EnEV-Verschärfung Was ändert sich für die Anlagentechnik?

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1 FACHBERICHTE Gasgerätetechnik EnEV-Verschärfung Was ändert sich für die Anlagentechnik? von Bernadetta Winiewska und Bert Oschatz Gasgerätetechnik, Heizkessel, Heizungstechnologie im Neubau, Energiekennwerte Der Heizungsmarkt im Neubausektor wird in Deutschland wesentlich durch das Energiesparrecht beeinflusst. Mit Einführung der Energieeinsparverordnung 214 und dem Inkrafttreten der Verschärfung ab ändern sich die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Heiztechnologien in Neubauten. Im nachfolgenden Beitrag wird untersucht, welche Auswirkungen diese Verschärfung auf die eingesetzten Heiztechnologien und die Energieträger im Neubaubereich hat. Gleichzeitig wird überprüft, unter welchen Randbedingungen die Anforderungen der EnEV 214 ab mit den ausgewählten aktuell marktverfügbaren Heiztechnologien erfüllt werden können und mit welchen Kosten die jeweilige Erfüllungsmöglichkeit verbunden ist. Dazu werden die Investitionskosten, die Jahresgesamtkosten und die Investitionsmehrkosten gegenüber der EnEV-Referenzanlagentechnik ausgewiesen. Intensification of the German Energy Saving Ordinance What will Change for the Heating Technologies? The heating market within the new buildings sector in Germany is crucially influenced by the energy saving legislation. With the implementation of the German Energy Saving Ordinance 214 and the intensification from coming into force, the framework conditions for the application of heating technologies in new buildings are changing. In the following contribution the consequences for the used heating technologies and the energy sources, which are coming with this intensification, are examined. Simultaneously it is reviewed, under which circumstances the requirements of the German Energy Saving Ordinance 214 since can be met by the chosen heating technologies which are currently available on the market and which expenses are connected with the particular fulfilment option. Therefore the investment costs, the annual operating costs, and the additional investment costs compared to the reference facility of the German Energy Saving Ordinance are displayed. 1. Einleitung Der Heizungsmarkt im Neubausektor wird in Deutschland wesentlich durch das Energiesparrecht beeinflusst, an erster Stelle sind die Energieeinsparverordnung (EnEV) und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) zu nennen. Die seit geltende [EnEV 214] führt ab zu einer Absenkung des zulässigen Primärenergiebedarfs im Neubau um 25 %, gleichzeitig wird der Primärenergiefaktor für Strom von bisher 2,4 auf 1,8 abgesenkt. Es stellt sich die Frage, welche Auswirkungen dies auf die eingesetzten Heiztechnologien und die Energieträger im Neubau von Wohngebäuden hat. Der gegenwärtig am häufigsten eingesetzte Energieträger im Neubau ist nach [BDEW, 214] mit einem Marktanteil von 49,9 % Erdgas. Elektrische Wärmepumpen und Fern- bzw. Nahwärme folgen mit Marktanteilen von 2,1 % bzw. 21,1 %, Holz und Holzpellets kommen in etwa 6,2 % der Fälle zum Einsatz. Die folgenden Ausführungen beziehen sich hauptsächlich auf die Auswirkungen der neuen EnEV im Neubaubereich. Abschließend wird das Thema der strategischen Ausrichtung der EnEV, des Abgleichs mit dem EEWärmeG und der Ausgestaltung vom Niedrigstenergiehaus andiskutiert. 2. Die neue Energieeinsparverordnung Die wesentlichen Änderungen der EnEV 214 gegenüber der [EnEV 29] können wie folgt zusammengefasst werden: 458 gwf-gas + Energie 6/216

2 Gasgerätetechnik FACHBERICHTE 1-stufige Verschärfung der Anforderungen im Neubausektor ab um 25 % (Primärenergie) bzw. ca. 2 % (Wärmeschutz) mit Ausnahme dezentral beheizter Hallen Neue Primärenergiefaktoren für Strom: ab f p,strom = 2,4 und ab f p,strom = 1,8 (siehe Tabelle 1) Verweis auf die neue [DIN V 18599] und die Verwendung von neuen Klimadaten Primärenergie-Kennwert bei allen Ausweisen, Anpassung der Skalierungen, Angabe zum Anteil Erneuerbarer Energien Einführung von Energieeffizienzklassen auf Basis der Endenergie Präzisierung des sommerlichen Wärmeschutzes Kontrollsystem für ausgestellte Energieausweise und Inspektionsberichte von Klimaanlagen. Besonders mit dem Inkrafttreten der verschärften Anforderung hinsichtlich des Primärenergiebedarfs ab dem ändern sich die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Heiztechnologien in Neubauten deutlich. Aus Sicht der EnEV-Erfüllung sind immer baulicher Wärmeschutz und Anlagentechnik gemeinsam zu betrachten, um das vorgegebene Niveau des Primärenergiebedarfs zu erreichen. Tabelle 1: Entwicklung der Primärenergiefaktoren für Strom. Primärenergiefaktor Strommix Öl-Brennwertkessel mit solarer Trinkwassererwärmung (ÖBW + sol. TWE) Öl-Brennwertkessel mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung (ÖBW + sol. TWE/ HeizU) Luft/Wasser-Elektrowärmepumpe (Luft/Wasser-EWP) Sole/Wasser-Elektrowärmepumpe (Sole/Wasser-EWP) Luft/Wasser-Elektrowärmepumpe + PV-Anlage + Speicherlösung (L/W-EWP + PV + Speicher) Pelletkessel Fernwärme aus KWK (Primärenergiefaktor f p =,7) Hybridheizung: Luft/Wasser-EWP + Gas-Brennwertkessel Primärenergiefaktor Verdrängungsstrommix EnEV 29 2,6 2,6 AGFW FW 39 2,6 3, EnEV 29 nach Auslegung 2,6 3, EnEV 214 ab ,4 2,8 EnEV 214 ab ,8 2,8 3. Auswirkungen der EnEV 214 auf den Einsatz von Heiztechnologien im Neubaubereich 3.1 Randbedingungen Im Folgenden werden die Auswirkungen der EnEV 214 auf die Heiztechnologien im Neubau entsprechend [Neubaukompass, 215 und Winiewska, 216] dargestellt. Dabei wird überprüft, inwieweit bzw. unter welchen Randbedingungen die Anforderungen der EnEV 214 mit den ausgewählten aktuell marktverfügbaren Heiztechnologien erfüllt werden können. Betrachtet werden dabei folgende : Gas-Brennwertkessel mit solarer Trinkwassererwärmung (GBW + sol. TWE) Gas-Brennwertkessel mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung (GBW + sol. TWE/HeizU) Gaswärmepumpe mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung, Wärmequelle Solar (Gas-WP + sol. TWE/HeizU) Gaswärmepumpe mit einem indirekt beheiztem Speicher, Wärmequelle Erdreich (Gas-WP Erdreich) Mikro-KWK mit Ottomotor (Mikro-KWK Otto) Mikro-KWK mit Brennstoffzelle (Mikro-KWK BZ) Mikro-KWK auf Stirling-Basis (Mikro-KWK Stirling) Es wird ein freistehendes Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von rund 15 m² und einer Gebäudenutzfläche von 255 m² betrachtet. Hinsichtlich des Wärmeschutzes sind für das Einfamilienhaus unter anderem, folgende zwei Ausgangszustände denkbar: entsprechend der baulichen Referenzausführung der [EnEV 214] und damit der Mindestanforderung ab dem entsprechend der üblichen Bauausführung, die im Vergleich zum Referenzgebäude einen besseren Wärmeschutz aufweist (u. a. durch 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung), etwa entsprechend der baulichen Mindestanforderung für das KfW-Effizienzhaus 7 Entsprechend der KfW-Förderstatistik für Wohngebäude mit maximal zwei Wohneinheiten (vgl. [Diefenbach, et al., 214]) wurden im Jahr 213 die meisten Förderzusagen für Gebäude, die mit dem Standard KfW-Effizienzhaus 7 gebaut wurden, erteilt. Etwa 83 % der geförderten 1- bis 2-Familienhäuser wurden als KfW-Effizienzhaus 7 ausgeführt. Die Referenzzahl 7 drückt im Rahmen der Förderlogik der KfW für die KfW-Effizienzhäuser aus, dass die Vorgaben der EnEV an den Primärenergiebedarf eines Neubaus um 3 % unterschritten werden. Gleichzeitig muss der Transmissionswärmeverlust des Neubauobjek- gwf-gas + Energie 6/

3 FACHBERICHTE Gasgerätetechnik tes den Wert des Referenzobjektes um mindestens 15 % unterschreiten. Das KfW-Effizienzhaus 55 weist einen Anteil von 14 % an der gesamten Anzahl der geförderten Wohngebäude mit maximal zwei Wohneinheiten aus. Das KfW-Effizienzhaus 4 wird dagegen nur mit 3 % in der Förderstatistik vertreten (siehe Tabelle 2). Vergleicht man die Zahlen der KfW-Förderanträge mit der Anzahl der insgesamt zum Bau genehmigten Wohneinheiten im Jahr 213 nach [Destatis, 214], wird deutlich, dass ca. 63 % der zum Bau genehmigten Wohneinheiten in Gebäuden mit maximal zwei Wohneinheiten mit dem Standard KfW-Effizienzhaus 7 geplant wurden (siehe Bild 1). Damit entspricht der KfW-Effizienzhaus 7-Standard der aktuell üblichen Bauausführung im Neubau und wird für die weiteren Betrachtungen unterstellt. Tabelle 2: Anzahl der durch die KfW geförderten Wohneinheiten 213 in Gebäuden mit max. zwei Wohneinheiten. davon: Insgesamt KfW- Effizienzhaus 7 KfW- Effizienzhaus 55 KfW- Effizienzhaus 4 Anzahl Förderzusagen Anzahl geförderter Wohneinheiten Anteil geförderter Wohneinheiten 1 % 82,7 % 14,3 % 3,1 % 8.82 WE 8.82 WE WE WE WE WE Wohnungen Wohnungen in Wohngebäuden in Wohngebäuden mit 1 mit 1 und 2 Wohnungen und 2 Wohnungen - Effizienzstandards - Effizienzstandards WE WE (63%) (63%) WE WE WE WE (23%) (23%) KfW-Effizienzhaus KfW-Effizienzhaus 7 7 KfW-Effizienzhaus KfW-Effizienzhaus KfW-Effizienzhaus KfW-Effizienzhaus 4 4 nicht geförderte nicht geförderte Wohnungen Wohnungen Bild 1: Anzahl der zum Bau genehmigten Wohneinheiten (WE) in 213 und deren Effizienzstandards, Quelle der Zahlenwerte: [Destatis, 214], [Diefenbach, et al., 214] 3.2 Anforderungsniveau entsprechend der EnEV 214 ab Einführende Bemerkungen Die Betrachtung der Anforderungen an Neubauten, die aus der neuen Energieeinsparverordnung resultieren, sowie deren Erfüllungsmöglichkeiten mit innovativen und konventionellen, bedürfen einer zeitlichen Differenzierung: Anforderungen bis zum (EnEV 214) Anforderungen ab dem (EnEV 216) Im Folgenden wird das mit EnEV 216 bezeichnete Anforderungsniveau für Neubauvorhaben ab dem und dessen Auswirkungen betrachtet Energiekennwerte Während alle betrachteten Heiztechnologien, sowohl die konventionellen als auch die innovativen Technologien, das Anforderungsniveau der EnEV 214 bis zum einhalten konnten (siehe Bild 2), führt die Verschärfung des Anforderungsniveaus ab bei gleichzeitiger Absenkung des Primärenergiefaktors für Strom zu einer deutlichen Differenzierung der Erfüllungsmöglichkeiten im zukünftigen Neubau. Bild 3 stellt den berechneten Jahres-Primärenergiebedarf für die betrachteten sowie das verschärfte Anforderungsniveau ab dem unter Berücksichtigung des nach EnEV 214 ab gültigen Primärenergiefaktors für Strom dar. Die ausgewiesenen Jahres-Primärenergiebedarfswerte werden unter Zugrundelegung des einheitlichen baulichen Wärmeschutzes entsprechend der üblichen Bauausführung der Mindestanforderung für KfW- Effizienzhaus 7 berechnet. Der Anforderungswert nach EnEV 216 liegt für den unterstellten EFH-Neubau bei 48,6 kwh/m²a. Die Höhe des entsprechend der EnEV-Bilanzierung berechneten Primärenergiebedarfs ist sehr stark von der Anlagenkombination und dem gewählten Energieträger abhängig. Aufgrund der günstigen primärenergetischen Bewertung von Holz ist bei der Anlagenvariante mit Pelletkessel eine deutliche Übererfüllung des Anforderungsniveaus sichtbar. Der vergleichbar niedrige Wert der Anlagenvariante mit einer elektrisch betriebenen Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher ist zum Teil durch die Anrechnung des Stroms aus erneuerbaren Energien (Stromgutschrift) bedingt. Auch die drei weiteren Elektro-Wärmepumpenvarianten (Luft/Wasser-EWP, Sole/Wasser-EWP und Hybridheizung) unterschreiten aufgrund der günstigen primärenergetischen Bewertung von Strom das Anforderungsniveau der EnEV, sodass für diese keine weiteren Maßnahmen zur Erfüllung der EnEV 216 erforderlich sind. Differenzierter sieht das Bild bei den gas- und ölbetriebenen aus. Während die Mikro-KWK-Varianten mit Brennstoffzelle und Verbrennungsmotor sowie ein Brennwertsystem oder eine Gaswärmepumpe mit solar unterstützter Hei- 46 gwf-gas + Energie 6/216

4 Gasgerätetechnik FACHBERICHTE Jahres-Primärenergiebedarf in kwh/m²a ,2 49,6 49,1 57, 44,1 45, 57,8 58,2 49,6 47,9 23,6 Anforderungswert nach EnEV ,8 kwh/m²a 47,8 43,3 27,2 5, Bild 2: Anforderungsniveau EnEV 214, Jahres-Primärenergiebedarf der betrachteten im EFH- Neubau. 1 *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², baulicher Wärmeschutz entsprechend Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 7), Energiebedarfsberechnung mit Standardwerten der DIN V für alle in der Norm abgebildeten Systeme, Betriebsweise der Hybridheizung: PE - primärenergieop]miert 8 7 Jahres-Primärenergiebedarf in kwh/m²a ,8 48,3 47,2 55,1 42,8 43,6 56,4 56,8 48,3 46,7 21,4 35,9 Anforderungswert nach EnEV ,6 kwh/m²a *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², baulicher Wärmeschutz entsprechend Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 7), Energiebedarfsberechnung mit Standardwerten der DIN V für alle in der Norm abgebildeten Systeme, Betriebsweise der Hybridheizung: PE - primärenergieop]miert 32,5 2,4 38,7 Bild 3: Anforderungsniveau EnEV 216, Jahres- Primärenergiebedarf der betrachteten im EFH- Neubau. zung und TWE in einem EFH mit üblicher Bauausführung weiterhin die Anforderungen der EnEV einhalten können, überschreiten ein Brennwertsystem in Kombination mit solarer Trinkwassererwärmung, eine Gaswärmepumpe ohne zusätzliche solare Komponente und eine Mikro- KWK-Anlage auf Stirling-Basis den Anforderungswert. Die Erfüllung der EnEV 216 in Verbindung mit diesen ist größtenteils nur durch zusätzliche bauliche und/oder anlagentechnische Maßnahmen möglich. Dies wird nachfolgend diskutiert. Im ersten Schritt ist für die betrachtete Variante zu überprüfen, ob durch die Verwendung von Produktkenn- gwf-gas + Energie 6/

5 FACHBERICHTE Gasgerätetechnik Bild 4: Erfüllung der EnEV 216 durch zusätzliche anlagentechnische Maßnahmen und/oder durch die Verwendung von Produktkennwerten. Jahres-Primärenergiebedarf in kwh/m²a Anlagentechnische Zusatzmaßnahmen: Verzicht auf ZirkulaHon Solare Trinkwassererwärmung *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², baulicher Wärmeschutz entsprechend Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 7), Energiebedarfsberechnung mit Standardwerten der DIN V bzw. mit Produktkennwerten (P), oz-ohne ZirkulaHon werten der Anforderungswert unterschritten wird. Das gilt nicht nur für den eigentlichen Wärmeerzeuger (z. B. Brennwertkessel), sondern auch für weitere Komponenten wie die Umwälzpumpen, die Speicher (Trinkwarmwasser- und Heizwasserspeicher) und Solarkollektoren. Überschreitet die jeweilige Variante das Anforderungsniveau trotz der Verwendung von Produktkennwerten, werden weitere Maßnahmen berücksichtigt. Das können entweder anlagentechnische oder bauliche Zusatzmaßnahmen sein. Als anlagentechnische Zusatzmaßnahme kommt z. B. solare Trinkwassererwärmung und ein Verzicht auf TWW- Zirkulation 1 bei der vergleichsweise niedrigen Überschreitung des Anforderungswertes in Frage. Grundsätzlich wäre der Einsatz einer zentralen Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung bei den betrachteten möglich. Diese würde allerdings zur Übererfüllung der EnEV-Anforderung und zum deutlichen Anstieg der Investitionskosten führen. Wie in Bild 4 zu erkennen ist, kann durch die Verwendung von Produktkennwerten (entsprechend den Her- 1 Da es sich bei dem betrachteten Gebäude um ein Einfamilienhaus handelt, ist das im Sinne DVGW-Arbeitsblatt W 551 eine Kleinanlage, bei der eine Warmwasser-Zirkulation nicht vorgeschrieben ist. Ein Verzicht ist daher möglich und muss bei einer guten Planung nicht unbedingt mit Komforteinschränkungen verbunden sein. Grundsätzlich wird der Verzicht auf Zirkulation häufig als eine kostengünstige Möglichkeit der Energieeinsparung diskutiert (vgl. [Enseling, 211], [UBA, 211]). stellerangaben) und den Verzicht auf die Zirkulation das Anforderungsniveau der EnEV 216 mit Brennwerttechnik + Solarthermie, Gaswärmepumpe mit Wärmequelle Erdreich oder Mikro-KWK auf Stirling-Basis erreicht werden. Eine weitere Erfüllungsmöglichkeit für die Gaswärmepumpe mit Wärmequelle Erdreich stellt die solare Trinkwassererwärmung dar. Eine Alternative zu den anlagentechnischen Zusatzmaßnahmen stellt die weitere Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes zur Erfüllung des EnEV-Anforderungsniveaus dar. Als bauliche Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeschutzes wird Folgendes berücksichtigt: Verbesserte Dämmung von Außenwand, Kellerdecke und/oder Dach Einsatz von Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung mit wärmedämmenden Fensterrahmen Wie in Bild 5 verdeutlicht, wird der bauliche Wärmeschutz so weit verbessert, bis der Jahres-Primärenergiebedarf der jeweiligen Anlagenvariante den Anforderungswert der EnEV 216 nicht mehr überschreitet. Wird ein Brennwertkessel mit solarer Trinkwassererwärmung bzw. eine Gaswärmepumpe mit Wärmequelle Erdreich im betrachteten Gebäude eingesetzt, muss der bauliche Wärmeschutz um ca. 1 % gegenüber dem Ausgangszustand (übliche Bauausführung entsprechend der Min- 462 gwf-gas + Energie 6/216

6 Gasgerätetechnik FACHBERICHTE Jahres-Primärenergiebedarf in kwh/m²a Primärenergiebedarf Endenergiebedarf Brennstoff Endenergiebedarf Brennstoff in kwh/m²a Bild 5: Erfüllung der EnEV 216 durch Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes gegenüber der üblichen Bauausführung. 1 1 *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², kein einheitlicher Wärmeschutz) destanforderung für KfW-Effizienzhaus 7) verbessert werden. Tabelle 3 stellt U-Werte der Bauteile dar, mit denen die erforderliche Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes bei den drei (Brennwerttechnik + sol. TWE, Gaswärmepumpe und Mikro-KWK auf Stirling-Basis) möglich ist. Grundsätzlich sind auch andere Varianten denkbar, welche zu anderen als den im Folgenden berücksichtigten Bauteilkosten führen können. Die energetischen Kennwerte (Endenergiebedarf, CO 2 -Emissionen) werden in Bild 6 und Bild 7 dargestellt. Betrachtet man die beiden Kennwerte entsprechend Bild 6 und Bild 7 werden deutliche Diskrepanzen im Vergleich zum Primärenergiebedarf bei Elektrowärmepumpen, ölbetriebenen Brennwertvarianten, Mikro-KWK-Anlagen und Pelletheizung sichtbar. Aus dem Einsatz einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe resultiert zwar der geringste Endenergiebedarf, der durch die hohe Jahresarbeitszahl der EWP bedingt ist, die CO 2 -Emissionen liegen aber auf ähnlichem Niveau wie bei der Gas-Brennwerttechnik mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung, der Gaswärmepumpe mit Wärmequelle Solar und der Mikro-KWK-Anlage mit Brennstoffzelle und Verbrennungsmotor. Die Mikro-KWK-Varianten profitieren von der Stromgutschrift für den erzeugten KWK-Strom und weisen trotz des höchsten Endenergiebedarfs vergleichsweise niedrige Kohlendioxidemissionen aus. Aufgrund des niedrigen CO 2 -Emissionsfaktors von Pellets ist diese Anlagenvariante mit den geringsten CO 2 -Emissionen trotz eines vergleichsweise hohen Endenergiebedarfs verbunden. Beim Vergleich der Endenergiebedarfswerte ist auffällig, dass die Mikro-KWK-Varianten mit einem vergleichsweise hohen Endenergiebedarf verbunden sind. An die- Tabelle 3: Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes gegenüber dem Ausgangszustand (übliche Bauausführung), um mit den betrachteten Varianten das Anforderungsniveau der EnEV 216 zu erreichen. Ausgangszustand Erforderliche Verbesserung Außenwand,28,23 Außenwand gegen Erdreich,35,35 U-Wert in W/ Kellerfußboden,35,26 (m²k) Dach,17,15 Fenster 1,1 1 Dachflächenfenster 1,2 1 Wärmebrückenzuschlag ΔUWB in W/(m²K),2,2 spezifischer Transmissionswärmeverlust H T in W/(m²K),31,28 gwf-gas + Energie 6/

7 FACHBERICHTE Gasgerätetechnik Bild 6: Anforderungsniveau EnEV 216, Spezifischer Endund Primärenergiebedarf der betrachteten im EFH- Neubau. Jahres-Primärenergiebedarf in kwh/m²a Primärenergiebedarf Endenergiebedarf Brennstoff Endenergiebedarf Brennstoff in kwh/m²a 1 1 *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², kein einheitlicher Wärmeschutz) CO 2 -Emissionen in kg/a Bild 7: Anforderungsniveau EnEV 216, CO2-Emissionen der betrachteten im EFH-Neubau. 1. *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², kein einheitlicher Wärmeschutz) 958 ser Stelle wird der tatsächliche Brennstoffbedarf der KWK- Anlage bilanziert. Anders als beim Primärenergiebedarf und den CO 2 -Emissionen erfolgt keine Gutschrift für den erzeugten KWK-Strom. Der Brennstoffbedarf bildet die Grundlage für die Ermittlung der verbrauchsgebundenen Kosten der KWK Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Ein weiterer Aspekt, der im Folgenden Berücksichtigung findet, sind die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, im Rahmen derer die Investitionskosten der repräsentativen sowie die aus deren Einsatz resultierenden Jahresgesamtkosten ausgewiesen werden. 464 gwf-gas + Energie 6/216

8 Gasgerätetechnik FACHBERICHTE Inves33onskosten in % 99% 128% 124% 129% 147% 135% 113% 112% 64% 117% 86% 123% 144% 13% Bild 8: Anforderungsniveau EnEV 216, Investitionskosten der betrachteten inklusive Kosten für zusätzliche bauliche oder anlagentechnische Maßnahmen im EFH-Neubau **) *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², kein einheitlicher baulicher Wärmeschutz, z.t. gegenüber Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 7 verbessert - bv) **) Unstabile Preislage, Gerät in der Markteinführungsphase, durch Berücksich3gung der Förderung auf Landesebene können die Inves33onskosten deutlich gesenkt werden. Die in Bild 8 ausgewiesenen Investitionskosten sind als Summe aller Investitionskosten, die zur Konditionierung des Gebäudes erforderlich sind, zu verstehen. Sie setzen sich aus den Kosten des Wärmeerzeugers, des Warmwasserspeichers, den Kosten der Wärmeverteilung und -übergabe, sowie zusätzlich je nach Anlagenvariante aus den Kosten für die erforderlichen Hausanschlüsse, die Brennstofflagerung und die Errichtung des Schornsteines zusammen. Darüber hinaus werden Kosten der zusätzlichen baulichen oder anlagentechnischen Maßnahmen zur Einhaltung der EnEV 216 berücksichtigt. Erwartungsgemäß ist ein Nah-/Fernwärmeanschluss hinsichtlich der Investitionskosten mit den geringsten Kosten verbunden. Ist dieser am Standort des geplanten Gebäudes nicht möglich, stellen eine Luft/Wasser-EWP und ein Gas-Brennwertsystem mit Solarthermie die investitionskostenmäßig günstigste Variante zur Erfüllung der EnEV 216 dar. Die Investitionskosten einer Gaswärmepumpe liegen auf dem Niveau einer elektrisch betriebenen Sole/Wasser-Wärmepumpe. Aus dem Einsatz eines Brennstoffzellen-Heizgerätes resultieren dagegen die höchsten Investitionskosten. Diese sind auf die frühe Markeinführungsphase der Geräte zurückzuführen. Die vergleichsweise hohen Aufwendungen können allerdings durch die Inanspruchnahme unterschiedlicher Förderprogramme zum Teil erheblich reduziert werden. Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit führen die bei den einzelnen zur Einhaltung der EnEV 216 erforderlichen Zusatzmaßnahmen (bis auf den Verzicht auf Zirkulation) zur Erhöhung der Jahresgesamtkosten, wenn man von aktuellen Energiepreisen ausgeht 2. Die weitere Verbesserung der energetischen Gebäudequalität führt zur Erhöhung der Investitionskosten und damit der kapitalgebundenen Kosten. Durch die Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes gegenüber der unterstellten üblichen Bauausführung sinkt dagegen der Jahres-Heizwärmebedarf und damit die verbrauchsgebundenen Kosten gegenüber dem Anforderungsniveau der EnEV 214 bis zum Bild 9 veranschaulicht die Jahresgesamtkosten der unterstellten. Diese setzen sich aus den kapital-, verbrauchs- und betriebsgebundenen Kosten nach [VDI 267] zusammen. Analog der energetischen Betrachtung werden die Vorteile der dezentralen Stromerzeugung bei der Bewertung der Heizkosten berücksichtigt. Bei der Anlagenvariante mit einer elektrisch betriebenen Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit einer PV- Anlage sowie einem Batteriespeicher werden die Investitionskosten der PV-Anlage bei der Berechnung der kapitalgebundenen Kosten einbezogen. Die gesamte Vergü- 2 Der Einfluss steigender Energiepreise verbessert langfristig die Wirtschaftlichkeit von Energiesparmaßnahmen. Dies gilt ebenso für Fördermaßnahmen, die für besonders energie-effiziente Gebäude oder gewährt werden. Beide werden im vorliegenden Beitrag nicht weiter betrachtet. gwf-gas + Energie 6/

9 FACHBERICHTE Gasgerätetechnik Bild 9: Jahresgesamtkosten der betrachteten unter Berücksichtigung der baulichen Zusatzmaßnahmen zur Einhaltung der EnEV 216. Jahresgesamtkosten in /a % 15% Kapitalgebundene Kosten Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten 159% 148% 134% 138% 14% 138% 117% 122% 17% 11% 127% 118% 122% 1. **) *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², kein einheitlicher baulicher Wärmeschutz) **) Unstabile Preislage, Gerät in der Markteinführungsphase tung (Einspeisung und eingesparte Strombezugskosten) für den durch die PV-Anlage erzeugten Strom wird dagegen analog zu den mit Mikro-KWK von den verbrauchsgebundenen Kosten abgezogen. Unter Berücksichtigung der weiteren Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes gegenüber der Mindestanforderung des KfW-Effizienzhauses 7 liegen die Jahresgesamtkosten der beiden Gas-Brennwertvarianten mit Solarthermie auf einem ähnlichen Niveau wie die des Fernwärmeanschlusses und der Luft/Wasser-EWP. Andere weisen tendenziell höhere Jahresgesamtkosten aus. Betrachtet man dagegen nur die jährlichen Heizkosten als Summe der verbrauchs- und betriebsgebundenen Kosten, ist die Brennstoffzellenvariante mit den geringsten Heizkosten unter den betrachteten reinen Heiztechnologien verbunden. Lediglich das System: Luft/ Wasser-EWP + PV-Anlage + Speicherlösung führt aufgrund des hohen Eigenstromanteils beim erzeugten PV-Strom aktuell zu niedrigeren verbrauchsgebundenen Kosten Investitionsmehrkosten gegenüber EnEV-Referenzanlagentechnik Im Folgenden werden die Investitionsmehrkosten der betrachteten gegenüber der EnEV-Referenzanlagentechnik nach EnEV 214 mit Fensterlüftung ausgewiesen. Primärenergetisch wurde die Referenzanlagentechnik mit Fensterlüftung bisher identisch wie mit der Abluftanlage bewertet, da sie jedoch geringere Investitionskosten verursacht, wurde sie häufiger in der Praxis umgesetzt. Der Wärmeschutz für die Bezugsgröße wird entsprechend der aktuell üblichen Bauausführung angenommen. Die Mehrkosten gegenüber der EnEV-Referenzanlagentechnik werden wie folgt berechnet: Die Mehrkosten der betrachteten Gastechnologien gegenüber der EnEV-Referenzanlagentechnik variieren zwischen -8 Euro und ca Euro (siehe Bild 1). Der Einsatz einer Brennstoffzelle ist aufgrund von vergleichsweise hohen Investitionskosten mit den höchsten Mehrkosten verbunden. Diese können wie bereits geschrieben durch Förderungsmaßnahmen gesenkt werden. Die Mehrkosten einer Gaswärmepumpe mit Wärmequelle Erdreich ohne Zirkulation sind mit den Mehrkosten der Sole/Wasser-EWP vergleichbar. Bei den betrachteten Wärmepumpenvarianten verursacht die Luft/Wasser-Elektrowärmepumpe in Splitbauweise die niedrigsten anlagenseitigen Investitionskosten. Diese liegen nur geringfügig unter den Kosten der Referenzanlagentechnik nach EnEV 214 (siehe Bild 11). 466 gwf-gas + Energie 6/216

10 Gasgerätetechnik FACHBERICHTE InvesIIonsmehrkosten gegenüber EnEV-Referenz Referenzanlagentechnik EnEV 214 mit Fensterlü;ung als Bezugsgröße 3. zur Erfüllung der EnEV **) Bild 1: Investitionsmehrkosten unterschiedlicher zur Erfüllung der EnEV 216 gegenüber der EnEV-Referenzanlagentechnik mit Fensterlüftung. -1. Heizung Trinkwassererwärmung LüTung Wärmeschutz GBW GBW GBW GBW + sol. HeizU GWP + sol. HeizU GWP (Erdreich) Mikro-KWK OFo Mikro-KWK BZ sol. TWE sol. TWE sol. TWE, oz sol. TWE sol. TWE GWP (Erdreich), Mikro-KWK OFo Mikro-KWK BZ oz Mikro-KWK SIrling Mikro-KWK SIrling, oz ÖBW sol. TWE, oz Fenster AbluTanlage Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², Wärmeschutz entsprechend Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 7), ohne ZirkulaIon (oz), Bezugsgröße: EnEV-Referenz 214 mit FensterlüTung und Wärmeschutz entsprechend KfW 7 (primärenergeisch idenisch mit EnEV-Referenz 214 mit zentraler AbluTanlage) **) Unstabile Preislage, Gerät in der Markteinführungsphase ( QQQQQQQQ=1 kw, QQQQQQQQQ=,75 kw) 4. Fazit Die aktuell übliche Bauausführung weist einen im Vergleich zum Referenzgebäude besseren Wärmeschutz auf, etwa entsprechend der baulichen Mindestanforderung für ein KfW-Effizienzhaus 7. Geht man von diesem aus, dann können Technologien wie z. B. Mikro-KWK, Gaswärmepumpen und Brennwerttechnik mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung ohne weitere Zusatzmaßnahmen den Anforderungswert der EnEV 216 einhalten. Die Brennwertlösung mit solarer TWE könnte durch den Verzicht auf die Zirkulation oder weitere Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes das Anforderungsniveau der EnEV 216 erreichen. Vergleicht man die Investitionsmehrkosten der betrachteten gegenüber der EnEV-Referenzanlagentechnik mit Fensterlüftung nach EnEV 214, wird deutlich, dass die Investitionskosten solcher Varianten wie Gas-Brennwerttechnik mit solarer TWE bzw. solarer TWE und Heizungsunterstützung trotz der Zusatzmaßnahmen unter den Kosten eines Pelletkessels und einer elektrisch betriebenen Sole/Wasser-Wärmepumpe liegen. Lediglich die Luft/Wasser-Elektrowärmepumpe in Splitbauweise und der Fernwärmeanschluss weisen gegenüber der Referenzanlagentechnik (Gas-Brennwert + Solar) niedrigere anlagenseitige Investitionskosten in einem Einfamilienhaus aus. Hinsichtlich der Jahresgesamtkosten ist die Gas-Brennwertlösung mit Solarthermie oft die günstigste Anlagenvariante zur Erfüllung der EnEV 216. Die untersuchten Heiztechnologien können den verschärften Anforderungen der EnEV 216 standhalten und stellen aus ökologischer Sicht und hinsichtlich der Heizkosten oft eine günstige Variante für den Neubau dar. Somit können sie eine Option zur Beheizung im zukünftigen Neubau sein, auch wenn die verordnungsrechtlichen Vorgaben in erster Linie die Wettbewerbssituation für elektrische Wärmepumpen deutlich verbessern. 5. Ausblick Die Bundesregierung hat Ende 215 nach längeren Überlegungen beschlossen, dass EnEV, EEWärmeG und Teile des bisherigen Energieeinsparungsgesetzes (EnEG) in einem neuen Energiesparrecht für Gebäude zusammengefasst werden sollen. In diesem Zusammenhang wird auch das Anforderungsniveau, welches zukünftige Niedrigstenergiegebäude erfüllen müssen, zu definieren sein. Ganz zentral stellt sich die Frage, ob die aus energie- und klimapolitischer Sicht wünschenswerte weitere Verschärfung des energetischen Anforderungsniveaus mit den bisherigen Vorstellungen einer Wirtschaftlichkeit im Sinne des 5 EnEG vereinbar ist. Die in der letzten Zeit deutlich gwf-gas + Energie 6/

11 FACHBERICHTE Gasgerätetechnik gesunkenen Verbraucherpreise für fossile Energieträger schränken den wirtschaftlichen Spielraum bei einer sachlichen Bewertung ganz sicher weiter ein. Ein Blick in den Strombereich, in dem seit Längerem und ganz massiv unwirtschaftliche erneuerbare Technologien durch entsprechende politische Vorgaben betriebswirtschaftlich lohnend werden, zeigt, welche Lenkungswirkung die Politik bei entsprechendem Willen entfalten kann. Bisher ist von einer vergleichbaren Herangehensweise im Gebäudebereich jedoch nichts zu erkennen, zumindest dringen keine derartigen Diskussionen an die Öffentlichkeit. Intensiv diskutiert wird jedoch über die Weiterentwicklung der Primärenergiefaktoren. Hier ist der entscheidende Hebel, mit dem die zukünftige Wärmeversorgung von Gebäuden in Deutschland beeinflusst wird. Dabei geht es um folgende Fragen: Soll der Primärenergiefaktor für Strom noch einmal abgesenkt werden und in diesem Zusammenhang die Referenzanlagentechnik auf eine elektrische Luft-/ Wasser-Wärmepumpe umgestellt werden? Dies würde praktisch das Aus für fossile Energieträger im Neubau bedeuten. Ist es erforderlich, neben dem Primärenergiefaktor auch eine CO 2 -Komponente in die energiesparrechtlichen Anforderungen einzubeziehen, um zu verhindern, dass die EnEV zwar zur Einsparung bei nicht erneuerbarer Primärenergie beiträgt, jedoch kaum zum Klimaschutz? Eine zukünftige Bewertung von Energieträgern muss neben dem nicht erneuerbaren Primärenergieanteil und den bereits angesprochenen CO 2 -Emissionen ganz sicher noch weitere Kriterien berücksichtigen. Hier sind die Systemdienlichkeit (welchen Beitrag leistet der Energieträger im zukünftigen Energiesystem, kann er zum Ausgleich schwankender erneuerbarer Stromerzeuger beitragen) und die Kosten an erster Stelle zu nennen. Derartige Faktoren werden jedoch in der aktuellen Novelle voraussichtlich noch keine Rolle spielen. Erste Erkenntnisse werden die Referentenentwürfe zum Energiesparrecht liefern, welche für April angekündigt sind. Der politische Diskussionsprozess wird bis Mitte 217 andauern, erst dann sind endgültige Ergebnisse fixiert. (Lesen Sie dazu auch das Interview mit Andreas Lücke, Hauptgeschäftsführer BDH, zum neuen Energiesparrecht für Gebäude in der Ausgabe 2/216 der Fachzeitschrift GI Gebäudetechnik / Innenraumklima ab Seite 154). Literatur [1] BDEW Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft e. V.: Beheizungsstruktur im Wohnungsneubau in Deutschland 214, Stand 3/215. [2] Destatis: Statistisches Bundesamt, Fachserie 5 Reihe 1, Bautätigkeit und Wohnungen, Bautätigkeit 213, Wiesbaden 214. [3] Diefenbach, N., et al.: Monitoring der KfW Programme Energieeffizient Sanieren und Energieeffizient Bauen 213, Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt, Fraunhofer IFAM, Bremen, 214. InvesQQonsmehrkosten gegenüber EnEV-Referenz 214 Heizung Trinkwassererwärmung LüLung Wärmeschutz Bild 11: Investitionsmehrkosten unterschiedlicher zur Erfüllung der EnEV 216 gegenüber der EnEV- Referenzanlagentechnik mit Fensterlüftung. Referenzanlagentechnik EnEV 214 mit Fensterlü;ung als Bezugsgröße GBW GBW GBW + sol. HeizU zur Erfüllung der EnEV ÖBW + sol. HeizU FW aus KWK Pelletkessel L/W-EWP S/W-EWP L/W-EWP + PV L/W-EWP+GBW sol. TWE sol. TWE sol. TWE sol. TWE FW aus KWK Pelletkessel L/W-EWP S/W-EWP L/W-EWP L/W-EWP+GBW Fenster AbluLanlage Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster Fenster KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 KfW 7 *) Einfamilienhaus Neubau (Nutzfläche A N =255 m², Wärmeschutz entsprechend Mindestanforderung für KfW-Effizienzhaus 7), Bezugsgröße: EnEV-Referenz 214 mit FensterlüLung und Wärmeschutz entsprechend KfW-Effizienzhaus 7 (primärenergeqsch idenqsch mit EnEV-Referenz 214 mit zentraler AbluLanlage) **) Unter BerücksichQgung der bundesweiten Förderung von Baheriespeichersystemen zur Nutzung in Verbindung mit Photovoltaikanlagen **) 468 gwf-gas + Energie 6/216

12 Gasgerätetechnik FACHBERICHTE [4] DIN V 471-1: Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen, Teil 1: Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung, Ausgabe August 23. [5] DIN V 18599: Energetische Bewertung von Gebäuden Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung, Teile 1-11, Ausgabe Dezember 211. [6] EnEV 29: Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung vom (Energieeinsparverordnung EnEV), Bundesgesetzblatt Jahrgang 29 Teil I Nr. 23, ausgegeben am 3. April 29, S [7] EnEV 214: Zweite Verordnung zur Änderung der Energieeisparverordnung vom 18. November 213, Bundesgesetzblatt Jahrgang 213, Teil I Nr. 67, ausgegeben am 21. November 213, S [8] Enseling, A. u. a.: Evaluierung und Fortentwicklung der EnEV 29: Untersuchung zu ökonomischen Rahmenbedingungen im Wohnungsbau, Institut Wohnen und Umwelt GmbH, Darmstadt, 211. [9] EPBD, 21: Richtlinie 21/31/EU des Europäischen Parlaments und des Rates über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden vom 19. Mai 21. [1] UBA, 211: Energiesparen bei der Warmwasserbereitung Vereinbarkeit von Energieeinsparung und Hygieneanforderungen an Trinkwasser, Stellungnahme des Umweltbundesamtes, September 211. [11] VDI 267: Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen Grundlagen und Kostenberechnung, Blatt 1, September, 212. [12] Winiewska, B. und Oschatz, B.: Neubaukompass Auswirkungen der EnEV 214/216, Dresden, Abschlussbericht, 215. [13] Winiewska, B.: Beiträge zur energetischen Bewertung von Gaseffizienztechnologien im Gebäudebereich, Manuskript zur Dissertation, Dresden, 216. Autoren M. Eng. Bernadetta Winiewska Wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITG Dresden GmbH Dresden Tel.: winiewska@itg-dresden.de Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz ITG Dresden GmbH Dresden Tel.: oschatz@itg-dresden.de Gas + Energie KOMPETENZ FÜR DAS GASFACH Fachportale Fachzeitschriften englische Fachmedien Fachbücher Veranstaltungen gwf-gas + Energie 6/