Zukunft der Fernwärme in der Watt-Gesellschaft
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- Annika Falk
- vor 8 Jahren
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1 VBSA-Fachtagung, Olten, 7. Dezember 2011 Zukunft der Fernwärme in der Watt-Gesellschaft Walter Ott,
2 Ausgangslage und Fragestellungen Forderung Klima- und Energiepolitik: 1 Tonne CO 2 pro Kopf und Jahr nach 2050 (z.b. Kanton Zürich) 2000-Watt-Primärenergie pro Kopf und Jahr sowie 1 t CO 2 /a pro Kopf (z.b. Städte Zürich, BS, Genf, Energiestadt) Massiver Rückgang des Wärmebedarfs von Gebäuden Was heisst das für leitungsgebundene Energieversorgungssysteme? Wie hoch steigen spezifische Wärmegestehungskosten beim Hausanschluss? Konkurrenzfähigkeit zu dezentralen, individuellen Wärmeversorgungslösungen? Konsequenzen für langfristige Erneuerungs- und Ausbauplanung? Amortisationsplanung bestehendes Netz 2 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
3 Überblick 10 Fallstudien: 6 Fernwärmegebiete: ZH-Nord, Basel, Horgen, Russikon, Greifensee, Mönchaltdorf (+ zwischenzeitlich Dietikon + Hinwil) und 4 Erdgasgebiete: Bülach, Effretikon, Erlenbach, Wetzikon 1. Entwicklung des Energieabsatzes a. Wärmenachfrage (inkl. Klimaerwärmung): Vier Szenarien - Entwicklung Wärmebedarf heutiger Geb.-Bstand (Sanierungszyklus + -Standard) - Künftiges Verdichtungspotenzial (Neuanschlüsse, Neubauten, Gebietserweiterung) b. Energieabsatz Leitungsgebundene: - Entwicklung der Nachfrage nach leitungsgebundener Energie - Annahmen zur Heizungswahl: Bei Neubauten und bei Heizungsersatz 2. Entwicklung der spezifischen Kosten [Rp./kWh] a. Spez. Energiekosten eingesetzte Energieträger (Auskopplung, Spitzendeckung) b. Spez. Verteilkosten ohne Berücksichtigung von allfälligen Redimensionierungen bei der Verteilinfrastruktur 3. Vergleich spezifische Kosten bei Leitungsgebundenen / Konkurrenzsystemen 3 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
4 Basis für die Analysen und Berechnungen Fläche Versorgungsgebiet Ausnützungsziffer (AZ) Ausbaugrad (AG) Aufteilung in Teilgebiete Bruttogeschossfläche Versorgungsgebiet [m 2 BGF] Art der Gebäude (HH/ DL/ I) Alter der Gebäude Typische Energiekennzahl (MJ/m 2 a) Aktuelle Wärmenachfrage Versorgungsgebiet econcept 1. Figur 1: Einflussfaktoren für die Berechnung der aktuellen Wärmenachfrage 4 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
5 Energieabsatz-Modell: Entwicklung bis / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
6 Entwicklung Energieabsatz - Einflussgrössen SZENARIEN BAU 1-Tonne-CO Watt Maximal Sanierungsrate % p.a. / 83 J. 1.37% p.a. / 73 J. 1.55% p.a. / 65 J. 1.7 % p.a. / 59 J. Neu- und Erweiterungsbauten Gebietsspezifisches Verdichtungspotenzial wird bis 2050 in vier Schritten ausgeschöpft. Verdichtung bis 85% des Ausbaugrades möglich. Gebäudestandard 2010 Qh: SIA 380/1:2009 minus 5%; Qww: SIA 380/1:2009 Mindestanforderungen bei Neubauten um 2050 Qh: - 25% Qww: - 4% Qh: - 45% Qww: - 8% Qh: - 65% Qww: -12% Qh: - 90% Qww: -16% Standard Sanierungen verglichen mit Neubaustandard Qh: 125% von Neubau BAU Qww: -4% Qh: 135% von Neubau 1-T-CO 2 Qww: -8% Qh: 150% von Neubau 2000-W Qww: -12% Qh: 160% von Neubau Maximal Qww: -16% Teilsanierungen 2 Teilsanierungen: 1. Teilsanierung nach 28 Jahren 50% und 2. Teilsanierung nach 42 Jahren 65% einer Vollsanierung Klimaerwärmung Annahme: Heizenergiebedarf geht bis 2050 um 20% zurück Heizungsersatz / KundInnenwahl Annahmen wie bisherige und potenzielle NeukundInnen bei Heizungsersatz oder Heizungsneukauf wählen: Absprung oder Anschluss an leitungsgebundene Systeme? 6 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
7 Absatzentwicklung bis 2050 Szenario BAU Wärmeabsatz, Szenario BAU: grosse gebietsspezifische Unterschiede Gebäudebestand aus dem Jahr 2007 Teilsanierung 1 Teilsanierung 2 80% 74% 1. Teilsanierung Gebäude aus Jahr 1986 und 2. Teilsanierung Gebäude aus den Jahren (betrifft rund 62% des Energieabsatzes) Vollsanierung Gebäude aus den Jahren (betrifft rund 60% des Energieabsatzes) 62% 52% 7 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
8 Absatzentwicklung 2050 Szenario 2000-W Wärmeabsatz, Szenario 2000-Watt: 68% 48% 34% Die Rückgänge sind ausgeprägter und es kommen teilweise zusätzliche Absatzeinbrüche hinzu (kürzerer Sanierungsrhythmus). 8 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
9 Schlussfolgerungen zum Energieabsatz 1. Der Wärmeabsatz wird in fernerer Zukunft deutlich abnehmen 2. Der altersmässige Aufbau des Gebäudebestandes und das Ausmass der energetischen Verbesserungen bei Sanierungen bestimmen das Tempo des Rückgangs des Wärmeabsatzes Gebäude aus den 1930er bis 1970er Jahren spielen für die Betrachtung bis 2050 eine zentrale Rolle, da deren Energiebedarf durch künftige Sanierungen in allen Szenarien sinken wird. Bei altersmässig homogenen Quartieren: Gefahr eines Klumpenrisikos für Versorger, falls viele gleichzeitig sanieren! 3. Das Verdichtungspotenzial durch den Anschluss von Neubauten und die Erhöhung der Anschlussdichte bei den bestehenden Bauten kann den Rückgang des Absatzes verlangsamen aber nicht kompensieren. 9 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
10 Spezifische Kosten - Einflussparameter Investitionen Zinssatz, Amortisationszeit Kapitalkosten Betriebs- & Unterhaltskosten Energie- bzw. Wärmegestehungs- und Verteilkosten Energieabsatz Verteilung Wärmenachfrager Energiekosten eeinkauf «Energieträgermix» Energiepreisentwicklung econcept 1. Figur 1: Einflussfaktoren für die Modellierung der zukünftigen Kosten für Energiebereitstellung und -verteilung. 10 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
11 Entwicklung der Energiepreise Energiepreisszenarien Energiepreise TREND (zu realen Preisen von 2010) [Rp./kWh] Energieträger Quelle HEL * Eigene Abschätzung auf Basis von McKinsey (2007) und Jochem et al. (2008) Erdgas Biogas (Upgrade) * Abschätzung auf Basis von BFE 2007a (Szenario II) und der Prognose der Ölpreisentwicklung. Biogas-Upgrade- Preis gemäss Erdgas Zürich AG. Holz Abschätzung auf Basis von BFE 2007a (Szenario II) und der Prognose der Ölpreisentwicklung Elektrizität * Eigene Abschätzung auf Basis von BFE 2007a (Szenario III) Energiepreise HOCH (zu realen Preisen von 2010) [Rp./kWh] HEL BFE 2007a (Szenario IV) plus Abschätzung econcept für 2050 Erdgas Biogas (Upgrade) Abschätzung auf Basis von BFE 2007a (Szenario IV). Biogas-Upgrade-Preis gemäss Erdgas Zürich AG. Holz Abschätzung auf Basis von BFE 2007a (Szenario IV) 11 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011 Elektrizität 16 25* 35* 41 Eigene Abschätzung auf Basis von BFE 2007a (Szenario IV)
12 Perspektive der spez. Gesamtkosten - Szenario BAU Entwicklung der spezifischen Nutzwärme-Kosten «Entwicklung der spez. Kosten, Szenario BAU» Ersatz KVA-Abwärme durch Erdgas 12 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011 Redimensionierung der Heizzentrale (-20%) Einsatz von KVA-Abwärme Horgen Starker Absatzrückgang Russikon Zürich Nord Basel Horgen Russikon Greifensee Mönchaltdorf BS ZH Mönchaltorf
13 Schlussfolgerungen spezifische Kosten (1) Die spezifischen Kosten steigen in allen Gebieten - Die Verteilkosten steigen proportional zum Absatzrückgang - Die Wärmekosten ab Zentrale hängen von den eingesetzten Energieträgern (Verwendung von günstiger Abwärme) und den verwendeten Produktionsanlagen ab (Fernwärme, Holz-BHKW). - Kostenreduktionspotenziale bei Wärmekosten ab Zentrale: - Reduktion Verbrauch teure Spitzenlastenergie - Redimensionierung Wärmezentrale bei Ersatz, falls Wärmeabsatz zurückgeht 13 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
14 Spezifische Verteil- und Energiekosten: KVA-FW ZH 14 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
15 Eingesetzte Energieträger: KVA ZH 15 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
16 Spez. Kosten pro Energieeinheit, indexiert Spez. Kosten pro Energieeinheit, indexiert Spez. Kosten pro Energieeinheit, indexiert Spez. Kosten pro Energieeinheit, indexiert Spez. Verteil-& Energiekosten: Holz-BHKW Russikon Szenario BAU Szenario 1-Tonne-CO Wärmegestehung Wärmeverteilung Wärmegestehung Wärmeverteilung Szenario 2000-Watt Maximalszenario Wärmegestehung Wärmeverteilung Wärmegestehung Wärmeverteilung 16 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
17 Vergleich mit Einzelheizungen: 2008/ / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
18 Spezifische Wärmekosten beim Verbraucher / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
19 FW: Vergleich mit Konkurrenz, Energiepreise Trend Woerz 2009: Spez. Wärmekosten 2050, unterschiedlicher Rückgang Absatz Strompreis 2010/2050:16 30 Rp./kWh; Holz: Rp./kWh; Öl: 9 10 Horgen Greifensee Russikon BS Pellet ZH Erdöl WP 19 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
20 FW: Vergleich mit Konkurrenz, Energiepreise Hoch Spez. Kosten 2050, bei verschiedenen Absatzrückgängen, nach Woerz 2009 Strompreis 2010/2050: Rp./kWh; Holzpreis: Rp./kWh Russikon Horgen BS Greifensee Pellet Erdöl ZH WP 20 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
21 Empfehlungen (1) 1. Mittel- bis langfristiger Handlungsbedarf - Analyse Gebäudebestand und Entwicklung von Absatzszenarien pro Versorgungsgebiet für mittel-/langfristige Investitions- und Amortisationsplanung - Einbezug künftig möglicher Politikszenarien (z.b. Ziele für die Absenkung von CO 2 -Emissionen, CO 2 -Abgabe) - Berücksichtigung der künftigen Kostenentwicklung der Konkurrenzsysteme, insbesondere von Wärmepumpen mit Erdsonden oder Grundwassernutzung 2. Entwicklung von gebietsspezifischen Versorgungsstrategien, die künftigen Rückgang der Wärmenachfrage berücksichtigen: - Ausserbetriebnahme/Nichterneuerung von Teilen Versorgungsnetz - Anpassung der Wärmeauskopplung/-erzeugung in der Wärmezentrale 21 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
22 Empfehlungen (2) 1. Sicherung der optimalen Nutzung der KVA-Abwärme: KVA nahe bei Wärmeabnehmenden 2. Ausbau- und Amortisationsplanung unter Berücksichtigung künftige Entwicklung Wärmenachfrage: Amortisation Verteilleitungen auf den Zeitpunkt, wo grosser Nachfragerückgang erwartet wird 3. Erhöhung Anschlussdichte im bestehenden Versorgungsgebiet zum Ausgleich Abnahme Wärmebedarf bestehender Anschlüsse 4. Überprüfung des Temperaturniveaus, v.a. bei Netzerweiterungen oder grösseren Erneuerungen (tiefe Vorlauftemperaturen genügen bei Neubauten, WP für einzelne Kunden mit höherem T-Bedarf) 5. Minimierung des Einsatzes teuerer Spitzendeckungsenergie (Leistungsbewirtschaftung, saisonale Umlagerung Kehrichtverbrennung 22 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
23 Empfehlungen (3) 6. Überprüfung des Temperaturniveaus, v.a. bei Netzerweiterungen oder grösseren Erneuerungen (tiefe Vorlauftemperaturen genügen bei Neubauten, WP für einzelne Kunden mit höherem T-Bedarf) 7. Keine Promotion dezentraler Nutzung erneuerbarer Energieträger für Brauchwarmwasser in Kombination mit Fernwärme. 8. Die Holzenergie- und Biomassepotenziale sind begrenzt möglichst effiziente Nutzung für Produktion von Strom und Wärme. 9. (Kleinere) Fernwärmeversorgungen, die erneuerbare Energien nutzen, müssen längerfristige Entwicklung der Beschaffungskosten der erneuerbaren Energien in ihre Neubau-, Erneuerungs-, Ausbau- und Amortisationsplanung einbeziehen. 23 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
24 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: econcept AG, Gerechtigkeitsgasse 20, 8002 Zürich, Tel Walter Ott: Link zum Bericht «Die Zukunft leitungsgebundener Energieversorgungssysteme» : 24 / VBSA-Fachtagung / 7. Dezember 2011
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