleistungssektor zugerechnet.
2.3.2 Modellierung des Sektors Dienstleistungen inkl. Landwirtschaft Der Sektor Gewerbe, Handel, Dienstleistungen einschliesslich Landwirtschaft, im Fol-genden verkürzt als „Dienstleistungen“ oder „Dienstleistungssektor“ bezeichnet, wurde im Rahmen der Energieperspektiven mit dem aggregierten Dienstleistungsmodell der Prognos AG modelliert. Nachdem das bisher im Rahmen der Energieperspektiven ein-gesetzte Modell von CEPE aufgrund von Übergabe- und Renovationsarbeiten derzeit nicht zur Verfügung steht und auch keine Alternativmodelle mit stärkerem Disaggrega-tionsgrad zum Zeitpunkt der Erarbeitung dieser Energieperspektiven vorhanden waren, wurde das Prognos-Dienstleistungsmodell verwendet. Im Vergleich zu den übrigen Bottom-up-Modellen von Prognos, setzt das Dienstleistungsmodell jedoch auf einer höher aggregierten Ebene an.
Allgemein
Der Endenergieverbrauch im Dienstleistungsmodell wird nach Verwendungszwecken, Energieträgern und Branchen differenziert. Die Verwendungszwecke werden unter-schieden nach:
• Raumwärme,
• Warmwasser,
• Kühlen und Lüften,
• mechanische Energie (Kraftanwendungen),
• Beleuchtung,
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• Bürogeräte und
• Sonstige.
Es werden folgende Branchen in diesem Modell abgebildet:
• Handel (NOGA 08: 45-47),
• Kredit/Versicherung (NOGA 08: 64-66),
• Gesundheit und Soziales (NOGA 08: 86-88),
• Erziehung und Unterricht (NOGA 08: 85),
• Gastgewerbe (NOGA 08: 55,56),
• Übrige Dienstleistungen (NOGA 08: 36-39,49-53, 58-63,68-74,77-82, 84,90-97)
• Landwirtschaft (NOGA 08: 01-03).
• PHH (Ferien- und Zweitwohnungen, Gemeinschaftszähler Mehrfamilienhäuser) Die Landwirtschaft wird im Dienstleistungsmodell mit modelliert und dann, wie traditio-nell üblich, der statistischen Differenz zugeordnet.
Als Endenergieträger werden berücksichtigt:
• Elektrizität,
• Heizöle,
• Erdgas,
• Kohle,
• Fernwärme,
• Holz,
• Solarwärme,
• Umgebungswärme und
• Biogas/Klärgas.
Der Endenergieträger des Dienstleistungssektors setzt sich somit für jedes Jahr aus 441 Komponenten (7 Branchen, 7 Verwendungszwecke und 9 Energieträger) zusam-men. Figur 2-1 liefert einen Überblick über die Dimensionen der Einzelkomponenten des Modells.
September 2012 etwa die Anzahl der Büroge änderungen dieser Grösse sich beispielsweise durch e Ausstattungsgrad (Büroger hingegen die Effizienz der zung bzw. Ausstattung, sin
ung des Endenergieverbrauchs im Sektor Die rwendungszwecken, Energieträgern und Bran
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ezifische Verbräuche eingesetzt.
en beziehen sich auf gesamtwirtschaftliche R oder Erwerbstätige, andere auf technische De er Anzahl der Elektrogeräte.
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en Beleuchtungsenergiebedarf bzw. den Wä uzieren.
ergieverbrauchs stehen aus politischer Sicht v g. Diese wirken im Regelfall auf die Ausstattu
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auf die spezifischen Verbrauchsgrössen, sei es durch ordnungsrechtliche Instrumente (Vorschriften, Standards), Fördermassnahmen (Einspeisevergütungen, direkte Sub-ventionen), markt- oder preisgetriebene Massnahmen (Lenkungsabgaben, Quotenre-gelungen mit Zertifikathandel) oder freiwillige Massnahmen (Selbstverpflichtung). Der Einsatz dieser Instrumente führt dazu, dass sich die Energieverbraucher an die geän-derten Bedingungen anpassen und daraufhin energiesparende Investitionen tätigen oder auf andere Energieträger ausweichen. Daraus resultieren Veränderungen der nachgefragten Energieträgermengen. Diese letztgenannten Veränderungen werden im Modell im Substitutionsmodul berechnet.
Figur 2-2 skizziert die Fortschreibung des Endenergieverbrauchs im Dienstleistungs-sektor: Die Einzelkomponenten, d. h. die Endenergieverbräuche nach Branchen, Ver-wendungszwecke und Energieträger, werden anhand der Veränderungen der Rah-mendaten, der sonstigen Einflussfaktoren (z. B. Gebäudefläche, Gebäudealtersstruk-tur) und der Veränderung der spezifischen Verbrauchsgrössen (Ausstattung, spezifi-scher Energieverbrauch) unter Berücksichtigung der Substitution von Energieträgern, fortgeschrieben.
Figur 2-2: Fortschreibung des Endenergieverbrauchs im Dienstleistungssektor
Quelle: Prognos 2012
Daten
Die Entwicklung des Energieverbrauchs hängt u. a. mit der wirtschaftlichen Entwick-lung einer Volkswirtschaft zusammen. Als Mass für die wirtschaftliche EntwickEntwick-lung wurde hierfür das Bruttoinlandprodukt (BIP) von SECO [SECO, 2011] verwendet. Die Entwicklung des BIP wurde von SECO selbst mit der mittleren Bevölkerungsentwick-lung fortgeschrieben. Da als Hauptverursacher des Energieverbrauchs in der Produkti-on bzw. der Bereitstellung vProdukti-on Dienstleistungen zu sehen ist, erscheinen die Brutto-wertschöpfung bzw. die Anzahl der Erwerbstätigen mit die aussagekräftigsten expansi-ven Grössen für den impliziten Energieverbrauch zu sein. Mit der Berechnung der Brut-towertschöpfung und den Vollzeiterwerbstätigen der Branchen haben die Bundeskanz-lei und das Bundesamt für Statistik ECOPLAN (November 2011) beauftragt. Die Arbeit wurde von einer interdepartmentellen Arbeitsgruppe begleitet. Ein weiterer Indikator ist die Energiebezugsfläche für die Fortschreibung des zukünftig benötigten Heizwärme-bedarfs. Die verwendeten Energiebezugsflächen orientieren sich an den Angaben von Wüest und Partner [Wüest & Partner, 2012]. Für die Fortschreibung über den von Wü-est und Partner angegebenen Zeitraum hinaus wurde eine lineare Regression auf den Jahrestrend und auf die Zahl der Erwerbstätigen vorgenommen. Die Startwerte für den Energieverbrauch nach Branchen, Verwendungszwecken und Energieträgern stam-men aus verschiedenen Quellen. Der Energieverbrauch nach Energieträgern und Branchen beruht auf den Daten von [Helbling, 2011]. Die Bestimmung der Einzelkom-ponenten lehnt sich in der Aufteilung der Verwendungszwecke nach Strom bzw.
Endenergieverbrauch
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Brennstoffe an [BFE, 2011d] an. Die so ermittelten Stützdaten wurden schliesslich auf die Energiebilanz kalibriert.
Details: Fortschreibung Verwendungszwecke
Der Energieverbrauch für Raumwärme wird mit Hilfe der jährlichen Veränderung der Energiebezugsflächen und der Veränderung des durchschnittlichen spezifischen Raumwärmebedarfs pro m2 fortgeschrieben. Die Entwicklung der Energiebezugsflä-chen beruht auf einem Kohortenmodell, wobei die durchschnittliche Lebensdauer eines Gebäudes auf 50 Jahre und einer gleich hohen Standardabweichung angesetzt wurde.
Der Raumwärmebedarf eines Gebäudes ist abhängig vom Baujahr, von den geleiste-ten Sanierungsmassnahmen und der energetischen Sanierungseffizienz; dabei korres-pondieren die Sanierungsraten mit den Sanierungsraten von Mehrfamilienhäusern im Haushaltsmodell von Prognos.
Die Energieverbräuche für die übrigen Verwendungszwecke werden mit Hilfe von Mengenindikatoren (Erwerbstätige, Wertschöpfung, Ausstattungsgrade mit Maschinen, Anlagen, Bürogeräten etc.) und Annahmen zur technischen/energetischen Qualität jährlich fortgeschrieben (siehe Figur 2-2).
So werden beispielsweise spezifische Verbräuche entsprechend der Verwendungs-zwecke für Bürogeräte, mechanische Energie und Warmwasser mit dem Mengenindi-kator Bruttowertschöpfung bzw. Erwerbstätige fortgeschrieben; bei den Verwendungs-zwecken Beleuchtung und Raumwärme dient vor allem der Mengenindikator Energie-bezugsflächen zur Fortschreibung. Die spezifischen Energieverbräuche, welche mit den Mengenindikatoren multipliziert werden, werden mit szenarienabhängigen Effi-zienzentwicklungen fortgeschrieben, woraus schliesslich aus den branchen-, verwen-dungszweck- und energieträgerspezifischen Verbräuchen der Endenergieverbrauch des Dienstleistungssektors aggregiert wird.