Wege zu einem klimaneutralen Wohngebäudebestand bis zum Jahr 2050

Transkript

1 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Wege zu einem klimaneutralen Wohngebäudebestand bis zum Jahr 2050 Dr. P. Markewitz, Dr. P. Hansen Institut für Energie- und Klimaforschung Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE) Forschungszentrum Jülich GmbH 7. Master Class Course Renewable Energy 2012 Berlin, 5. Dezember 2012

2 Gliederung Wege zu einem klimaneutralen Wohngebäudebestand bis zum Jahr 2050 Ausgangslage Szenarien: Definition und Basisinfos Ergebnisse Fazit

3 Ausgangslage (1) CO 2 Emissionen 2011 Weltweit Mio. t 100% Änderung 2011/2010: Mio t USA Mio. t 17,7% China Mio. t 26,1% Änderung 2011/2010: Mio t EU Mio. t 1) 11,3% Deutschland 819 Mio. t 2,4% Änderung 2011/2010: - 24 Mio t davon Umwandlung 42,6% Haushalte 12,4% Verkehr 18,7% Industrie 2) 20,9% GHD 5,4% ca. 100 Mio. t Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser 1) Zahlen ) inkl. prozessbedingte Emissionen Quelle: Welt, USA, China: EU-27, D: Ziesing 2011/2012 (Energiewirtschaftliche Tagesfragen Heft 9 (2011) Heft 4 (2012)

4 Ausgangslage (2) Anwendungsbilanz für den Haushaltssektor (2009) (PJ) Mech. Energie Raumwärme Warmwasser Prozesswärme Prozesskälte Beleuchtung IuK Summe Strom Erdgas Heizöl Fernwärme Holz Kohle Solar Wärmepumpe Summe % Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen,

5 Gebäude und Energiekonzept der Bundesregierung Auszug aus dem Energiekonzept der Bundesregierung vom Entwicklungspfad bei der Minderung der Treibhausgasemission bis 2050: minus 55% bis 2030, minus 70% bis 2040, minus 80% bis 95% bis Gebäudebestandes langfristig mit dem Ziel zu senken, bis 2050 nahezu einen klimaneutralen Gebäudebestand zu haben. Klimaneutral heißt, dass die Gebäude nur noch einen sehr geringen Energiebedarf aufweisen und der verbleibende Energiebedarf überwiegend durch erneuerbare Energien gedeckt wird. Dafür ist die Verdopplung der energetischen Sanierungsrate von jährlich etwa 1% auf 2% erforderlich. Bis 2020 wollen wir eine Reduzierung des Wärmebedarfs um 20 % erreichen. Darüber hinaus streben wir bis 2050 eine Minderung des Primärenergiebedarfs in der Größenordnung von 80 % an. Quelle:

6 Gebäudebestand in Deutschland EFH 60 % MFH Gebäudealter Vor und während der Weltkriege Nachkriegsjahre Wiederaufbau Wärmeschutzverordnung EnEV 40 % Quelle: IWU 2007, Krause % 26 % 19 % 17 %

7 Deutschland - Wohnflächenbestand 2011 Gebäudebestand: 18,2 Mio. und 3,446 Mrd. m 2 Quellen: StBA 2012, IWU 2011 und eigene Berechnungen

8 Beispiel: Eingesetzte Heizkessel am > 25 Jahre Quelle: Hansen et al. 2011

9 Aufgabenstellung Einfluss moderner Gastechnologien in der häuslichen Energieversorgung auf Effizienz und Umwelt Fokus: Gebäudesektor (private Haushalte), Zeitraum Analyseschwerpunkte: - Möglichkeiten der CO 2 -Minderung unter besonderer Berücksichtigung der Bestandsdynamik (Gebäude, Heizungsanlagen) - Gebäudeeffizienz und Erdgaseinsatz - Einsatz von Erneuerbaren Gasen, Rolle von Mikro-KWK - Kosten Partner: DBI-GTI Freiberg, Engler-Bunte Institut, Gas- und Wärme-Institut Essen, Forschungszentrum Jülich (IEK-STE) Auftraggeber: DVGW

10 Haushalte in Deutschland - Szenarienannahmen Wohnbevölkerung (Mio.) 81,8 79,9 69,4 Privathaushalte (Mio.) 40,2 40, Pers. 2 Pers. 3 Pers. 4 Pers. > 5 Pers ,7 5,1 3,9 1,4 16,3 14,6 4,8 3,5 1,3 16,6 15,2 2,7 2,2 0,5 Personen je Haushalt 2,04 1,98 1,87 Wohnfläche in (Mrd. m 2 ) 3,48 3,68 3,87 Neubauwohnfläche (Mrd. m 2 ) 0,31 1,03 Bestandswohnfläche (Mrd. m 2 ) 3,37 2,84 Wohnfläche je Haushalt (m 2 ) 86,6 91,2 104 Wohnfläche je Person (m 2 ) 42,5 46,1 55,7 Quelle: Krause et al. 2012

11 Szenariendefinition

12 Entwicklung der Gaszusammensetzungen in den Szenarien (bezogen auf Volumen) Anteil 1) Erneuerbarer Gase am Gasgemisch im Jahr 2050 Trend: 6,0% Energiekonzept: 30,3% Innovationsoffensive: 55,8% 1) Volumen

13 Entwicklung der spezifischen CO 2 -Emissionen der Gasgemische Bezugsbasis: Brennwert des Gasgemisches H S Direkte Emissionen in Wohngebäuden Integration von Bioerdgas, Synthetisches Erdgas und Wind Wasserstoff Methan

14 Verbraucherendpreise für Gas (private Haushalte) + 53% + 23% Preisbasis 2008 Bezogen auf Heizwert H s Inkl. Steuern und Abgaben Erdgaspreise nach EWI/GWS/Prognos 2010

15 Endenergiebedarf für die Raumwärme- und Warmwassererzeugung Heizöl verliert in allen Szenarien stark an Bedeutung Starke Zunahme der Erneuerbaren Energieeinsparung ist im Szenario Energiekonzept am größten

16 Entwicklung der CO 2 -Emissionen im Wohngebäudebereich (ohne KWK Gutschrift) - 60% -86% -88% Klimaneutraler Gebäudebestand wird im Szenario Trend nicht erreicht

17 Exkurs KWK: Gekoppelte Erzeugung von Kraft (Strom) und Wärme 41% Gesamtverlust 40% Verlust 1% Verlust 117% Brennstoff 73% 44%

18 Einfluss der KWK Gutschrift auf die CO 2 -Emissionen für das Jahr 2050 Mio. t Mix Energieszenarien Referenzszenario Erdgas GuD Kraftwerk Steinkohle Kraftwerk 10 5 KWK Gutschrift Emission (Saldo) 0 5 Energiekonzept Innovationsoffensive Szenario Innovationsoffensive Stromerzeugung aus Mikro-KWK in 2050: 25 TWh (zum Vergleich: Heutige gesamte KWK Verstromung: 90 TWh)

19 Kumulierte Kostenänderungen gegenüber dem Szenario Trend für den Zeitraum 2010 bis 2050 Energiekonzept Innovationsoffensive

20 Kumulierte Investitionen für wärmedämmseitige Maßnahmen im Bestand, Zeitraum 2010 bis 2050) Mrd. Trend Energiekonzept Innovationsoffensive Dach 40,7 97,4 52,4 Fassade 41,9 103,3 54,0 Keller 5,6 11,2 7,2 Fenster 5,6 67,3 7,3 Summe 93,8 279,2 120,9 Differenzkosten gegenüber Trend Dach 56,7 11,7 Fassade 61,4 12 Keller 5,6 1,6 Fenster 61,7 1,6 Summe 185,4 27,0 In 2050: 97 kwh/m 2 a 55 kwh/m 2 a 71 kwh/m 2 a Zum Vergleich: Heutiger Wert Durchschnittswert (alle Wohngebäude) liegt bei 168 kwh/m 2 a

21 Kostenanteile in den jeweiligen Szenarien kumulierte Werte im Zeitraum Trend Energiekonzept Innovationsoffensive Gas absolut absolut zu Trend absolut zu Trend Investitionen in Mrd. 450,9 638,8 187,9 550,5 99,7 für Heizungen im Bestand 275,0 275,0 wie Trend 344,3 69,3 für Heizungen im Neubau 36,8 36,8 wie Trend 40,2 3,4 für Wärmedämmungen im Bestand 93,9 279,2 185,3 120,8 27,0 für Wärmedämmungen im Neubau 45,2 47,8 2,6 45,2 wie Trend Energiekosten in Mrd. 905,2 791,3-113,8 850,3-54,9 Erlöse aus KWK-Strom-Gutschrift in Mrd. 10,2 8,8-1,4 35,6 25,4 Nettomehrkosten in Mrd , ,4 75, ,3 19,4 CO 2 -Emissionen (mit KWK-Gutschrift geg. CO 2 - Emissionen des erwarteten Kraftwerksmix) in Mio.tCO , ,1-631, ,4-641,5 Spezifische Vermeidungskosten /t CO

22 Fazit Ziel der Bundesregierung von 80% der CO 2 -Emissionen bis 2050 geg.1990 werden in den Szenarien Energiekonzept und der Innovationsoffensive Gas erreicht ( klimaneutraler Gebäudebestand ) Beide Szenarien (Energiekonzept, Innovationsoffensive) sind sehr ambitioniert, Umsetzung erfordert adäquate Rahmenbedingungen Deutliche Kostenvorteile für die Innovationsoffensive Gas gegenüber Energiekonzept bei gleichem Emissionsniveau im Jahr 2050 Vermehrter Einsatz von Mikro-KWK-Anlagen führt im Szenario Innovationsoffensive Gas zu einer signifikanten Stromerzeugung (2050: 25 TWh) Wichtiges Element in allen Szenarien ist die Sanierungsrate und die Effizienz der Sanierungen Kostenoptimum durch geeignete Gewichtung aller Maßnahmen

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Studie steht kostenlos als Download zur Verfügung: