4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen. Untersuchung ökologischer und ökonomischer Potentiale von Wärmeversorgungssystemen auf Siedlungsebene

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1 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen Untersuchung ökologischer und ökonomischer Potentiale von Wärmeversorgungssystemen auf Siedlungsebene Katja Tschetschorke Umweltbundesamt Dessau Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel1

2 Gliederung 1. Ziele der Bundesregierung 2. Leitfragen 3. Vorgehensweise 4. Ergebnisse CO2-ÄQ.-Emissionen 5. Ergebnisse Primärenergiebedarf 6. Wirtschaftlichkeitsberechnung 7. Schlussfolgerungen 8. Fazit Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel2

3 Ziele im Gebäudebereich: 1. Ziele der Bundesregierung klimaneutraler Gebäudebestand bis 2050 Erhöhung Sanierungsrate von 1% p. a. auf 2% p. a. Stufenweise Absenkung Wärmebedarf bis 2020 um 20% Absenkung Primärenergiebedarf bis 2050 um 80% Deckung des restlichen Energiebedarfs weitgehend durch erneuerbare Energien (Quelle: BMU: Energiekonzept 2050 Meilensteine und Bewertungen) Zielerreichung durch tiefen Sanierungsgrad und effiziente Wärmeversorgungssysteme Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 3

4 2. Leitfragen 1. Welche Umweltbelastungen gehen von der Wärme- und Stromversorgung einer Siedlung aus? 2. Welche Wärmeversorgungssysteme sind sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch empfehlenswert / nicht empfehlenswert? 3. Sind netzgebundene Wärmeversorgungssysteme bei niedrigem Wärmebedarf ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll? Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 4

5 3. Vorgehensweise Schritt 1: Bestimmung Siedlungsgebiet und Energiestandards Siedlung: 197 Einfamilienhäuser 57 Mehrfamilienhäuser 2 Bürogebäude 1 Schulgebäude Energiestandards der Siedlung: unsanierter Gebäudebestand Sanierung auf EnEV 2009(Neubau)-Niveau Sanierung auf Passivhaus-Niveau Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 5

6 3. Vorgehensweise Schritt 2: Ermittlung Wärme- und Strombedarf Wärmebedarf der Siedlung: Heizung Warmwasser Netzwärmeverluste (bei Wärmenetzen) Strombedarf der Siedlung: Haushalts-/ Nutzungsstrom (inkl. Hilfsenergie Wärmeerzeuger u. Solarpumpe) Straßenbeleuchtung der Siedlung Quelle: buso.de Pumpstrom (bei Wärmenetzen) Quelle: vis-strom-steckdose.jpg (ewerk-ottersberg.de) Katja Tschetschorke, % Kongress Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 6

7 3. Vorgehensweise Schritt 3: Auslegung Nahwärmenetze Rohrlänge: 10 km; Trassenlänge: 5 km Link: Nahwärmenetz Netzwärmeverluste und Netzbaukosten (ohne KWKG- Förderung) Absolute Netzwärmeverluste Anteil Netzwärmeverluste am Gesamtwärmebedarf unsanierte Siedlung kwh/a 4% EnEV 2009-Siedlung kwh/a 11% - 13% Passivhaus-Siedlung kwh/a 16% - 23% Kalte Nahwärme (PH-Siedlung) Tendenz gegen Null - Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel7

8 3. Vorgehensweise Schritt 4: Bestimmung Wärmeversorgungssysteme Tabelle: Energiestandards unsaniert und EnEV 2009 Wärmeversorgungssysteme Brennstoffe / Wärmequelle (de)zentral Brennwertkessel (mit / ohne Solarthermie) Gas dezentral Holzkessel (m. / o. S.) Hackschnitzel / Pellets dezentral Luft-Wasser Wärmepumpe (m. / o. S.) Strom dezentral dezentrales BHKW (Verbrennungsmotor) Gas dezentral Fernwärme KWK (70%) / Heizwerk zentral Nahwärme BHKW (Verbrennungsmotor) + Spitzenlastkessel Nahwärme Holzheizwerk + Spitzenlastkessel (m. / o. S.) Gas Hackschnitzel, Gas zentral zentral Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel8

9 3. Vorgehensweise Schritt 4: Bestimmung Wärmeversorgungssysteme Tabelle: Energiestandard Passivhaus Wärmeversorgungssysteme Brennstoffe / Wärmequelle (de)zentral Brennwertkessel (mit / ohne Solarthermie) Gas dezentral Holzkessel (m. / o. S.) Scheitholz / Pellets dezentral Wärmepumpen-Kombination (m. / o. S.) Strom dezentral Sole-Wasser Wärmepumpe (m. / o. S.) Strom dezentral Strom-Direktheizung (m. / o. S.) Strom dezentral Fernwärme KWK (70%) / Heizwerk zentral Nahwärme BHKW (Verbrennungsmotor) + Gas zentral Spitzenlastkessel Nahwärme Holzheizwerk + Spitzenlastkessel Hackschnitzel, Gas zentral (m. / o. S.) Kalte Nahwärme (m. / o. S.) Geothermie, Strom Katja Tschetschorke, 4. Kongress Erneuerbare Energie Region, 25. September 2012, Kassel 9 zentral

10 4. Ergebnisse CO2-ÄQ.-Emissionen Randbedingungen: CO2-Äq.-Emissionsfaktoren m. Vorkette Brennstoff- / Energieeinsatz Erdgas Pellets Scheitholz Strom / Wärmepumpe Fernwärme dezentrale BHKW-Varianten Nahwärme BHKW (unsaniert, EnEV 2009) Nahwärme BHKW (Passivhaus) Hackschnitzel < 1 MW Hackschnitzel 1 MW CO2-Äq. 250,8 g / kwh 32,0 g / kwh 12,3 g / kwh 638,8 g / kwh 214,0 g / kwh 250,8 g / kwh 250,8 g / kwh 250,8 g / kwh 12,9 g / kwh 10,3 g / kwh Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 10

11 4. Ergebnisse CO2-ÄQ.-Emissionen 11

12 4. Ergebnisse CO2-ÄQ.-Emissionen Einsparpotential: Energiestandard unsanierte Siedlung (Luft-Wasser WP o. S. Holzkessel m. S.) EnEV 2009-Siedlung (Fernwärme Holzkessel m. S.) Passivhaus-Siedlung (Stromdirektheizung o. S. Holzkessel m. S.) Einsparpotential CO2-ÄQ.-Emissionen t/a t/a t/a t/a t/a 937 t/a Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel12

13 5. Ergebnisse Primärenergiebedarf Primärenergiebedarf (QP) = Endenergiebedarf + Energiemenge der vorgelagerten Prozesskette Randbedingungen: Primärenergiefaktoren (ƒp) Energieträger ƒp Erdgas 1,1 Pellets, Hackschnitzel, Scheitholz 0,2 Strom 2,6 Fernwärme (70% KWK-Anteil) 0,7 Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 13

14 5. Ergebnisse Primärenergiebedarf 14

15 5. Ergebnisse Primärenergiebedarf Einsparpotential: Energiestandard unsanierte Siedlung (Gas-Brennwertkessel o. S. Holzkessel m. S.) EnEV 2009-Siedlung (Brennwertkessel Gas o. S. Holzkessel m. S.) Passivhaus-Siedlung (Stromdirektheizung o. S. Holzkessel m. S.) Einsparpotential PE MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a MWh/a Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel15

16 6. Wirtschaftlichkeitsberechnung Randbedingungen: Kalkulationszinssatz = 3,5% Energiepreise: Jahresmittelwerte 2011 Brennstoff / Energie Energy-Prices 2011 (Cent/ kwh) Quelle Erdgas 6,7 BMWI Energiedaten 2011 Pellets 4,9 CARMEN Hackschnitzel 3,0 CARMEN Scheitholz 5,4 CARMEN Strom 25,1 BMWI Energiedaten 2011 Strom WP 17,5 Ecofys 2011 FW konv 8,2 BMWI Energiedaten 2011 Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 16

17 6. Wirtschaftlichkeitsberechnung 17

18 6. Wirtschaftlichkeitsberechnung Einsparpotential: Energiestandard Einsparpotential Jahresgesamtkosten unsanierte Siedlung (Luft-Wasser WP m. S. Holzkessel o. S.) 3,4 Mio. - 2,6 Mio. EnEV 2009-Siedlung (Nahwärme-Holzheizwerk m. S. Brennwertkessel Gas o. S.) 2,0 Mio. - 1,6 Mio. Passivhaus-Siedlung (Stromdirektheizung m. S. Brennwertkessel Gas o. S.) 1,5 Mio. - 1,1 Mio. Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 18

19 7. Schlussfolgerungen Tabelle: Energiestandard unsanierter Gebäudebestand Wärmeversorgungssysteme Emissionen (CO2-Äq. m. Vork.) Primärenergiebedarf Jahresgesamtkosten Gesamturteil Luft-Wasser WP / + rot Luft-Wasser WP m. S. - / rot Gas-Brennwertkessel - - / + + orange Gas-Brennwertkessel m. S. - / + - / + + orange Fernwärme / + hellgrün dezentrale BHKW dunkelgrün Nahwärme-BHKW orange Nahwärme-Holzheizwerk hellgrün Nahwärme-Holzheizwerk m. S hellgrün Holzkessel dunkelgrün Holzkessel m. S dunkelgrün dunkelgrün = sehr empfehlenswert; hellgrün = empfehlenswert; orange = eingeschränkt empfehlenswert; rot = nicht empfehlenswert Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 19

20 7. Schlussfolgerungen Tabelle: Energiestandard ENEV 2009 Wärmeversorgungssysteme Emissionen (CO2-Äq. m. Vork.) Primärenergiebedarf Jahresgesamtkosten Gesamturteil Fernwärme - / orange Luft-Wasser WP orange Gas-Brennwertkessel - - / + ++ orange Luft-Wasser WP m. S. + - / + - orange Gas-Brennwertkessel m. S. - / hellgrün dezentrale BHKW hellgrün Nahwärme-BHKW / - hellgrün Nahwärme-Holzheizwerk hellgrün Nahwärme-Holzheizwerk m. S orange Holzkessel dunkelgrün Holzkessel 1 m. S / - hellgrün dunkelgrün = sehr empfehlenswert; hellgrün = empfehlenswert; orange = eingeschränkt empfehlenswert; rot = nicht empfehlenswert Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 20

21 7. Schlussfolgerungen Tabelle: Energiestandard Passivhaus Wärmeversorgungssysteme Emissionen (CO2-Äq. m. Vork.) Primärenergiebedarf Jahresgesamtkosten Gesamturteil Stromdirektheizung rot Stromdirektheizung m. S rot Fernwärme - / orange Gas-Brennwertkessel - - / + ++ orange WP-Kombination - / + - / + + orange kalte Nahwärme hellgrün Sole-Wasser WP hellgrün Nahwärme-BHKW hellgrün Gas-Brennwertkessel m. S hellgrün kalte Nahwärme m. S orange WP-Kombination m. S / + hellgrün Sole-Wasser WP m. S hellgrün Nahwärme-Holzheizwerk hellgrün Nahwärme-Holzheizwerk m. S / - hellgrün Holzkessel dunkelgrün Holzkessel m. S dunkelgrün dunkelgrün = sehr empfehlenswert; hellgrün = empfehlenswert; orange = eingeschränkt empfehlenswert; rot = nicht empfehlenswert Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 21

22 8. Fazit 1. Erhebliche Umweltbelastungen durch Wärme- und Stromversorgung. 2. Höhe der Umweltbelastungen ist abhängig vom Energiestandard und der Effizienz der Wärmeversorgungssysteme. 3. Einsparpotentiale bei: CO2-Äq.-Emissionen Primärenergiebedarfen Jahresgesamtkosten Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 22

23 8. Fazit 4. Ökologisch vorteilhafte Wärmeversorgungssysteme können auch wirtschaftlich sein. 5. Netzgebundene Wärmeversorgungssysteme können auch bei niedrigem Wärmebedarf ökologisch und ökonomisch sinnvoll sein. KFW-Förderprogramm: Zuschüsse für integrierte Quartierskonzepte und Sanierungsmanager ergetische_stadtsanierung/index.jsp Katja Tschetschorke, 4. Kongress 100% Erneuerbare Energie Regionen, 25. September 2012, Kassel 23

24 Fragen, Meinungen, Zweifel und Bedenken? Kontaktdaten: Weiterführende Studien: Forschungsvorhaben UBA 2011 Umweltwirkungen von Heizungssystemen Katja Tschetschorke, 4. Kongress in 100% Deutschland Erneuerbare Energie (Wärmeversorgungssysteme Regionen, 25. September 2012, Kassel24 auf Gebäudeebene)

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