Electricity Markets Working Papers

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1 Electricity Markets Working Papers WP-EM-04 Einfluss der Energieeinsparverordnung EnEV2002 auf den Einsatz von Elektrowärmepumpen in Heizungsanlagen von Einfamilienhäusern Jens Neumann Dresden University of Technology Chair for Energy Economics and Public Sector Management

2 Einfluss der Energieeinsparverordnung EnEV2002 auf den Einsatz von Elektrowärmepumpen in Heizungsanlagen von Einfamilienhäusern Freie wissenschaftliche Arbeit zur Erlangung des akademischen Grades Diplom-Wirtschaftsingenieur Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen Schwerpunkt Energiewirtschaft an der Fakultät Wirtschaftswissenschaften der Technischen Universität Dresden Eingereicht bei: Professor Dr.-Ing. habil. Joachim Zschernig und PD Dr. Christian von Hirschhausen von: Jens Neumann Matrikel-Nr.: Dresden, im Juni 2004

3 II Thema und Aufgabenstellung Einfluss der Energieeinsparverordnung EnEV2002 auf den Einsatz von Elektrowärmepumpen in Heizungsanlagen von Einfamilienhäusern Seit dem ist die neue Energieeinsparverordnung (EnEV) in Kraft getreten. Sie trat damit die Nachfolge der Wärmeschutzverordnung von 1995 (WSVO) an und bringt erhebliche Veränderungen mit sich, da sie nicht nur eine weitere Verschärfung der gesetzlichen Grenzwerte beinhaltet, sondern auch auf die gesamte Anlagenplanung Einfluss nimmt. Am Beispiel eines freistehenden Eigenheimes mit 150m² Wohnfläche ist zu untersuchen, wie sich die politischen Vorgaben der EnEV auf die Wettbewerbsfähigkeit ökologisch vorteilhafter Heizungsanlagen auswirkt. Die Elektrowärmepumpenheizung als eine solche ist im Vergleich zu Öl-, Gas- und Elektrospeicherheizungen zu untersuchen und zu bewerten. Im Einzelnen soll hierzu folgendes bearbeitet werden: Literaturstudium: - Vergleich der WSVO mit der EnEV welche prinzipiellen Veränderungen sind zu verzeichnen? - Ziele der Gesetzgebung welche Mittel wurden zu welchem Zweck eingesetzt - Alternativen? - Werden weiterführende politische Hilfsmittel parallel benutzt z.b. spezielle Förderprogramme und wie sind diese eingebunden? Anlagenbeschreibung (ergänzendes Literaturstudium) - Aufbau und Funktion der zu untersuchenden Anlagen Stand der Technik und Entwicklungspotentiale - Bandbreite der Effizienz (erreichte Wirkungsgrade) - Wärmedämmung Funktionsweise, Möglichkeiten, Kosten Wirkung Nutzen - Relation Aufbau und Durchführung einer Kostenvergleichsrechnung unter Auswahl geeigneter Randbedingungen für einen Vergleich verschiedener Heizungssysteme (Je ein System mit Öl-, Gas-, Elektrospeicher- und Elektrowärmepumpenheizung (Sole/Wasser und Luft/Wasser) unter Berücksichtigung a) der WSVO und b) der ENEV. Unterschiede im Berechnungsgang, Bewertung der Ergebnisse.

4 III Welches sind die Haupteinflussgrößen und werden diese von den Veränderungen in der Gesetzgebung beeinflusst? Sensitive Betrachtung ausgewählter Parameter und Bewertung! Beantwortung der Frage, ob mit der EnEV von 2002 ökologisch vorteilhafte Systeme, wie die Wärmepumpe, ökonomisch tatsächlich begünstigt werden und welche Veränderungen sind ggf. noch notwendig oder sinnvoll, um Ökologie und Ökonomie stärker in Einklang zu bringen? Betreuende Hochschullehrer: Professor Dr.-Ing. habil. Joachim Zschernig (Fakultät Maschinenwesen) PD Dr. Christian von Hirschhausen (Fakultät Wirtschaftswissenschaften) Wissenschaftlicher Betreuer: Dipl.-Ing. Jens Hampel

5 IV Vorwort Diese Diplomarbeit entstand zum Abschluss meines Studiums an der Fakultät Wirtschaftswissenschaften in Zusammenarbeit mit der Professur für Energiesystemtechnik und Wärmewirtschaft am Institut für Energietechnik der Technischen Universität Dresden. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Zschernig für die beständige, freundliche und fachliche Unterstützung während des Studiums und der Diplomarbeit. Des Weiteren gilt mein besonderer Dank Herrn PD Dr. Christian von Hirschhausen für seine Betreuung und Hilfe von Seiten der Fakultät Wirtschaftswissenschaften durch den DREWAG-Stiftungslehrstuhl Energiewirtschaft. Besonders hervorheben und bedanken möchte ich mich bei meinem Betreuer Herrn Dipl.-Ing. Jens Hampel für seine immer hilfsbereite und unterstützende Begleitung dieser Arbeit. Weiterhin sei allen Kollegen des Instituts für die stets angenehme Zusammenarbeit und die allzeit vorhandene Bereitschaft zur fachlichen Diskussion gedankt. Darüber hinaus möchte mich bei allen Kommilitonen, Freunden und Eltern bedanken, die mit ihrer Unterstützung im Umfeld zum Gelingen der Diplomarbeit beigetragen haben. Zum Schluss, aber nicht weniger herzlich danke ich allen Firmen, die mich mit Produktinformationen und Planungsunterlagen unterstützt haben. Dresden, im Juni 2004

6 Inhalt V Inhaltsverzeichnis FORMELZEICHEN, INDIZES UND ABKÜRZUNGEN... VII ABBILDUNGSVERZEICHNIS... IX TABELLENVERZEICHNIS... XI 1 EINLEITUNG VORBETRACHTUNG ZUR ENERGIEGESETZGEBUNG UND ENERGIEPOLITIK Ziele der deutschen Gesetzgebung Wirtschaftlichkeit Versorgungssicherheit Umweltverträglichkeit Eingesetzte Mittel zum Erreichen der politischen Energieziele Förderprogramme Steuerpolitische Maßnahmen Restriktive Gesetzgebung Die EnEV versus WSVO und HeizAnlVO Gemeinsamkeiten Neuerungen der Verordnung Ausblick zur EnEV TECHNISCHER STAND DER ENERGIETECHNIK IM EIGENHEIM Anlagentechnik Elektrospeicherheizungen Öl-Niedertemperaturheizung Gas-Brennwertheizung Elektrowärmepumpenheizung Konstruktiver Wärmeschutz Kellerdecken und Bodenplatten Dachdämmsysteme Außenwanddämmung Wärmeschutzverglasung bei Fenstern Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung Energetisch wirtschaftliche Einschätzung von Wärmeschutzmaßnahmen KOSTENVERGLEICHSRECHNUNG Das Modellhaus Berechnungen auf der Grundlage der EnEV2002 sowie der WSVO Datengewinnung und Berechnungsgang Ergebnis der Berechnung auf Grundlage der WSVO Ergebnis der Berechnung auf Grundlage der EnEV Vergleich und Beurteilung der Ergebnisse... 60

7 VI 5 SENSITIVITÄTSANALYSE Methode der Sensitivitätsanalyse Variable Größen und deren relative Einflussnahme auf die Wirtschaftlichkeit Einfluss der Änderung sensitiver Größen auf die Jahreskosten Untersuchung an der Gas-Brennwertheizung Untersuchung an der Öl-Niedertemperaturheizung Untersuchung an der Erd-Wärmepumpenheizung Untersuchung an der Luft-Wärmepumpenheizung Untersuchung an der Elektrospeicherheizung Beurteilung der Parameter in Bezug auf die Wettbewerbsfähigkeit der Wärmepumpe SCHLUSSFOLGERUNG Die EnEV 2002 und ihr ökonomischer Einfluss auf die Elektrowärmepumpe Anzustrebende Veränderungen zur wirtschaftlichen Unterstützung der ökologisch vorteilhaften Heizsysteme ZUSAMMENFASSUNG A ANHANG A.1 Modellgebäude A.2 Dimensionierung der Elektrospeicherheizungen A.3 Listenpreise der Heizungskomponenten A.4 Aufwendungen für Installationsarbeiten und Stundenverrechnungssätze A.5 Formelübersicht Kapitalkosten A.6 Kalkulation auf Grundlage der WSVO A.7 Kalkulation auf Grundlage der EnEV A.8 Sensitivitätsfaktoren A.9 Energiepreise A.10 Erdsondenkosten FORMELVERZEICHNIS LITERATURVERZEICHNIS

8 Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen VII Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen Formelzeichen Symbol Einheit Beschreibung A m² Fläche, Umfassungsfläche des Gebäudes A F m² Fensterfläche e P - Primärenergetische Anlagenaufwandszahl g - Gesamtenergiedurchlassgrad f P - Primärenergieumwandlungsfaktor f v - Faktor zur Berücksichtigung der regional unterschiedlichen t v H T W/(m²K) Spezifischer Transmissionsverlust nach EnEV (Umfassungsflächenbezogen) I kwh/(m²a) Strahlungsangebot i % Zinssatz JAZ - Jahresarbeitszahl (Aufwandszahl für den Zeitraum t = 1 Jahr) k max W/(m²K) Maximaler Wärmedurchgangskoeffizient P kw Leistung Q kwh Wärme Q [ ] kwh/a Wärmeverluste, -gewinne, -bedarfe pro Jahr q [ ] kwh/m²a Wärmeverluste, -gewinne, -bedarfe pro Jahr (flächenbezogen) Q kw Wärmestrom r % Preisänderungsfaktor t h, a Zeit (in Stunden oder Jahre) t V h/a Vollbenutzungsstunden pro Jahr U W/m²K Wärmedurchgangskoeffizient V m³ Volumen h - Ausnutzungsgrad Indizes Bezeichnung Beschreibung alt Alter Wert aus WSVO ce Verluste aus Übergabe im Raum (control + emission) d Verluste der Verteilung (distribution) E endenergiebezogen eq äquivalent g Verluste der Erzeugung (generation) geb Gebäude H, h Heiz- HE Hilfsenergie I, i Intern i Entsprechende Fensterfläche j Himmelsrichtung L Lüftung

9 VIII max N N neu S T TW P V V W WP WQA maximal Norm Nutz- (A N =Nutzfläche) Neuer Wert aus EnEV oder zugehöriger Norm Solar Transmission Warmwasser (Trinkwasser) primärenergetisch Vollbenutzung Lüftung Warmwasser Wärmepumpe Wärmequellenanlage Eine Erläuterung der in der Annuitätenberechnung nach [VDI 6025] verwendeten Formeln und Symbole befindet sich in Anhang A.5. Abkürzungen Bezeichnung Beschreibung A2/W35 Luft-Wärmepumpe (vgl. Tabelle 3-1) B0/W35 Sole-Wärmepumpe (vgl. Tabelle 3-1) Barrel Volumenangabe (1 Barrel = 159 Liter) BMWA Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit BW Brennwert BWK Brennwertkessel CH 4 Methan CO 2 Kohlendioxid DIN Deutsches Institut für Normung e.v. El-Sp-Hzg Elektrospeicherheizung EnEV Energieeinsparverordnung FKW Perfluorkohlenwasserstoffe HeizAnlVO Heizungsanlagenverordnung H-FKW Fluorkohlenwasserstoffe KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau MwSt Mehrwertsteuer NT Niedertemperaturheizung NTK Niedertemperaturkessel N 2 O Stickoxide NH 3 Ammoniak p.a. pro Jahr rd. rund SF 6 Schwefelhexafluorid TWE Trinkwassererwärmung VDI Verband Deutscher Ingenieure WP Wärmepumpe WRG Wärmerückgewinnung WSVO Wärmeschutzverordnung WWB Warmwasserbedarf

10 Abbildungsverzeichnis IX Abbildungsverzeichnis ABBILDUNG 1.1 STRUKTUR UND INHALT DER DIPLOMARBEIT...2 ABBILDUNG 2.1 ABBILDUNG 2.2 POLITISCHE MITTEL IN DER ENERGIEPOLITIK...5 ÜBERSICHT DER FÖRDERPROGRAMME...5 ABBILDUNG 2.3 ENTWICKLUNG DES HEIZWÄRMEBEDARFS (EINFAMILIENWOHNHAUS, 3 BIS 4 ABBILDUNG 2.4 PERSONEN, 150 M 2 NUTZFLÄCHE, A/V = 0,84) IN ABHÄNGIGKEIT DES BAUSTANDARDS [FINKE 2004]...10 ÜBERBLICK ÜBER DIE ENERGETISCHE BILANZIERUNG EINES GEBÄUDES NACH DER ENEV [BUDERUS 2002, S.34]...12 ABBILDUNG 2.5 AUFBAUEND AUF [OSCHATZ 2001, S.108]: ENERGIEFLUSSBILD EINER GEBÄUDEHEIZUNG (OHNE HILFSENERGIE UND TRINKWASSERERWÄRMUNG) NACH WSVO UND ENEV [DIN ]...16 ABBILDUNG 2.6 ENERGIEEINSPARVERORDNUNG `02 [STRAUß 2003]...19 ABBILDUNG 3.1 BEHEIZUNGSSTRUKTUR DER WOHNFLÄCHEN IN DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND [BEI 1999, S.86]...21 ABBILDUNG 3.2 ANTEILE DER SPEICHERHEIZUNGEN IN DEN ALTEN BUNDESLÄNDERN (1990) [BORS 1993, S.3]...22 ABBILDUNG 3.3 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DER THERMOCOMFORT SPEICHERHEIZGERÄTE [DIMPLEX 2003]...23 ABBILDUNG 3.4 HEIZGAS STRÖMUNGSVERLAUF EINES STAHLHEIZKESSELS MIT EDELSTAHL- FEUERRAUM NACH DEM UMKEHRFLAMMENPRINZIP [BUDERUS 2002, S. 252]...26 ABBILDUNG 3.5 THERMOSTREAM [ BUDERUS 2002, S. 195]...27 ABBILDUNG 3.6 ENERGIEBILANZ VON GAS-NTK UND GAS-BRENNWERTTECHNIK IM ABBILDUNG 3.7 ABBILDUNG 3.8 ABBILDUNG 3.9 VERGLEICH [BUDERUS 2002, S.261]...28 FUNKTIONALSCHEMA WANDBRENNWERTKESSEL [INITIATIVKREIS 2004, S.4]...29 GEGENSTROM VON HEIZGAS UND KESSELWASSER VERBESSERT DIE KONDENSWASSERBILDUNG [BUDERUS 2002, S.197]...29 GRUNDAUFBAU VON BRENNWERTGERÄTEN DER ERSTEN (A) UND DRITTEN (B) GENERATION [JANNEMANN 1994, S.15]...30 ABBILDUNG 3.10 WÄRMEPUMPENPROZESSE [BUDERUS 2002, S.367]...32 ABBILDUNG 3.11 PRINZIPIELLER AUFBAU EINER ELEKTROWÄRMEPUMPE [KIRN 1986 S.27]..32 ABBILDUNG 3.12 EINTEILUNGSKRITERIEN DER KÄLTEMITTEL [BUDERUS 2002, S.377F]...34 ABBILDUNG 3.13 WÄRMEQUELLEN FÜR WÄRMEPUMPEN [BUDERUS 2002, S.384]...34 ABBILDUNG 3.14 ALTERNATIVE SYSTEME FÜR DIE ANORDNUNG VON DÄMMSCHICHTEN BEI SPARRENKONSTRUKTIONEN [KRÜGER 2000, S.69]...41

11 X ABBILDUNG 3.15 MEHRSCHEIBENISOLIERGLÄSER IM SCHNITT [KRÜGER 2000, S. 110]...43 ABBILDUNG 3.16 WÄRMERÜCKGEWINNUNGSSYSTEME [WELLPOTT 1991, S.260F], [PISTOHL 1998, S.L92FF]...44 ABBILDUNG 3.17 GRAFIK EINES GEGENSTROM-PLATTENWÄRMETAUSCHERS DER FIRMA PAUL WÄRMERÜCKGEWINNUNG GMBH...44 ABBILDUNG 3.18 AMORTISATIONSZEITEN FÜR DÄMMSTOFFMATERIAL [RIGIPS 2004]...45 ABBILDUNG 4.1 ENDENERGIEBEDARF NACH ENEV...56 ABBILDUNG 4.2 JÄHRLICHE ENERGIEKOSTEN UNTER ENEV-RAHMENBEDINGUNGEN...57 ABBILDUNG 4.3 JAHRESHEIZUNGSKOSTEN BEI EINHALTUNG DER VORGABEN DER WSVO...58 ABBILDUNG 4.4 JAHRESHEIZUNGSKOSTEN BEI EINHALTUNG DER VORGABEN DER ENEV...60 ABBILDUNG 4.5 JAHRESKOSTENÜBERSICHT NACH WSVO UND ENEV...61 ABBILDUNG 4.6 CO 2 BILANZEN DER HEIZUNGSANLAGEN...62 ABBILDUNG 4.7 ERGEBNIS DER ZUSÄTZLICHEN WÄRMEDÄMMUNG...62 ABBILDUNG 5.1 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE WIRTSCHAFTLICHKEIT DER ERDWÄRMEPUMPE...64 ABBILDUNG 5.2 SENSITIVITÄTSANALYSE BRENNWERTTECHNIK...66 ABBILDUNG 5.3 EINFLUSS DER ENERGIE- UND BRENNSTOFFKOSTEN...68 ABBILDUNG 5.4 GEORDNETE MESSWERTE FÜR DEN HEIZWÄRMEVERBRAUCH VON 25 KLEINEN NIEDRIGENERGIEHÄUSERN [IWU 1997]...68 ABBILDUNG 5.5 SENSITIVITÄTSANALYSE ÖL-NIEDERTEMPERATURHEIZUNG...70 ABBILDUNG 5.6 HEIZÖLPREIS ZWISCHEN MÄRZ 2000 UND APRIL 2004 FÜR EINE ABNAHMEMENGE VON 3500 LITER IM RAUM STUTTGART [BAUWEB 2004].71 ABBILDUNG 5.7 SENSITIVITÄTSANALYSE ERD-WÄRMEPUMPENHEIZUNG...73 ABBILDUNG 5.8 KORRELATION ZWISCHEN ROHÖLPREIS UND WÄRMEPUMPENABSATZ...75 ABBILDUNG 5.9 SENSITIVITÄTSANALYSE LUFT-WÄRMEPUMPENHEIZUNG...77 ABBILDUNG 5.10 SENSITIVITÄTSANALYSE ELEKTROSPEICHERHEIZUNG...79 ABBILDUNG 5.11 ÜBERSICHT ÜBER DIE VERÄNDERUNG WETTBEWERBSRELEVANTER FAKTOREN...82 ABBILDUNG 6.1 ÄNDERUNG DES ZULÄSSIGEN PRIMÄRENERGIEVERBRAUCHES NACH ENEV UNTER EINHALTUNG DER NEBENRESTRIKTION DES MAXIMALEN HEIZWÄRMEBEDARFES...84

12 Tabellenverzeichnis XI Tabellenverzeichnis TABELLE 2-1 MAXIMALE WÄRMEDURCHGANGSKOEFFIZIENTEN NACH [ENEV ANHANG 3 TABELLE 1] UND [WSVO ANLAGE 3 TABELLE1]...14 TABELLE 3-1 BENENNUNG DER WÄRMEPUMPENTYPEN [KRUSE 1997, S.44]...35 TABELLE 3-2 LEISTUNGSZAHLEN VON ELEKTROWÄRMEPUMPEN...36 TABELLE 4-1 GASANSCHLUSSKOSTEN...53 TABELLE 4-2 QUELLENÜBERSICHT DER VERWENDETEN KALKULATIONSWERTE FÜR GASBRENNWERTANLAGE UND ÖL-NIEDERTEMPERATURANLAGE...55 TABELLE 4-3 QUELLENÜBERSICHT DER VERWENDETEN KALKULATIONSWERTE FÜR WÄRMEPUMPENANLAGEN UND ELEKTROSPEICHERHEIZUNG...55 TABELLE 4-4 TABELLE 4-5 HEIZWÄRMEBEDARFE...56 BETRIEBSKOSTEN UND SONSTIGE KOSTEN...57 TABELLE 4-6 JAHRESGESAMTKOSTEN AUF GRUNDLAGE DER WSVO...58 TABELLE 4-7 TABELLE 5-1 JAHRESGESAMTKOSTEN AUF GRUNDLAGE DER ENEV...59 WÄRMEPUMPEN - FÖRDERUNG DURCH SÄCHSISCHE ENERGIEVERSORGER...74

13 1 Einleitung 1 1 Einleitung Die Teilnahme der Bundesrepublik Deutschland an den im KYOTO-Protokoll vom 11. Dezember 1997 festgelegten Klimaschutzmaßnahmen, macht es zum Ziel, die CO 2 - Emissionen bis zum Jahre 2005 um 25 Prozent, gegenüber dem Niveau von 1990, zu senken. Aufgrund des beträchtlichen CO 2 -Anteils, der durch die Erzeugung von Heizwärme im Wohnbereich entsteht (2001: 21,7 Prozent), eröffnet sich hier ein signifikanter Bereich für Energie- und Abgaseinsparung [ENER 2003, S.15]. Auch aus diesem Anlass trat im Februar 2002 die neue Energieeinsparverordnung (EnEV) in Kraft. Sie löste damit die Wärmeschutzverordnung (WSVO) aus dem Jahr 1995 und die Heizungsanlagenverordnung (HeizAnlVO) aus dem Jahr 1998 ab. Mit einem Gesamtansatz für baulichen Wärmeschutz und Anlagentechnik soll der bis dahin zulässige Energieverbrauch in Neubauten um Prozent gesenkt werden. Der Jahresprimärenergiebedarf bildet die Hauptzielgröße der EnEV. Mit Hilfe dieser Energieeinsparung und dem Vorhaben die Energieeffizienz zu steigern, soll ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden. Dies erfordert neue Heizungssysteme, die die neuen Maßstäbe erfüllen. Über den Einsatz von Elektrowärmepumpen wird dabei in Deutschland viel diskutiert. Die Unterstützer können eine überzeugende Primärenergiebilanz vorweisen, wobei viele Gegner den Einsatz von elektrischem Strom für Heizungszwecke weiterhin für Verschwendung halten. Insgesamt weist die Wärmepumpenheiztechnik, vielleicht auch aufgrund der hitzigen Diskussion, eine bisher untergeordnete Rolle in Deutschland auf. Gleichwohl hat sich die Technik kontinuierlich weiterentwickelt und weist jetzt Leistungszahlen auf, die auf eine größere Verbreitung der Anlagen hoffen lassen. Daher ergibt sich die Frage, ob durch die EnEV eine gesetzliche Unterstützung für die Wärmepumpentechnik in Kraft getreten ist. Weiterhin soll herausgearbeitet werden, welche Einflussfaktoren die Wirtschaftlichkeit besonders unterstützen bzw. benachteiligen können. Um diesen Fragestellungen gerecht zu werden, wurde eine Dreiteilung der Arbeit vorgenommen. Als erster Punkt werden die energiepolitischen Rahmenbedingungen und technischen Möglichkeiten in Deutschland betrachtet. Hierbei werden die gesetzlichen Anforderungen der WSVO und der EnEV verglichen. Weiterhin werden aktuelle Förderprogramme in Bezug auf die Förderfähigkeit von Wärmepumpen beurteilt. Die technische Analyse

14 1 Einleitung 2 der gegenwärtigen Heizungssysteme und der baulichen Wärmeschutzmaßnahmen sollen außerdem einen Einblick in mögliche Entwicklungstendenzen vermitteln. Der zweite Teil befasst sich mit Kostenkalkulationen von fünf verschiedenen Heizsystemen in einem Modell-Einfamilienhaus mit den Annahmen, dass die gesetzlichen Maximalwerte der WSVO bzw. EnEV punktgenau eingehalten werden. Diese werden anschließend miteinander verglichen, um die ökonomischen Unterschiede zwischen den alten und neuen Verordnungen zu verdeutlichen. Die in den Berechnungen verwendeten Größen sind entweder Normwerte, Listenpreise ausgewählter Hersteller, Werte von privaten Rechnungen, Schätzungen von Fachbetrieben, Kostenangaben vorangegangener Studien oder beruhen auf aktuellen Energie- und Brennstoffpreisen. Die Sensitivitätsanalyse im dritten Abschnitt der Arbeit soll die Parameter mit dem größten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Anlagen ermitteln. Besonders beachtet werden die möglichen Veränderungen der Inputfaktoren, die die Wettbewerbsfähigkeit der Elektrowärmepumpe nachhaltig beeinflussen können. Mit Hilfe dieser Ergebnisse wird die EnEV in ihrer Wirkungsweise auf die Wärmepumpentechnik analysiert und abschließend werden Verbesserungsvorschläge zur weiteren Unterstützung der Wärmepumpen erbracht. Abbildung 1.1 fasst die Inhalte der Arbeit und deren Bearbeitungsreihenfolge grafisch zusammen. Politische Rahmenbedingungen 1. Ziele und Mittel in der Energiepolitik 2. WSVO 1995 HeizAnlVO 1998 EnEV maximaler Primärenergiebedarf - Mindestwärmeschutz Technische Rahmenbedingungen 1. Anlagentechnik - Stand der Technik - Entwicklungspotentiale 2. Baulicher Wärmeschutz - Einsatzmöglichkeiten - Effizienz Kostenvergleichsrechnung nach WSVO und EnEV Einfluss der EnEV auf die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpen Sensitivitätsanalyse Beurteilung der einflussreichsten Parameter bezüglich der Auswirkungen zukünftiger Entwicklungen auf die Wärmepumpen Abbildung 1.1 Struktur und Inhalt der Diplomarbeit

15 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 3 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 2.1 Ziele der deutschen Gesetzgebung Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit: In diesem Zieldreieck findet die Energiepolitik statt, für die innerhalb der Bundesregierung das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) federführend zuständig ist Wirtschaftlichkeit Die Wirtschaftlichkeit ist das erste zentrale Ziel der aktuellen deutschen Energiepolitik. Der Staat schafft und erhält deshalb marktwirtschaftliche Rahmenbedingungen, um den Wettbewerb in der Energiewirtschaft zu fördern. Die konsequente, europaweite Liberalisierung der Märkte für Strom und Gas ist beispielsweise eine Voraussetzung dafür, dass sich auch in diesen, früher von Monopolen geprägten Wirtschaftszweigen der Wettbewerb entfaltet und wettbewerbsfähige Preise entwickeln. Davon profitieren industrielle und private Verbraucher sowie die Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandortes Deutschland insgesamt Versorgungssicherheit Die Versorgungssicherheit als zweites Kernelement der Energiepolitik bedeutet, für die Energienachfrage jederzeit ein ausreichendes Angebot an Energieträgern sicherzustellen. Die heimische Produktion von Energieträgern reicht bei weitem nicht aus, um den Bedarf zu decken: Als rohstoffarmes Land ist Deutschland in besonderem Maße auf Importe angewiesen. Je vielfältiger der Energieträgermix ist und je mehr Bezugsquellen überall auf der Welt genutzt werden, desto sicherer ist die Versorgungslage. Auch angesichts des beschlossenen Ausstieges aus der Nutzung der Kernenergie bleibt es wichtig, einen ausgewogenen Energiemix zu erhalten. Wichtig wird in jedem Fall die sparsamere und rationellere Energieverwendung sein, denn auch die Reduzierung des Energiebedarfes trägt zur Versorgungssicherheit bei [BMWI 2004]. In diesem Sinne sieht die nationale Nachhaltigkeitsstrategie vor, bis 2020 die Energieproduktivität (d.h. die Leistung bzw. Produktion, die mit einem bestimmten Energieeinsatz hergestellt wird) gegenüber 1990 etwa zu verdoppeln. Das bedeutet, dass mit einer bestimmten Energiemenge im Jahr 2020 etwa doppelt so viel produziert werden kann wie 1990 [UMWB 2002, S.12]. Somit wird auch die Senkung der Energieintensität zum Ziel der deutschen Bemühungen.

16 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 4 In der Fachwelt und der Gesellschaft besteht zudem ein breiter Konsens darüber, dass das Ziel der Ressourcenschonung und der Verringerung der Importabhängigkeit für Energie, aber auch die Begünstigung des erwünschten Einsatzes regenerativer Energie (z. B. solare Warmwasserbereitung, Wärmepumpenheizung) am besten durch die Begrenzung des Primärenergiebedarfs erreicht werden kann. Zudem gibt diese Größe die volkswirtschaftlich tatsächlich verbrauchte und damit letztlich zu bezahlende Energiemenge an [BWP 2002, S.11] Umweltverträglichkeit Unter Umweltverträglichkeit wird die schonende Nutzung der natürlichen Ressourcen und somit eine geringe Umweltbelastung verstanden. Beim Umweltschutz im Energiebereich ist heute und in Zukunft wirksamer Klimaschutz weltweit die größte Herausforderung [BMWI 2004]. Damit die Bundesrepublik ihre ehrgeizigen Ziele erfüllen kann, hat die Bundesregierung im Oktober 2000 ein nationales Klimaschutzprogramm beschlossen [NKSP 2000], welches unter anderem folgende Punkte vorsieht: - Minderung der sechs Kyoto-Gase (CO 2, CH 4, N 2 O, H-FKW, FKW und SF 6 ) in der Periode 2008 bis 2012 um 21 Prozent (Basisjahre 1990 bzw. 1995) als deutscher Beitrag zur EU-Lastenteilung im Rahmen des Kyoto-Protokolls, - Verdopplung des Anteils erneuerbarer Energien am gesamten deutschen Energieverbrauch, d.h. etwa eine Verdopplung des Anteils der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch auf 12,5 Prozent bis 2010 und am Primärenergiebedarf auf 4,2 Prozent bis 2010 (gegenüber 2000), - Erhaltung, Modernisierung und Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung mit dem Ziel der zusätzlichen Minderung der CO 2 -Emissionen in einer Größenordnung von 10 Mio. t bis 2005 und 23 Mio. t bis 2010 (Basisjahr 1998), mindestens jedoch 20 Mio. Tonnen. Ein spezifisches Ziel im nationalen Klimaschutzprogramm ist die Senkung des zulässigen Energiebedarfs von Neubauten um durchschnittlich 30 Prozent sowie eine Erschließung der vorhandenen wirtschaftlich zumutbaren Potentiale im Gebäudebestand zur CO 2 -Reduzierung. Dies wird auch in der neuen EnEV deutlich ausgedrückt. Dabei wurde die, schon 1995 mit der Verabschiedung der WSVO angekündigte, weitere Verschärfung der Grenzwerte umgesetzt [BUDERUS 2002, S.32]. Die Energieeinsparverordnung soll im Bereich der privaten Haushalte bis 2005 ein CO 2 - Minderungspotential von 4 Mio. t erschließen. Damit kann sie einen wichtigen und langfristig wirksamen Beitrag zum Klimaschutz leisten [NKSP 2000, S.42].

17 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik Eingesetzte Mittel zum Erreichen der politischen Energieziele Politische Mittel in der Energiepolitik Förderprogramme Restriktive Gesetzgebung Steuerpolitische Maßnahmen Abbildung 2.1 Politische Mittel in der Energiepolitik Förderprogramme Im Folgenden werden aktuell verfügbare Förderprogramme für die Modernisierung bzw. Ersterrichtung von Heizungsanlagen und baulichem Wärmeschutz gegeben. Dabei wurden speziell Programme gewählt, die auch den Einbau einer Elektrowärmepumpenanlage als förderfähige Maßnahme berücksichtigen. Wohnraummodernisierung 2003 CO 2 -Minderungsprogramm Vor-Ort-Beratung KfW CO 2 -Gebäudesanierungsprogramm Förderungen der einzelnen Bundesländer Abbildung 2.2 Übersicht der Förderprogramme

18 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 6 Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bietet das Förderprogramm Wohnraummodernisierung 2003 an, welches Modernisierungs- und Instandsetzungsmaßnahmen an selbst genutzten oder vermieteten Wohngebäuden unterstützt. Dieses KfW-Programm besteht aus einem Darlehensvolumen von voraussichtlich 8 Milliarden Euro [BINGK 20039]. Die Zinsverbilligung besteht für gestellte Anträge im Jahr 2004 drei Jahre lang. Gemäß einer Einschätzung in [BRÜCK 2003] zeichnet sich dieses Programm als vielseitig und einfach einsetzbar aus. Weiterhin soll es sich für kleinere und größere Investitionen eignen und bietet für jede Art von Bauvorhaben adäquate Laufzeiten und Zinsbindungen. Die Vorteile des Programms Wohnraummodernisierung 2003 gemäß [BRÜCK 2003 BAND1 TEIL 2/2, S.2] im Überblick: - zinsgünstige Finanzierung verschiedener Modernisierungs- und Instandsetzungsvorhaben - sichere Kalkulationsgrundlage durch festgeschriebene Zinsen - in den ersten Jahren ein Zinssatz deutlich unter dem Kapitalmarktniveau - Finanzierung von bis zu 100% der Investitionskosten, einschließlich der Nebenkosten - Kumulierungs- und Kombinationsmöglichkeiten mit anderen Fördermitteln und KfW-Programmen, sofern die Gesamtsumme der Finanzierungsmittel die Kosten der Aufwendungen nicht übersteigt Ziel des Programmes Wohnraummodernisierung 2003 ist es, im Zusammenspiel mit anderen, einen Beitrag zur Stärkung der Binnennachfrage zu leisten. Dabei wird beabsichtigt speziell den Bausektor und hier insbesondere mittelständische Unternehmen, darunter viele Handwerksbetriebe, zu unterstützen. Ein anderes Förderprogramm ist das KfW-CO 2 -Gebäudesanierungsprogramm. Dieses stellt explizit die Verbindung mit der neuen EnEV und der gewünschten CO 2 Reduktion her. Die Finanzierungsmöglichkeiten sind verglichen mit dem Wohnraummodernisierungsprogramm differenzierter gestaltet. Hierbei werden sieben Maßnahmenpakete unterschieden. Besonders hervorzuheben ist das Paket Nr. 6, da es nicht die Sanierung, sondern die Errichtung sowie den Ersterwerb von KfW-Energiesparhäusern 40 1, einschließlich Passivhäusern fördert. Hierfür beträgt die Förderungshöchstgrenze je Wohneinheit. 1 Der Jahres-Primärenergiebedarf darf nicht mehr als 40kWh/m 2 Gebäudenutzfläche betragen.

19 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 7 Ziel des KfW-CO 2 -Gebäudesanierungsprogrammes ist es, die Wohngebäude, die vor 1978 fertig gestellt worden sind, in großem Umfang energetisch zu sanieren. Dabei werden vor allem der Austausch von veralteter Heiztechnik und die Anbringung von Wohnraumdämmung gefördert. Außerdem soll die Errichtung von KfW- Energiesparhäusern 40, einschließlich Passivhäusern, unterstützt werden. Das dritte Förderprojekt im Rahmen der EnEV und Wärmepumpenanwendung stellt das CO 2 -Minderungs-Programm dar. Der Fördergeldgeber ist auch hier die KfW. Unterstützt werden drei verschiedene Maßnahmenbündel. Das erste richtet sich an Besitzer von schon bestehenden Gebäuden, die durch Verbesserung des Wärmeschutzes und Installation von Brennwertkesseln, Niedertemperatur-Heizkesseln, Wärmeübergabestationen für eine Fern- oder Nahwärmeversorgung, solar unterstützter Nahwärmeversorgung und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen den Anforderungen der EnEV, in Hinsicht auf CO 2 -Minderung und Energieeinsparung, genügen. Die zweite Maßnahmensammlung umfasst neben den bestehenden auch neue Gebäude. Hierbei wird speziell die Installation von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien unterstützt. Dazu zählen die Anschaffungen von Wärmepumpen, Biomasseund Biogasanlagen, geothermischen Anlagen, Wärmetauscher, Wärmerückgewinnungsanlagen, thermische Solaranlagen sowie Photovoltaik-Solaranlagen. Als letztes Maßnahmenpaket wird die Errichtung und der Ersterwerb von KfW- Energiesparhäusern 40 und 60 gefördert. Zum Nachweis der Einhaltung der Anforderungen soll ein Bauvorlagenberechtigter oder ein auf Bundes- oder Landesebene tätiger, energieberatender Ingenieur eine Checkliste ausfüllen und bestätigen, welche dann an die KfW übermittelt wird. Finanziert werden bis zu 100 Prozent der Investitionsausgaben. Allerdings beträgt der Förderungshöchstbetrag 5 Mio.. Weitere Restriktionen gibt es bei der Errichtung von KfW-Energiesparhäusern 40 und 60. Dabei beträgt der Förderungshöchstbetrag entsprechend bzw je Wohneinheit. Als Ziel des CO 2 -Minderungs-Programms ist die Erweiterung der bisherigen Fördermaßnahmen zu sehen, wobei hier speziell energetisch effiziente und umweltfreundliche Anlagentechnik gefördert wird. Für die Modernisierung von bestehenden Gebäuden bietet das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) das Förderprogramm "Vor-Ort-Beratung" an. Hierbei können sich Immobilienbesitzer von Experten beraten lassen, welche energetischen Modernisierungsmaßnahmen sinnvoll und wirtschaftlich sind. Das BMWA hat das ursprünglich bis 30. Juni 2000 befristete Programm ein weiteres Mal bis zum 31.

20 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 8 Dezember 2004 verlängert. Was wird unterstützt? Förderungsfähig sind "ingenieurmäßige" Beratungen, die sich umfassend auf den baulichen Wärmeschutz, die Heizungsanlagen-Technik sowie eine eventuelle Nutzung erneuerbarer Energien beziehen. Die Förderung erfolgt in Form eines Zuschusses zu den Beratungskosten. Die Höhe des Zuschusses ist abhängig vom Gebäudetyp und der Anzahl der Wohneinheiten. Für ein Ein-, Zweifamilienhaus kann ein Zuschuss von bis zu 300 für eine Beratung gewährt werden. Darüber hinausgehende Kosten hat der Hauseigentümer als Eigenanteil zu tragen. Die Baugenehmigungen der zu begutachtenden Gebäude müssen vor 1984 (alte Bundesländer) beziehungsweise vor 1989 (neue Bundesländer) erteilt worden sein. Als vorteilhaft ist die Kombinierbarkeit aller anderen Fördermittel aus öffentlichen Haushalten miteinander zu sehen. Dabei bildet lediglich Maßnahmenpaket Nr. 5 aus dem KfW-CO 2 -Gebäudesanierungsprogramm eine Ausnahme. Dieses kann nicht mit anderen Darlehen kombiniert werden. In den anderen Fällen kann man eine Investitionssummen-Förderung von bis zu 100 Prozent erreichen. Nach einer Mitteilung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen vom stellte die Bundesregierung seit 2001 im Rahmen ihres Klimaschutzprogramms insgesamt 1 Milliarde Haushaltsmittel bis 2005 für Klimaschutzmaßnahmen im Wohngebäudebestand bereit. Mit diesen Mitteln bietet die KfW über das CO 2 - Gebäudesanierungsprogramm langfristige, zinsgünstige Darlehen für Investitionen zur CO 2 -Minderung und zur Energieeinsparung in Wohngebäuden an. Bisher konnten mehr als Kredite mit einem Volumen von über 1,4 Milliarden vergeben werden. Die Förderprogramme auf Bundesebene werden noch durch andere auf Landesebene unterstützt. Diese sind vielfältig und unterscheiden sich häufig stark in ihren Förderbedingungen. Weiterhin gibt es Bundesländer, wie zum Beispiel den Freistaat Sachsen, der keinerlei Förderprogramme anbietet bzw. Länder, die aus finanziellen Engpässen die Förderprogramme gestoppt haben (z.b. Sachsen Anhalt). Auffällig bei der Betrachtung der einzelnen angebotenen Programme ist, dass es fast ausschließlich Programme sind, die auf die energetische Modernisierung von bestehendem Wohnraum ausgerichtet sind, nicht aber auf die Errichtung von Wohngebäuden mit einem geringen Primärenergiebedarf. Als ein Beispiel soll an dieser Stelle das Bundesland Baden-Württemberg angeführt werden. Dieses bietet eine Reduzierung des Zinssatzes der KfW-Darlehen in den ersten 10 Jahren um weitere 2 Prozent an.

21 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 9 Als Kreditvoraussetzung definiert das Land Baden-Württemberg die gleichen Bedingungen, die für den KfW-Kredit gelten. Bayern ist aktuell das einzige Bundesland, das eine spezielle Förderung für die Errichtung von Wärmepumpen anbietet. Die Zuwendung stellt eine Projektförderung dar und wird im Wege der Festbetragsfinanzierung als nicht rückzahlbarer Zuschuss gewährt. Bei Wärmepumpenanlagen beträgt die Förderung für zu errichtende Gebäude 100 für jedes kw installierter Heiz-Nennleistung. Der maximale Fördersatz liegt bei 25 Prozent der förderfähigen Investitionskosten. Die Zuwendung erreicht höchstens je Wärmepumpenanlage. Die Regelung gilt bis zum Als eine Förderung der anderen Art, die den gewünschten Klimaschutzzielen entgegensteht, ist die Förderung des Kohleabbaues in Deutschland zu sehen. Deutsche Steuerzahler zahlten 1995 pro Jahr noch 5 Mrd. für die Kohle werden es immer noch 2,8 Mrd. sein [ALT 2002]. Beim Vergleich der Höhe dieser Subvention mit den Förderprogrammen zur Energie- und CO 2 -Einsparung lässt sich ein deutliches Missverhältnis erkennen, wenn auch die gesamtwirtschaftlichen Ziele wie der Strukturwandel im Ruhrgebiet und die Förderung eigener Energievorkommen als Gründe beachtet werden müssen. Trotz allem bietet sich ein politischer Handlungsraum in Bezug auf eine Neugewichtung an Steuerpolitische Maßnahmen Die Bundesregierung hat die Möglichkeit durch geeignete Steuerpolitik, nachhaltig auf Energieeinsparung hinzuwirken. Dabei gibt es die Chance mit Hilfe von zielgerechten Steuererhebungen, die Internalisierung externer Effekte zu unterstützen [FRITSCH 2003]. Dies hat zur Folge, dass auch verursachte Umweltschäden kostenrelevant beachtet werden müssen. Beispiele dafür bilden die Ökosteuer und die Kfz-Steuer, welche jedoch in ihrer Wirkungsweise umstritten sind. Aus dem Aufkommen der Ökosteuer werden nun zusätzlich 160 Mio. jährlich für die Förderung von CO 2 -Einsparungsinvestitionen im Gebäudebereich bereitgestellt, damit stehen bis 2005 pro Jahr 360 Mio. zur Verfügung [BMU 2003]. Stefan Bach und Michael Kohlhaas vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung in Berlin sehen die geplante Einführung der Ökosteuer folgendermaßen: Für das im Gesetzentwurf erwartete höhere Steueraufkommen in der Größenordnung von 1,5 Mrd. Euro ist keine derartige Verwendung vorgesehen. 150 Mio. Euro sollen jährlich in ein Programm zur Gebäudesanierung und Heizungsmodernisierung fließen. Weiterhin soll für Nutzer von Nachtspeicherheizungen ein Umrüstprogramm mit einem Finanzvolumen von 10 Mio. Euro jährlich bis 2006 aufgelegt werden. Für den Rest wird kein

22 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 10 Verwendungszweck genannt; er steht somit als allgemeine Haushaltsmittel zur Verfügung. [BACH 2001] Das Steueraufkommen ist bisher überwiegend als Zuschuss an die Rentenversicherung geflossen. Leider mindert das die Lenkungsfunktion dieser steuerpolitischen Maßnahme Restriktive Gesetzgebung Der Gesetzgeber hat des Weiteren die Möglichkeit, durch Vorgabe von Grenzwerten bei Emissionen und technischen Mindestanforderungen, restriktiv in die Investitionsentscheidungen einzugreifen. Im Rahmen des Energieeinsparungsziels wurde auch das Niveau der Anforderungen an neu zu bauende Häuser in der EnEV erhöht. Im Durchschnitt geht man davon aus, dass die Anforderungen um 30 Prozent gegenüber der WSVO verschärft wurden. Abbildung 2.3 vermittelt einen Überblick über die Entwicklung des Heizwärmebedarfes für Einfamilienhäuser. Dabei wurde die Veränderung entscheidend durch die Gesetzgebung bestimmt. Abbildung 2.3 Entwicklung des Heizwärmebedarfs (Einfamilienwohnhaus, 3 bis 4 Personen, 150 m 2 Nutzfläche, A/V = 0,84) in Abhängigkeit des Baustandards [Finke 2004] Nun wird durch den verlangten Energiebedarfsausweis die Zusammengehörigkeit von Wärmeschutz und Anlagentechnik mittels des Primärenergieverbrauches ausgedrückt. Durch die ganzheitliche Betrachtung werden auch die erneuerbaren Energien gefördert. Gute Beispiele dafür bilden die Kombinationen von Sonnenkollektoren mit Gasfeuerungsanlagen, sowie die Nutzung von Erdwärme zum Betreiben einer Elektrowärmepumpe. Speziell die Wärmepumpenanlagen sind durch die Erhöhung des Wärmedämmstandards und der gleichzeitigen Verringerung des zulässigen Primärenergieverbrauches zu wirtschaftlich interessanten Alternativen geworden.

23 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik Die EnEV versus WSVO und HeizAnlVO Gemeinsamkeiten Die übernommenen Regeln der WSVO und die gleichen Herangehensweisen bei der Bilanzierung, sowie dasselbe Fundament [ENEG] bilden die gemeinsame Ebene der neuen und alten Verordnung. Hierzu sollen die folgenden Erläuterungen einen kurzen Überblick über die entsprechenden Elemente geben. EnEV und WSVO fordern gleichfalls einen Mindestwärmeschutz nach anerkannten Regeln der Technik an Grenzen zur Außenluft und zu Räumen mit wesentlich niedrigerer Temperatur [ENEV 6], [WSVO 10]. Dies ist nun in der [DIN ] geregelt, welche die Ausgabe der Norm von März 2001 ersetzt. Energetisch bilanziert werden die Baukörper aktuell nach [DIN ], welches eine Anlehnung an die bisherige WSVO in Bezug auf die Grundformel darstellt. Der Heizwärmebedarf Q H ergibt sich aus den Transmissions- und Lüftungswärmeverlusten unter Abzug von nutzbaren solaren und internen Gewinnen. Q = Q + Q η (Q Q ) Formel 2-1 H T V I + S Wohlgemerkt gleichen sich die WSVO und die [DIN ] in den allgemeingültigen Formeln zur Kalkulation, jedoch nicht in den darin gegebenen konstanten Faktoren des Heizwärmebedarfes. Als Beispiel kann man hier die Erhöhung des Ausnutzungsgrades η von 0,9 auf 0,95 heranziehen. Weitere kleinere Korrekturen gab es bei dem Faktor zur Berechnung des anrechenbaren Luftvolumens in Ein- und Zweifamilienhäusern mit bis zu 3 Vollgeschossen (V alt = 0,8. V ; V neu = 0,76. V) und in den Tabellen zum Transmissionswärmeverlust mit den Temperaturkorrekturfaktoren von Bauteilen. Als Grund für diese Veränderungen wird die Implementierung von neueren Erfahrungswerten zur genaueren Kalkulation der Wärmemengen gesehen. Die Formel zur Kalkulation des Heizwärmebedarfes passt sich, wie in Abbildung 2.4 dargestellt, in die Ermittlung der Energiebilanz nach EnEV ein.

24 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 12 Abbildung 2.4 Überblick über die energetische Bilanzierung eines Gebäudes nach der EnEV [Buderus 2002, S.34] Ein weiteres gemeinsames Merkmal der Verordnungen bildet ihre Grundlage: das Energieeinsparungsgesetz (EnEG) von 1976, in dem die wirtschaftliche Vertretbarkeit aller energiesparenden Vorschriften gegeben sein muss. In Fachkreisen wird davon ausgegangen, dass sich durch die neue Kombination von baulichen und anlagentechnischen Veränderungen dieses Wirtschaftlichkeitsprinzip ohne weiteres erreichen lässt. Hierbei ist man der Meinung, dass die Mehrkosten sich innerhalb der Nutzungsdauer schneller amortisieren. In diesem Sinne stellt die EnEV eine Verbesserung zur Erreichung des Grundsatzes von 1976 dar. Die EnEV enthält, wie die Wärmeschutzverordnung eine Bagatellregelung, wann die aktuellen Grenzwerte an einem bestehenden Gebäude erfüllt werden müssen. Dies ist der Fall, wenn mindestens 20 Prozent der Bauteilfläche gleicher Orientierung erneuert werden [HEGNER 2003]. Gemeinsamkeiten gibt es auch bei den Einstrahlungsgewinnen. Die solaren Energiegewinne werden wie bei der WSVO bis zu einem gewissen Anteil gegen die hohen Verluste der Fenster aufgerechnet. Die EnEV lässt diese Methode durch den Verweis auf [DIN ] zu.

25 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik Neuerungen der Verordnung Der Bundesverband für Wärmepumpen (BWP) sieht die wesentlichen Unterschiede zwischen der EnEV und der bisherigen Wärmeschutz- bzw. Heizungsanlagenverordnung wie folgt [BWP 2002, S.9]: Hauptanforderung der EnEV für Neubauten ist die Begrenzung des Jahres- Primärenergiebedarfes. Bei der Wärmeschutzverordnung waren dies der Jahres Heizwärmebedarf bzw. im vereinfachten Verfahren für kleine Wohngebäude ( Bauteilverfahren ) die Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenbauteile. Für die gesamten heizungs-, raumlufttechnischen und (bei Wohngebäuden) zur Warmwasserbereitung dienenden Anlagen eines Gebäudes wird eine Anlagenaufwandszahl e P errechnet, aus der die energetische Effizienz der Anlagentechnik erkennbar wird. Es wird weiterhin ein vereinfachtes Nachweisverfahren für Wohngebäude geben. Das bisherige Bauteilverfahren wird jedoch von einem einfachen Bilanzverfahren abgelöst, das zum Jahres Primärenergiebedarf führt. Das Rechenverfahren für den Nachweis ist weitgehend auf neu konzipierte Berechnungsnormen ausgelagert. Für den Baubestand bleibt es im Grundsatz beim bisherigen Prinzip der bedingten Nachrüstungsanforderungen mit aktualisierten Grenzwerten für die Wärmedurchgangskoeffizienten. Einige wenige neue Tatbestände für echte Nachrüstungsanforderungen wurden aufgenommen. Verschärfungen der Anforderungen Die Hauptzielgröße der EnEV ist der zulässige Jahres-Primärenergiebedarf je m² beheizte Fläche, welcher unter anderem durch die Reduzierung von Lüftungs-, Rohrleitungs- und Anlagenverlusten sowie Erhöhung des Dämmstandards zu erreichen sein soll [ENEV 3(1)]. Da man nicht allein durch die Verbesserung der Wohnraumdämmung diese neue Vorgabe erfüllen kann, hat man jetzt erstmals die Lüftungsverluste, welche bis zu 50 Prozent der Gesamtverluste ausmachen, detaillierter berücksichtigt. In der WSVO erfolgte dies bis jetzt nur pauschal, bzw. bei Einsatz einer mechanischen Lüftungsanlage. Der BWP sieht generell bei den Verlusten aus der Anlagentechnik ein Einsparpotential von mindestens 10 Prozent durch Verbesserung der Kessel, Rohrleitungsdämmung, des Bedarfs nach elektrischer Hilfsenergie sowie Reduktion der Trägheit der Regelungseinrichtungen [BWP 2002, S.11]. Erst durch die primärenergetische Betrach-

26 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 14 tungsweise sind diese Verlustquellen durch die EnEV zu Einsparpotentialen geworden. Speziell [ENEV 9], mit der darin geforderten Dämmung von Rohrleitungen in unbeheizten Räumen und nicht begehbaren, aber zugänglichen Geschossdecken bis zum , stellt ein Herangehen an bisher nicht genutzte Einsparungspotentiale dar. Somit müssen ältere Heizkessel (Einbau vor 1978) jetzt in den nächsten Jahren gezwungenermaßen ausgetauscht werden. Durch den Einbau neuer Kessel oder anderer Heizsysteme kann der Energieverbrauch um durchschnittlich 20 Prozent reduziert werden [HEGNER 2003]. Weiterhin kommt es zu einer Verschärfung der energetischen Anforderungen bei den Außenbauteilen, die erneuert, ersetzt oder erstmalig eingebaut werden. Die zu erfüllenden Kennwerte der EnEV sind in Tabelle 2-1 den Anforderungen der WSVO in vereinfachter Form gegenübergestellt. Tabelle 2-1 Maximale Wärmedurchgangskoeffizienten nach [ENEV ANHANG 3 TABELLE 1] und [WSVO ANLAGE 3 TABELLE1] Wohnraum mit normalen Innentemperaturen EnEV 2002 WSVO 1995 max. Wärmedurchgangskoeffizient k max in W/(m 2. K) Außenwände 0,45 0,50 Außenwände nach Erneuerungsmaßnahmen 0,35 0,40 Außenliegende Fenster 1,7 1,8 Dachdecken und schrägen sowie 0,30 Innendecken unter nicht ausgebauten Dachräumen 0,25 (Flachdächer) 0,30 Kellerdecken, Decken u. Wände gegen unbeheizte Räume und Erdreich 0,40 (bei Verschalung oder Dämmung auf Kaltseite); sonst 0,50 0,50 Die Anforderungen an die Heizungsanlagen orientieren sich an den entsprechenden Vorschriften der Verordnung von 1998 (HeizAnlVO), wobei der Grenzwert des Einsatzes von Umwälzpumpen auf 25 kw reduziert und somit verschärft wurde. Überdies wird der Einsatz von Standardheizkesseln in Neubauten durch eine Restriktion in [ENEV 11] erschwert. Im Altbau dürfen gemäß [ENEV 11(2)] nur noch Niedertemperaturkessel oder Brennwertkessel eingebaut werden, sofern der bisherige Primärenergieverbrauch 40 Prozent über dem zulässigen Wert der EnEV liegt. Dies trifft auf alle Gebäude zu, die vor der WSVO erbaut worden sind [BUDERUS 2002, S.33].

27 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 15 Neu im Vergleich zur WSVO ist die Anwendung der [DIN ]. Diese gibt die Regeln zur Berechnung und Bewertung der Anlagentechnik vor. Einen Kernpunkt bildet dabei die Ermittlung der Anlagenaufwandszahl e P. Hierfür werden drei mögliche Verfahren zur Kalkulation gegeben. - Diagrammverfahren - Tabellenverfahren - Detailliertes Verfahren Als einen anderen zentralen Punkt legt diese Norm die entsprechenden Primärenergiefaktoren f P für die fossilen Brennstoffe fest. Dabei wird dem Öl sowie dem Gas ein Primärenergiefaktor von 1,1 zugewiesen. Der verwendete Strom in einer Elektrospeicherheizung hat einen viel höheren Wert von 3,0. Dies impliziert, dass mit baulichem Extraaufwand die primärenergetische Ineffizienz dieser Heizsysteme nicht kompensiert werden kann. Um den Herstellern und Verbrauchern dieser Technologie Zeit für Veränderungen zu lassen, wurde eine Übergangslösung in die EnEV eingebracht. Diese besagt, dass bis Februar 2010 der elektrische Strom der bestehenden Elektrospeicherheizungen, sofern sie 80 Prozent der Heizleistung des Gebäudes erbringen, mit einem Primärenergiefaktor von 2,0 bewertet werden darf. Dies gilt gleichzeitig für etwaig installierte dezentrale elektrische Warmwassererzeuger [ENEV ANLAGE 1 NR ]. Veränderungen ergaben sich auch bei den Werten, die zur Kalkulation der solaren Gewinne herangezogen werden (vgl. [WSVO ANLAGE 1 NR ] und [ENEV AN- HANG 1 TABELLE 2]). Auffällig dabei ist, dass die Werte für das Strahlungsangebot stark verringert wurden. Durch eine gleichzeitige Erhöhung des mittleren Nutzungsgrades in der Formel 2-2 von 0,46 auf 0,567 ist eine Beurteilung der Veränderung der solaren Gewinne jedoch nur gebäudespezifisch möglich. Q = 0,46 I j g A S Formel 2-2 i F, j,i Abbildung 2.5 gibt einen Vergleich der Energieflussbilder einer Gebäudeheizung nach WSVO (a) und nach EnEV (b) wieder. Bei beiden werden die benötigte Hilfsenergie und die Energie zur Trinkwassererwärmung noch nicht berücksichtigt. Auffällig dabei ist die Änderung des Bezugrahmens der einzelnen Verordnungen. Die WSVO beschränkt den Heizwärmebedarf, wobei die EnEV viel weiter in der Versorgungskette zurückgreift: auf den Primärenergiebedarf. Änderungen werden auch bei der Bewertung von Wärmegewinnen aus Lüftungsanlagen mit Wärmetauschern deutlich. Bei der WSVO konnten nur 20 Prozent pauschal der Lüftungsverluste als Gewinn wieder angesetzt werden (vgl. [WSVO ANLAGE 1 NR ])

28 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 16 a) q s q i WRG Heizwärmebedarf q h Hauptanforderung der WSVO (normierte Randbedingungen nach DIN ) q L q L Heizenergiebedarf q bzw. Endenergiebedarf q E Systemgrenze = Gebäudehülle q V q T q, qe Primärenergiebedarf q PE Hauptanforderung der EnEV b) WRG Wärmepumpen, Solaranlagen, h(q s+q i) q L q V q L q T q r q, q E q P Übergabe im Raum q ce q d q s q g Verteilung Speicherung Erzeugung Primärenergiefaktor f p Abbildung 2.5 aufbauend auf [Oschatz 2001, S.108]: Energieflussbild einer Gebäudeheizung (ohne Hilfsenergie und Trinkwassererwärmung) nach WSVO und EnEV [DIN ] EnEV und WSVO unterscheiden sich außerdem bei den Vorschriften zu Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen. In beiden Fällen wird der Transmissionswärmeverlust als einzige Bezugsgröße festgelegt. Bei der neueren Verordnung wird der zulässige Verlust jedoch nicht als maximaler Jahres-Transmissionswärmeverlust Q T (bezogen auf das Bauwerksvolumen), sondern als maximaler spezifischer Transmissionswärmeverlust H T (bezogen auf die Umfassungsfläche) angegeben [ENEV ANHANG 1 TABELLE 1], [WSVO ANLAGE 2.1 TABELLE 1]. Erstmals wird in der EnEV der Einfluss von Wärmebrücken berücksichtigt [ENEV 6.2]. Hierbei wird insbesondere die Vermeidung von Wärmebrücken beabsichtigt. Sollten dennoch entsprechende Einflüsse vorhanden sein, müssen diese im Transmissionswärmeverlust, durch eine Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten nach [ENEV ANHANG 1 NR. 2.5] berücksichtigt werden.

29 2 Vorbetrachtung zur Energiegesetzgebung und Energiepolitik 17 Für die Erhöhung stehen drei Alternativen zur Auswahl: 1. Pauschaler, aber relativ hoher Zuschlagssatz auf den Wärmedurchgangskoeffizienten, 2. Beaufschlagung mit einem reduzierten Satz bei Anwendung von Standarddetails des Beiblatts zur [DIN 4108], 3. Die exakte und somit sehr aufwendige Berechnung der Wärmebrückeneinflüsse. Mit dieser Berücksichtigung in der EnEV ist ein beträchtlicher Anreiz zur Reduzierung und Vermeidung von Wärmebrücken geschaffen worden. Die Dichtheitsanforderungen unterscheiden sich zur WSVO dahin gehend, dass man sich auf die neue [DIN EN ] bezieht. Ein Dichtheitsnachweis wird praktisch bei allen Gebäuden mit lüftungstechnischen Anlagen verlangt, nur bei der Fensterlüftung bleibt es freiwillig. Als einen Bonus für Wohnrauminhaber mit Fensterlüftung, die freiwillig einen Blower-Door-Test durchführen, wird die Absenkung der kalkulatorischen Luftwechselrate um 0,1 h -1 angeboten. Ohne diesen Test wird der Wert auf 0,7 h -1 festgesetzt. Durch den Einfluss der Luftwechselrate auf den Energiebedarf ergeben sich so Vorteile bezüglich der energetischen Bewertung des Gebäudes. Nach einer Schätzung mit Daten des Fachverbandes Luftdichtheit im Bauwesen, wurden im Jahr Messungen durchgeführt [BRÜCK 2003, TEIL 2/5, S.3]. Dies entspricht nur 9 Prozent der Neubauten im Jahr Es wird jedoch angenommen, dass im Jahr 2002 die Anzahl der Luftdichtheitsprüfungen, aufgrund der EnEV, stark gestiegen sein werden. Vereinfachungen / Erleichterungen Ein Vorteil ist der starke Bezug auf technische Regeln und Normen, wodurch die EnEV selbst weniger technische Detailvorschriften enthält. Gleichzeitig wird dadurch gewährleistet, dass sich der Verordnungstext sich immer auf den aktuellen Stand der Technik bezieht. Durch den Ersatz der Heizungsanlagenverordnung durch die EnEV wurden auch die damit verbundenen starren Regeln, wie Anforderungen an die Ausführung der Anlagentechnik einschließlich Regelsysteme, Pumpen und Wärmeverteilung außer Kraft gesetzt. Die Anforderungen galten gleichermaßen für weniger effiziente wie für hocheffiziente Systeme. Es war kein Nachweis nach der Effizienz gefordert. Durch die Erfassung des Energiebedarfes der Anlagentechnik mit Hilfe einer einzigen primärenergetischen Anlagenaufwandszahl e P [DIN ] konnten die starren Anforderungen

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