Die Rolle der Energieeffizienz im Gebäudesektor in Zeiten der Sektorkopplung

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1 Die Rolle der Energieeffizienz im Gebäudesektor in Zeiten der Sektorkopplung

2 Agenda ❶ Vorgehen und Modelle ❷ Volkswirtschaftliche Bewertung ❸ Rückkopplung zwischen Gebäuden und Energiesystem ❹ Qualitative Bewertung ❺ Chancen und Risiken ❻ Schlussfolgerung

4 Vorgehensweise (schematisch) Vergleich der Kosten des Szenarios Effizienz² mit Szenarien, in denen verringerte Effizienz mit anderen EE-Optionen aufgefangen wird Verschiedene EE WP PtG PtG Energieträger für Gebäudewärme Effizienz² Effizienz + EE Effizienz + WP Effizienz + PtG BAU + PtG

5 Szenarien im Überblick Effizienz² Effizienz + EE Effizienz + WP Effizienz + PtG BAU + PtG Einheitliches Emissionsziel -55% THG in ,5% THG in 2050 (gegenüber 1990) Einhaltung der Sektorziele Gebäude und Verkehr des Klimaschutzplans Energieverbrauch - 44 %* -29 % Bauteilanforderungen Sanierungsrate bis zu 2,2 % Energieverbrauch -34 % -11 % Bauteilanforderungen Sanierungsrate bis zu 1,7 % Energieverbrauch - 27 % -6 % Bauteilanforderungen Sanierungsrate bis zu 1,3 % Lückenschluss durch WP, Solarthermie, Wärmenetze Lückenschluss durch WP Lückenschluss durch PtG (bis 177 TWh/a) Lückenschluss durch PtG (bis 289 TWh/a) * Insgesamt konservative Modellierung für Effizienz: Bevölkerungsentwicklung inkl. Zuwanderung, Preisentwicklung der fossilen Energieträger langfristig fallend

6 Eingesetzte Modelle

7 Eingesetzte Modelle - GEMOD Energieverbrauch im Gebäudebereich Output Investitionen Gebäude Brennstoffkosten Heizöl, Erdgas Endenergieverbrauch in Gebäuden Anzahl, Leistung WP

8 Eingesetzte Modelle - SCOPE Sektorübergreifende Zubau- und Einsatzoptimierung Output Kosten für Erzeugung von Strom, Prozess- und Netzwärme Elektrische Leistung und Arbeit der Stromerzeuger Importmengen PtX Technologieneutraler Anreiz nur auf Basis CO 2 -Vermeidungskosten M ärkt e: Eingangsgrößen Brennst offkosten Technologiekosten Pot enziale/ Rest rikt ionen Zeit reihen für Energiebedarfe (St rom, Wärme, Verkehr) St rommarkt Technologieportfolio: Windkraft, PV Wasserkraft Kondensations-KW Wärmemärkte (unt. Haustypen und Temperaturen) St romspeicher KWK Pow er-t o-heat Europa und/oder DE Kostenminimierung unt er Einhalt ung von Klimazielen Gasmarkt Pow er-t o-x Importe Pow er-t o-gas Klimatisierung Wärmepumpen M obilität smärkte (unt. Größenklassen und Fahrleistungen) BEV-Pkw/Lkw Kessel Ergebnisse Opt imaler St rommix Opt imaler Wärmemix Opt imaler Verkehrsmix Energiemengengerüst und inst alliert e Leistung CO 2 -Preis Solart hermie CO 2 -Markt PHEV/REEV-Pkw /Lkw Oberleitungs-Lkw Geot hermie

9 Eingesetzte Modelle - WAD Geodatenbasierte Wärmeverbrauchsberechnung Output Kosten für den Ausbau von Wärmenetzen aus künftiger Wärmedichte in geeigneten Gebieten Regionalisierte Leistung und Anzahl von Wärmepumpen für Stromnetze 9 Quelle: ifeu, GEF, Geomer

10 Eingesetzte Modelle - EXOGON Stromverteilungsnetz-Optimierung Output Auslegungsrelevante Erzeugerleistung und Last Kosten für den Ausbau von Stromverteilungsnetzen

12 Vergleich der Szenarien Gesamte Differenzkosten ggü. Effizienz² Differenz der mittleren Annuitäten für den Zeitraum 2017 bis 2050 bei 1,5 % Abzinsung

13 Gebäudebezogene Kosten Differenzkosten ggü. Effizienz² Anlagenkosten beinhalten auch Lüftungsanlagen mit WRG, daher geringere Kosten in Effizienz + WP Kosten für Heizöl und Erdgas durch Zielvorgabe sehr ähnlich (Kosten für PtG-Import folgen aus Systemoptimierung)

14 Gebäudebezogene Kosten Gebäude - Endenergieverbrauch Zur Senkung des Energieverbrauchs ist ein hoher Anteil von Lüftungsanlagen mit WRG erforderlich Ab 2030 werden Gaskessel mit Hybrid-Heizstäben oder Wärmepumpen kombiniert Keine Hybrid-Heizungen in PtG-Szenarien, um Gasnetze auszulasten

16 Strom, Prozess- und Fernwärme Differenzkosten ggü. Effizienz²

17 Prämissen Eingangsdaten Biomasse nur nationales Potenzial 2030: Biogas-KWK vs. Biomethan zur Erreichung Sektorziel Gebäude in TWh/a 250 PtG-Szenarien Importe 2030/2050 Unterschied Holz für Gebäude oder für Industrie Effizienz² Effizienz + EE Effizienz + WP Effizienz + PtG BAU + PtG ALLE Restliches Holz u.a. Reststoffe Wärme aus Holz-KWK Strom(netto) aus Holz-KWK Wärme aus Biogas-KWK Strom(netto) aus infl. Biogas-KWK Strom(netto) aus flex. Biogas-KWK Biomethan Strom(netto) aus Klärgas Biokraftstoffe (intern.) Biokraftstoffe (national)

18 Prämissen Eingangsdaten Biomasse nur nationales Potenzial Internationaler Verkehr und nichtenergetischer Verbrauch PtL-Importbedarf für 87,5%-Ziel (bei mittlerem Verkehrsaufkommen) Brennstoffbedarf (in TWh/a) Klimaschutz Trend Klimaschutz Trend Klimaschutz Trend Klimaschutz Trend Bio/PtL bei 87,5% konv. PtL Biokraftstoffe Seeverkehr (+Welth.) Seeverkehr (Standort) Luftverkehr intern. Nichtenerg.Verbr

19 Prämissen Eingangsdaten Biomasse nur nationales Potenzial Internationaler Verkehr PtL-Importbedarf Basis-Stromverbrauch -25% herkömmlicher Verbrauch, aber zusätzlich Hilfsenergie Lüftungsanlagen Pumpstrom Klimatisierung el. TWW Stromverbrauch (in TWh/a) Luftzerlegung CCS Strom für el. TWW Klimatisierung GHD Lüftungsanlagen Gebäude Pumpstrom Geothermie Netzverluste Umwandlungsverbrauch herköml. Endenergieverbrauch

20 Stromerzeugung und Verbrauch Nationale Bilanz 2050 ohne PtG-Importe Stromerzeugung [TWh/a] Stromverbrauch [TWh/a] TWh Effizienz2 Effizienz+WP Effizienz+EE Effizienz+PtG Bau+PtG Nettoimport EE-Abregelung GT GuD KWK Müll-HKW, Klärgas Laufwasser Wind-Offshore Wind-Onshore PV Speicherverluste Oberleitungs-Lkw E-Pkw Klimatisierung Wärmepumpen Power-to-Heat / Industrie-WP Power-to-Gas Herkömml. Verbrauch Anwachsen der Stromerzeugung ggü um 43 bis 52 %

21 Stromerzeugung und Verbrauch Abgerufene Leistung in Installierte Leistung [GW] Getrieben durch hohe Wärmenetzeinspeisung in Effizienz + EE Abgerufene Leistung [GW] Getrieben durch Strombedarf der Wärmepumpen in Effizienz + WP Wind, on Wind, off Photovoltaik Laufwasser Gas PSW Batterie Sonstiges Import Effizienz2 Effizienz+WP Effizienz+EE Effizienz+PtG Bau+PtG Effizienz2 Effizienz+WP Effizienz+EE Effizienz+PtG Bau+PtG

22 Ergebnisse Endenergie und Differenzkosten Die Endenergiebilanz inkl. PtG-Importe macht Effizienzunterschied deutlich TWh Kraftstoffe, nationaler Verkehr & GHD-Verkehr Holzheizungen Solarthermie Gebäude Öl Gebäude Industrieverfahren Hybride Industriewärme anuitätische Differenzkosten [Mrd /a] Effizienz + WP Effizienz + EE Effizienz + PtG Bau + PtG Effizienz + WP Effizienz + EE Effizienz + PtG Bau + PtG Rest Brückentechnologien (Kraftwerke) PtG-Importkosten PV-Kosten Windkosten Fernwärme restliches Gas regenerative PtG-Importe Strom Annuitätische Differenzkosten der Stützjahre 2030 und

23 Vergleich der Szenarien Chancen und Risiken Markthochlauf PtG-Import Annahme PtG-Preis 2030: 153,8 /MWh 2050: 117,2 /MWh In PtG-Szenarien früher und steiler Markthochlauf zur Erreichung des Sektorziels für Gebäude in 2030 erforderlich

24 Strom, Prozess- und Fernwärme Differenzkosten ggü. Effizienz² Hohe Kosten für Strom, Prozess- und Fernwärme in Effizienz + EE getrieben durch Versorgung des Fernwärmeausbaus und Biomasseallokation in Holzheizungen PtG-Importkosten sind die höchsten Einzelkosten In BAU + PtG werden die Kosten getrieben durch erhöhten Wärmebedarf (Fernwärmeversorgung) und Biomethan für Sektorziel

25 Exkurs - Dunkelflaute Welche Auswirkung hätte ein anderes Wetterjahr? Vergleich gegen Extremjahr 2010 Etwas höhere Kraftwerksleistung Etwas höhere Verteilnetzkosten Ergebnisse sind robust Jahresdauerlinie - Residuallast - und thermischer Kraftwerkspark

26 Strom-, Wärme- und Gasnetze Differenzkosten ggü. Effizienz²

27 Stromverteilungsnetze Differenzkosten ggü. Effizienz² Die Differenzkosten der Stromverteilungsnetze betragen bis zu 500 Mio. Euro pro Jahr Aber ca. Verdoppelung gegenüber heute Vergleichsweise geringer Einfluss auf Gesamtergebnis da Ausbau auch durch PV und E-Mobilität getrieben wird und nicht primär durch Wärmepumpen

28 Wärme- und Gasnetze Differenzkosten Die Gasnetze werden in allen Szenarien ggü. heute zurückgebaut Vergleichsweise geringer Einfluss der Gasnetzkosten auf Gesamtergebnis In Effizienz² werden mit derselben Gasmenge mehr Gebäude versorgt, daher höhere Gasnetzkosten als in Effizienz + EE und Effizienz + WP Wärmenetze werden in allen Szenarien ggü. heute erweitert Sehr starker Ausbau in Effizienz + EE erforderlich

29 Vergleich der Szenarien Gesamte Differenzkosten ggü. Effizienz²

31 Bewertungskriterien Volkswirtschaftliche Kosten Markthochlauf Ausbaugeschwindigkeit Energieimporte Fehlertoleranz Ressourcenbedarf Vergleich der Szenarien Spezifische Chancen und Risiken Kostensenkungspotenziale Akzeptanz Qualität des Gebäudebestands Flexibilität Gesundheit soziale Aspekte Steuerbarkeit

32 Qualität des Gebäudebestands Eingrenzung der tatsächlichen Investitionen heute Instandhaltungskosten berechnet aus den Empfehlungen für Instandhaltungsrücklagen: 52 Mrd. Euro p.a. ; Entspricht 836 Euro/m² enthält alle Gewerke Instandhaltungskosten Bottum-Up-Berechnung aus empirischen Sanierungsraten und Ohnehin-Kosten: 14,8 Mrd. Euro p.a.; Entspricht 235 Euro/m² Instandhaltungskosten gemäß Strukturdaten (DIW 2017): 22,6 Mrd. Euro p.a.; Entspricht 384 Euro/m²

33 Qualität des Gebäudebestands Instandhaltung der Gebäude Die Investitionen in die Instandhaltung der Gebäude (ohne energetische Maßnahmen) sind in Effizienz² durchschnittlich um 10 Mrd. Euro höher als in BAU + PtG

34 Qualität des Gebäudebestands Instandhaltung der Gebäude Beispiel Sanierungszyklen für ein Gebäude Baujahr 1919 Besonders am Ende der Zyklen steigt die Gefahr von Schäden In Effizienz² ist der Gebäudebestand besser gewartet

35 Qualität des Gebäudebestands Technische Qualität im Jahr 2050 Bewertung der technischen Qualität nach dem Bewertungssystem nachhaltiges Bauen (BNB) Punktebewertung für Wärme- und Tauwasserschutz für den Gebäudebestand

37 Chancen und Risiken Erforderlicher Markthochlauf Dämmstoffabsatz Absatz WP Mio. m³ Zubau Wärmenetzanschlüsse PtG-Import Der Ambitionsgrad ist in allen Szenarien weit höher als heute Entscheidend ist, welche Technologie die Anforderungen mit realistischem Aufwand erfüllen kann

38 Chancen und Risiken Fehlertoleranz und Flexibilität In Effizienz² können auch nachträglich ambitioniertere Klimaziele (z.b. -95% THG) erreicht werden In Effizienz² kann auf unerwartete Veränderungen oder nicht eintretende Vorbedingungen flexibel reagiert werden Weil EE-Wärme-Potenziale nicht ausgeschöpft werden Effizienz den Einsatz von EE-Wärme vereinfacht Bei geringerer Effizienz wird es zunehmend schwieriger, auf alternative Technologien umzuschwenken

39 Chancen und Risiken Steuerbarkeit Bessere Planbarkeit bei Technologien, die breit am Markt eingeführt sind In den PtG-Szenarien Vorbedingungen auf multi-nationaler Ebene zu erfüllen, die nur eingeschränkt von Deutschland zu beeinflussen sind Vorbedingungen für Effizienz + WP Ausreichend geeignete Gebäude Dekarbonisierung der Stromerzeugung

40 Chancen und Risiken Akzeptanz Grundsätzlich geringe Bereitschaft in energetisches Bauen zu investieren Angst vor finanziellen Einbußen Akzeptanz für Gebäudedämmung unterliegt starken Schwankungen Diskussion zum Teil durch Mythen geprägt kann durch geeignete Instrumente beeinflusst werden

41 Chancen und Risiken Kostensenkungspotenziale Lernkurveneffekte durch Massenfertigung in allen Szenarien gegeben, aber abhängig von unterschiedlicher Reife der Technologien und Skalierung Kostensenkungen durch technische Weiterentwicklung z.b. Industrielle Sanierung Großwärmepumpen Speichertechnologien PtX-Nutzungskonkurrenz mit Verkehr und chemischer Industrie Engt Potenzial für PtG-Nutzung in Wärmeerzeugung ein Kann Preisbildung überlagern

43 Schlussfolgerungen Die Wechselwirkungen zwischen Effizienz und Erneuerbaren Energien sind entscheidend für die Realisierbarkeit ambitionierter Szenarien

44 Schlussfolgerungen Effizienz führt zu keinen höheren volkswirtschaftlichen Kosten Effizienz erhöht im Gegenzug jedoch die Qualität des Gebäudebestands Auch für Effizienz sind Widerstände zu überwinden, aber die spezifischen Chancen und Türöffner-Effekte überwiegen bei weitem

45 Das hohe Ambitionsniveau erfordert rasches Handeln bei Effizienz und Erneuerbaren Energien und PtX 1. Schlussfolgerungen PtG muss sich Herausforderungen stellen Frühe und steile Markthochlaufgeschwindigkeit Vermeidung einer Abhängigkeit von Krisenregionen Eingeschränkter Einfluss von Deutschland auf Verfügbarkeit PtX primär erforderlich für chemische Industrie, Luft- und Seeverkehr; Auswirkungen auf Verfügbarkeit und Preis Effizienz ist der Türöffner für Technologieoffenheit im Gebäudebereich ohne Effizienz ist kein sinnvoller Einsatz von EE-Wärme möglich ohne Effizienz ist kein ambitionierter Klimaschutz möglich

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