Leitfaden Energienutzungsplan

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1 L Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern Leitfaden Energienutzungsplan Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse E B E N S M I N I S T E R I U M B A Y E R N E. D

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3 Leitfaden Energienutzungsplan Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse

4 Impressum Herausgeber: fachliche und finanzielle Beteiligung: Verfasser: Gestaltung: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUG) Rosenkavalierplatz München poststelle@stmug.bayern.de Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (StMWIVT) Prinzregentenstraße München poststelle@stmwivt.bayern.de Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern (OBB) Franz-Josef-Strauß-Ring München poststelle@stmi-obb.bayern.de Landkreis München vertreten durch das Landratsamt München Mariahilfplatz München poststelle@lra-m.bayern.de Technische Universität München Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik Technische Universität München Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik Stand: 09. August 2010 StMUG, StMWIVT, OBB, alle Rechte vorbehalten Diese Druckschrift wird kostenlos im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit der Bayerischen Staatsregierung herausgegeben. Sie darf weder von den Parteien noch von Wahlwerbern oder Wahlhelfern im Zeitraum von fünf Monaten vor einer Wahl zum Zweck der Wahlwerbung verwendet werden. Dies gilt für Landtags-, Bundestags-, Kommunalund Europawahlen. Missbräuchlich ist während dieser Zeit insbesondere die Verteilung auf Wahlveranstaltungen, an Informationsständen der Parteien sowie das Einlegen, Aufdrucken und Aufkleben parteipolitischer Informa tionen oder Werbemittel. Untersagt ist gleichfalls die Weitergabe an Dritte zum Zweck der Wahlwerbung. Auch ohne zeitlichen Bezug zu einer bevorstehenden Wahl darf die Druckschrift nicht in einer Weise verwendet werden, die als Parteinahme der Staatsregierung zugunsten einzelner politischer Gruppen verstanden werden könnte. Den Parteien ist es gestattet, die Druckschrift zur Unterrichtung ihrer eigenen Mitglieder zu verwenden. Bei publizistischer Verwertung auch von Teilen Angabe der Quelle und Übersendung eines Belegexemplars erbeten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte sind vorbehalten. Die Broschüre wird kostenlos abgegeben, jede entgeltliche Weitergabe ist untersagt. Diese Broschüre wurde mit großer Sorgfalt zusammen gestellt. Eine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit kann dennoch nicht übernommen werden. Für die Inhalte fremder Internetangebote sind wir nicht verantwortlich. BAYERN DIREKT ist Ihr direkter Draht zur Bayerischen Staatsregierung. Unter Tel oder per unter direkt@bayern.de erhalten Sie Informationsmaterial und Broschüren, Auskunft zu aktuellen Themen und Internetquellen sowie Hinweise zu Behörden, zuständigen Stellen und Ansprechpartnern bei der Bayerischen Staatsregierung. Tel

5 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Erste Schritte Arbeitsgrundlagen Analyse der Gemeindestruktur - Bearbeitungsraster Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Schnelleinstieg Allgemeines Wärme Begriffe Methodenübersicht Siedlungsbezogene Wärmebedarfsermittlung Gebäudebezogene Wärmebedarfsermittlung Datenquellen zur gebäudebezogenen Wärmebedarfsermittlung Temperaturniveaus und Leistung Strom Energieinfrastruktur Energiepotenziale Solarenergie Biomasse Oberflächennahe Geothermie Tiefengeothermie Abwärme Abwasser Wind Wasser Teil II: Konzeptentwicklung (folgt noch) 5 Teil III: Umsetzung (folgt noch) Glossar Abkürzungsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Einheiten Quellen- und Literaturverzeichnis Abbildungs-, Tabellen- und Flussdiagrammverzeichnis Anhang Anhang 1: Verfahrensbeschreibung Datenschutz Anhang 2: Abschläge Sanierung Anhang 3: Energieinhalte von Energieträgern, Umrechnungsfaktoren und Einheitenvorsätze Anhang 4: Laufzettel Vor-Ort-Begehung (Muster) Anhang 5: Fragebogen Bürgerumfrage (Muster) Anhang 6: Text zur Bürgerinformation im Vorfeld von Datenerhebungsmaßnahmen (Muster) Anhang 7: Fragebogen Industriebefragung (Muster) Anhang 8: Motivationsschreiben im Vorfeld einer gezielten Befragung von Betrieben Anhang 9: Strahlungszonen in Bayern Anhang 10: Datenstruktur Anhang 11: Methodik zur Klassifikation und Darstellung von Abwärmepotenzialen... 82

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7 1 Einführung Was ist ein Energienutzungsplan? Ein Energienutzungsplan (ENP) ist ein informelles Planungsinstrument für Gemeinden zum Thema Energie. Vergleichbar mit dem Flächennutzungsplan (FNP) in der räumlichen Planung zeigt der Energienutzungsplan ganzheitliche Konzepte und Planungsziele auf. Basis dafür bildet eine hinreichend genaue Analyse des Ist-Zustandes mit einem groben Aus blick auf absehbare oder zu erwartende Entwicklung en. Darauf aufbauend werden mit einem Energienutzungsplan die Ziele der Gemeinde hinsichtlich Energieeinsparung, Energieeffizienz und einer regenerativen, nachhaltigen Energieversorgung festgelegt und passende Umsetzungsstrategien dafür definiert. Dementsprechend gliedert sich die Erstellung eines kommunalen Energienutzungs plans in folgende drei Hauptphasen (siehe Flussdiagramm 1.1): - Bestands- und Potenzialanalyse - Konzeptentwicklung - Umsetzung Der räumliche Bezug ist dabei sowohl für die Bestands- und Potenzialanalyse, als auch für die darauf aufbauende Konzeptentwicklung von großer Bedeutung. Nur wenn man weiß, wie Energiebedarf, Energieinfrastruktur und Energiepotenziale sowie mögliche Einsparungen räumlich verknüpft sind, können optimale Lösungen für eine umweltverträgliche und kostengünstige Energieversorgung einer Gemeinde gefunden werden. Warum ein Energienutzungsplan? Der fortschreitende Klimawandel, die Endlichkeit fossiler Energieträger und steigende Energiekosten erfordern in allen Lebensbereichen eine grundlegende Veränderung im Umgang mit Energie. Auch auf kommunaler Ebene sind neue Ansätze und Anstrengungen zum schnellen Vollzug der Energiewende notwendig. Fragen der Energieversorgung und der Umweltverträglichkeit werden mehr und mehr zum entscheidenden Standortfaktor, nicht nur für Unternehmer, sondern auch für Privatleute. Die Bürger erwarten von ihrer Gemeinde heutzutage eine zeitgemäße und zukunftsweisende Energie- und Klimapolitik. Bisher wurden auf kommunaler Ebene vielfach unabhängige Einzelmaßnahmen ohne eine übergeordnete Gesamtkoordination umgesetzt. Dies führte oft dazu, dass Energiepotenziale nicht effizient genutzt werden, wie z. B. bei Biogas- oder Tiefengeothermieanlagen zur reinen Stromerzeugung ohne sinnvolle Wärmekonzepte. Anstelle von Investitionen einzelner Hausbesitzer in neue Heizungsanlagen sind gemeinschaftliche Versorgungskonzepte in vielen Fällen sinnvoller. Dafür müssen jedoch rechtzeitig konkrete Rahmenplanungen seitens einer Gemeinde vorliegen. Darüber hinaus kann der einzelne Gebäudeeigentümer aus den Darstellungen des Energie - nutzungsplans Schlussfolgerungen zu sinnvollen Maßnahmen in seinem Wohngebiet ziehen. Der Energienutzungsplan bringt damit auch den einzelnen Hauseigentümern Vorteile, indem er ihnen z. B. die Grundlagen für Entscheidungen über energieeinsparende Renovierungsmaßnahmen vermittelt oder alternative Energieversorgungskonzepte aufzeigt. Ein Energienutzungsplan schafft solch ein übergreifendes Gesamtkonzept für die energetische Entwicklung einer Gemeinde. Die jeweils besten Möglichkeiten hinsichtlich Energieeinsparung, Effizienzsteigerung und einer Umstellung auf regenerative Energieträger können so optimal aufeinander abgestimmt werden. Was kann ein Energienutzungsplan leisten? Ein Energienutzungsplan gibt zunächst einen detaillierten Überblick zum Energieverbrauch/-bedarf (Wärme und Strom), zur Energieinfrastruktur und zu den regenerativen Energiepotenzialen vor Ort. Der Energieverbrauch kann grundsätzlich nach vier Sektoren unterschieden werden: 5

8 1 Einführung - Haushalte - Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD) - Industrie - Verkehr Innerhalb eines Energienutzungsplans werden nur die ersten drei dieser Sektoren betrachtet, wobei der dort vorhandene Wärmeverbrauch direkt den Gebäuden zugeordnet werden kann. Der Verkehr als vierter Sektor wird nicht berücksichtigt, da die darin auftretenden Energieströme sehr weiträumig verflochten und nur schwer zu verorten sind. Auf der Bestands- und Potenzialanalyse basierende Konzepte geben sodann den Rahmen für detaillierte Planungen und die Umsetzung einzelner energetischer Maßnahmen vor. Die konkrete Ausführungsplanung von Anlagen oder Wärmenetzen ist nicht Bestandteil des Energienutzungsplans. Wer kann einen Energienutzungsplan erstellen? Generell werden bei der Erstellung eines Energienutzungsplans Fachkenntnisse in den Bereichen Energie, Umwelt, Städtebau, Bauleitplanung, Architektur, Bauphysik und Versorgungstechnik benötigt. Gemeinden können einen Energienutzungsplan selbst aufstellen, sofern sie über entsprechend ausgebildete Mitarbeiter und die notwendigen personellen Kapazitäten verfügen. In der Regel wird jedoch die Unterstützung von Ingenieur- oder Planungsbüros erforderlich sein, die die oben beschriebenen Kompetenzen bündeln. Für die Beauftragung solcher Fachplaner und eine erfolgreiche Zusammenarbeit und Kommunikation mit diesen sollte innerhalb der Gemeindeverwaltung ein konkreter Ansprechpartner vorhanden sein bzw. ein spezielles Steuerungsteam eingerichtet werden. Was leistet der vorliegende Leitfaden? Der Leitfaden stellt die Vorgehensweise bei der Erstellung eines Energienutzungsplans zusammenfassend dar. Die dafür zugrunde liegenden Prinzipien wurden im Rahmen des Forschungsprojekts Kommunaler Klimaschutz - zukunftsfähige Energiekonzepte am Beispiel des Landkreises München anhand von sechs Kommunen angewendet und überprüft. Mit ihrem Spektrum vom städtischen zum ländlichen Kontext bildeten diese Gemeinden einen für ganz Bayern repräsentativen Untersuchungsraum. Der Leitfaden richtet sich sowohl an Entscheidungsträger und Mitarbeiter in Gemeinden als auch an Ingenieur- und Planungsbüros. Somit bildet er einerseits eine grundlegende Ein führung zum Thema, andererseits auch eine konkrete Anleitung für die Erstellung eines Energienut- Energienutzungsplan Erste Schritte Bestands- und Potenzialanalyse Konzeptentwicklung Umsetzung - Arbeitsgrundlagen - Gemeindestruktur - Energiebedarf - Energieinfrastruktur - Energiepotenziale - Energieeinsparung - Effizienzsteigerung - Energieversorgung - Bürgerbeteiligung - kommunale Instrumente Leitfaden Teil I Leitfaden Teil II Leitfaden Teil III Flussdiagramm 1.1: Phasen bei der Erstellung eines Energienutzungsplans 6

9 1 Einführung zungsplans. Im Hinblick auf die Vielfältigkeit des Themas können jedoch nicht alle einzelnen zur Erstellung eines Energienutzungsplans notwendigen Grundlagen und Fragestellungen detailliert beschrieben werden. Deshalb wird im Text bei Bedarf auf weiterführende Referenzen mit näheren Informationen zu den einzelnen Themen und Schritten verwiesen. Infobox 1.1: Datenschutz Nach Art. 83 der Bayerischen Verfassung gehört die Versorgung der Bevölkerung mit Energie zu den Aufgaben einer Gemeinde. Ein Energienutzungsplan bildet die Grundlage für eine zukunftsfähige, umweltfreundliche und sichere Energieversorgung und stellt daher einen Nutzen und Mehrwert für jeden einzelnen Bürger einer Gemeinde her. Die Erstellung eines Energienutzungsplans setzt zum Teil die Erhebung und Verwendung von gebäude scharfen Daten voraus. Diese sind in der Regel zumindest mittelbar auf bestimmte Personen (Eigentümer, Mieter, etc.) beziehbar, so dass aufgrund dieses Personenbezuges das Bayerische Datenschutzgesetz (BayDSG) einschlägig ist. Personenbezogene Daten sind gemäß Art. 4 Abs. 1 BayDSG Einzelangaben über persönliche oder sachliche Verhältnisse bestimmter oder bestimmbarer natürlicher Personen (Betroffene). Bei der Erstellung und späteren Arbeit mit einem Energienutzungsplan sind die Vorgaben des BayDSG damit zu beachten. In Anhang 1 findet sich eine beispielhafte datenschutzrechtliche Verfahrensbeschreibung. Letztlich handelt es sich bei den personenbezogenen Daten ausschließlich um Informationen zu den Gebäuden der jeweiligen Bewohner bzw. Besitzer und nicht etwa um Informationen zu den Personen selbst. Zu beachten ist jedoch, dass auch Flurstücknummern personenbezogene Daten sind, weil hier über das Liegenschaftskataster und das Grundbuch der Grundstückseigentümer bestimmbar ist. Die zur Erstellung eines Energienutzungsplans erforderlichen personenbezogenen Daten dürfen erhoben werden, müssen jedoch zusammengefasst und anonymisiert, also nicht mehr personenbezogen, dargestellt bzw. veröffentlicht werden. Außerdem unterliegen die bei der Erstellung des Energienutzungsplans erhobenen Daten der strengen Zweckbindung des Datenschutzrechts. Als Hilfestellung werden die im Rahmen dieses Leitfadens beschriebenen Methoden und die dafür zugrundliegenden Datenquellen hinsichtlich des Datenschutzes jeweils kurz kategorisiert. Veranschaulicht wird dies durch folgende Skala: DS DS DS Daten, deren Verwendung für den Energienutzungsplan regelmäßig zulässig ist, z. B. öffentlich zugängliche Daten Daten, deren Verwendung für den Energienutzungsplan unter bestimmten rechtlichen Voraussetzungen (insbesondere des Art. 17 Abs. 2 BayDSG) zulässig ist oder die im Einzelfall unter Einbindung des behördlichen Datenschutzbeauftragten der Gemeinde zu prüfen sind Daten, deren Verwendung für den Energienutzungsplan nur mit ausdrücklicher Einwilligung der Betroffenen zulässig ist Im Fall einer Unterbeauftragung von Ingenieurbüros für die Erstellung eines Energienutzungsplanes sind weitere datenschutzrechtliche Aspekte relevant. Hilfestellung für eine entsprechende vertragliche Formulierung bietet das Muster unter folgendem Link: 7

10 2 Erste Schritte 2.1 Arbeitsgrundlagen Für die Erstellung eines Energienutzungsplans gibt es verschiedene erforderliche Grundlagen bzw. für die Bearbeitung allgemein zu berücksichtigende Grundsätze. Dies betrifft zu einem großen Teil die Frage der Datenverarbeitung, aber auch die Beschaffung verschiedener Basisdaten. Raumbezogene Datenverarbeitung Eines der wichtigsten Grundprinzipien bei der Erstellung eines Energienutzungsplans beruht auf der Verortung von Daten. Das bedeutet, dass Gebäude bzw. Flächen auf einer Karte mit verschiedenen Werten oder Parametern hinterlegt werden, z. B. mit dem bestehenden Energie- ID Straße Blumenstr. Hausnr Lilienstr. 1 7 Blumenstr. Blumenstr. Blumenstr. Blumenstr. Lilienstr. 2 Verbrauch [kwh/a] Abb. 2.1: Raumbezogene Daten Die Darstellung dient nur dem Verständnis und basiert aus Gründen des Datenschutzes auf fiktiven Werten. verbrauch. Insofern ist für die Bearbeitung immer eine Karten- oder Plangrundlage mit verknüpften Datensätzen erforderlich (siehe Abb. 2.1). Die Arbeit mit einem Geoinformationssystem (GIS) bildet hierfür eine optimale Lösung, da es eine Datenbank und die zur Bearbeitung und graphischen Darstellung von Daten erforderlichen Werkzeuge vereint. Eine Vorgehensweise mittels Kartenmaterial (digital oder analog) und einer separaten Datenverwaltung ist aufgrund des geringeren Automatisierungspotenzials nur für sehr kleine Gemeinden denkbar. Datengrundlagen Als Grundlage für die Erstellung eines Energienutzungsplans sind in einem ersten Schritt verschiedene allgemeine Karten, Pläne und Daten zusammenzustellen bzw. einzuholen. Diese sind in unten stehender Checkliste zusammengefasst. Die meisten dieser Informationen liegen in einer Gemeinde selbst vor bzw. können dort oder von dieser angefordert werden. Gegebenenfalls müssen bestimmte Daten auch auf Landkreis- oder Landesebene eingeholt werden. Checkliste Datengrundlagen Digitale Flurkarte (DFK) DS Sie bildet die Kartengrundlage für die Erstellung eines Energienutzungsplans, sowohl zur Verortung der Eingangsdaten und der Ergebnisse aus der Bestands- und Potenzialanalyse als auch für die Darstellung der entwickelten Konzepte. Für die Zuordnung müssen in der Ausgangsdatei Straßennamen und Hausnummern enthalten sein. Mögliche Bezugsquelle für Bayern: Landesamt für Vermessung und Geoinformation (LVG). Luftbilder DS Luftbilder (Orthofotos, Schrägaufnahmen, 3-D) bilden eine wertvolle Ergänzung zur digitalen Flurkarte. Mögliche Internetquellen: BayernViewer (WMS-Einbindung ins GIS möglich) [9], Bing [11], Google Maps [30] und Google Earth [29]. Mögliche Bezugsquelle für Bayern: Landesamt für Vermessung und Geoinformation (LVG). 8

11 2 Erste Schritte Flächennutzungsplan Der Flächennutzungsplan liefert grundlegende Informationen zur Gemeindestruktur (siehe 2.2) und zur weiteren geplanten Entwicklung der Gemeinde. DS Bebauungspläne Hilfreiche Informationen zu Teilen des Gebäudebestands (z. B. Geschossanzahl, Dachneigung) können daraus entnommen werden. DS Liste aller kommunalen und weiteren öffentlichen Liegenschaften DS Kommunale Liegenschaften unterliegen in der Regel dem direkten Einfluss der Gemeinde und verdienen besonderes Augenmerk. Die Energieverbrauchswerte für diese Gebäude können daher schon zu Beginn der Bearbeitung zusammengestellt werden. Auch Liegenschaften mit überkommunaler öffentlicher Trägerschaft sollten dabei soweit möglich berücksichtigt werden, z. B. Hochschulen oder Krankenhäuser. Die Möglichkeit einer Zusammenfassung öffentlichkeitsnaher Einrichtungen privater Träger mit den öffentlichen Liegenschaften ist im Einzelfall zu prüfen. Aufstellung aller angemeldeten Betriebe DS Eine Aufstellung aller angemeldeten Betriebe (Name, Anschrift und angezeigte Tätigkeit der Gewerbetreibenden) gibt einen grundlegenden Überblick zu den Bereichen Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD) und Industrie. Meldepflichtig ist jede Aufnahme einer selbstständigen Tätigkeit, unabhängig davon, ob sie haupt- oder nebenberuflich ausgeführt wird. Ausgenommen sind Freiberufler, die Urproduktion (Land- und Forstwirtschaft, Garten- und Weinanbau, Fischerei, Bergbau) sowie die Verwaltung des eigenen Vermögens. Eine Gewerbeanmeldung beinhaltet den Namen des Eigentümers oder der juristischen Person, die Adresse, die Rechtsform, die Tätigkeit des Gewerbes und ob es sich um eine Haupt- oder Nebenstelle handelt. So kann ein über die Art der Flächennutzung hinausgehender Überblick zur Gewerbestruktur gewonnen werden. Mögliche Bezugsquellen für Bayern: Gewerbeamt der Gemeinde; Landesamt für Statistik und Datenverarbeitung (LfStaD). Liste der genehmigungsbedürftigen Anlagen nach BImSchG DS Anlagen, die nach der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (4. BImSchV) genehmigungsbedürftig sind, können einen Hinweis auf energieintensive Standorte geben. So sind z. B. Anlagen zur Erzeugung von Strom, Dampf, Brauchwarmwasser, Prozesswärme oder erhitztem Abgas je nach Brennstoff ab 100 kw, 1 MW oder 10 MW Feuerungswärmeleistung genehmigungsbedürftig. Außerdem unterliegt eine ganze Reihe von Produktions- und Verarbeitungsprozessen ebenfalls einer immissionsschutzrechtlichen Genehmigungspflicht. Die Genehmigung wird i. A. von der jeweils zuständigen Kreisverwaltungsbehörde erteilt. 9

12 2 Erste Schritte 2.2 Analyse der Gemeindestruktur - Bearbeitungsraster Als Vorbereitung einer detaillierten Untersuchung von Energieverbrauch, Energieinfrastruktur und Energiepotenzialen im Rahmen der Bestandsund Potenzialanalyse muss die Gemeindestruktur grundlegend analysiert werden. Ziel ist die Aufteilung der Gemeinde in ein sinnvolles Bearbeitungsraster. Die Bearbeiter erhalten dabei zugleich eine grundlegende Ortskenntnis, soweit diese nicht schon vorhanden ist. Für die Analyse werden die (digitale) Flurkarte, der Flächennutzungsplan, Luftbilder sowie die vorhandenen Bebauungspläne benötigt. Eine Befahrung oder grobe Begehung sowie ein intensiver Austausch mit Ortskundigen ergänzen die in den Plangrundlagen enthaltenen Informationen sinnvoll. Darauf aufbauend wird das besiedelte Gemeindegebiet in Einheiten mit möglichst homogener Struktur (Bearbeitungsraster) eingeteilt und so eine gewisse Ordnung geschaffen. Homogene Struktur bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Flächennutzung (z.b. Wohnbauflächen, gewerbliche Bauflächen) und den Gebäudetyp (z. B. Einfamilienhaus, Reihenhaus, siehe Abb. 2.2) in Verbindung mit einer groben Differenzierung nach der Entstehungszeit (z. B. alter Dorfkern, neues Baugebiet). Bei der Erstellung des Rasters sollten zugleich Einheiten entstehen, die sich gegebenenfalls für gemeinsame Wärmeversorgungskonzepte eignen. Daher ist auch der Straßenverlauf im Hinblick auf die mögliche Führung von Wärmenetztrassen zu berücksichtigen. Bereits mit einem Nahwärmenetz versorgte Gebiete (siehe 3.5, S.39) sollten in der Regel auch als zusammengehörige Rastereinheit betrachtet werden. Des Weiteren kann sich eine Unterscheidung nach Gebieten mit oder ohne Gasnetz (siehe 3.5, S.41) als hilfreich für die Findung eines geeigneten Rasters erweisen. Insgesamt ist insbesondere im Hinblick auf die Darstellung der Ergebnisse aus der Bestands- und Potenzialanalyse darauf zu achten, dass keine einzelnen Gebäude (vor allem Einfamilienhäuser) isoliert in einer Rastereinheit dargestellt werden. Trotz all dieser zu berücksichtigenden Anhaltspunkte ist die Entwicklung eines Bearbeitungsrasters kein automatisierbarer Vorgang und hängt letztlich von der Gemeinde und dem jeweiligen Bearbeiter ab. Anhand des gefundenen Rasters lässt sich die Bestands- und Potenzialanalyse systematisch abarbeiten. Im Hinblick auf die Darstellung des Wärmebedarfs (siehe 3.3.3, S.20 / 3.3.4, S.30) dient das Raster durch die Zusammenfassung von Einzelgebäuden zugleich der erforderlichen Anonymisierung einzelner Nutzer und Gebäude im Zuge des erforderlichen Datenschutzes (siehe Infobox 1.1, S.7). Deshalb muss eine Rastereinheit immer mehr als ein Gebäude umfassen, besonders bei Einfamilienhaussiedlungen, wo jedes Gebäude eindeutig einem Besitzer zugeordnet werden kann. Gebäudebestand Wohngebäude (private Haushalte) Nicht-Wohngebäude EFH DHH RH MFH GMH HH (siehe 3.3.4, S. 21) Öffentliche/Kommunale Liegenschaften (KL) Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD) Industrie Mischnutzungen Abb. 2.2: Differenzierung des Gebäudebestands nach Nutzung und Gebäudetypen EFH =Einfamilienhäuser, DHH =Doppelhaushälften, RH =Reihenhäuser, MFH =Mehrfamilienhäuser, GMH =Große Mehrfamilienhäuser, HH =Hochhäuser 10

13 2 Erste Schritte Beispiel: Erstellung eines Bearbeitungsrasters für die Gemeinde Putzbrunn Besiedeltes Gemeindegebiet - digitale Flurkarte Analyse der Gemeindestruktur 1) Flächennutzungsplan 2) Luftbild+Bebauungspläne (schraffierte Flächen entsprechen Gebieten, für die ein Bebauungsplan vorliegt) 3) Gasnetz (grün) Wärmenetze (gelb) 4) Straßenverlauf 1) 2) 3) 4) + Befahrung/grobe Begehung + Informationen Ortskundiger Bearbeitungsraster DHH MFH Gewerbegebiet DHH mit Nahwärmenetz Gewerbegebiet KL mit Nahwärmenetz Abb. 2.3: Schritte bei der Erstellung eines Bearbeitungsrasters 11

14 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse 3.1 Schnelleinstieg Ziel Ermittlung aller energiebezogener Datengrundlagen und ihrer räumlichen Verteilung auf dem Gemeindegebiet. Dies beinhaltet: - Wärmebedarf des Gebäudebestands, Wohn- und Nicht-Wohngebäude (siehe 3.3, S.15) - Gesamtstromverbrauch der Gemeinde (siehe 3.4, S.38) - bestehende Energieinfrastruktur: Wärme- und Gasnetze, Heiz-, Heizkraft- und Blockheizkraftwerke, Solarparks, Biogasanlagen, Anlagen zur individuellen Wärmeversorgung wie z. B. Heizkessel, u.a. (siehe 3.5, S.39) - vorhandene regenerative Energiepotenziale: Solarenergie, Biomasse, oberflächennahe Geothermie und Tiefengeothermie, Abwärme, Wind, Wasser (siehe 3.6, S.42) Vorgehensweise - Beschaffung geeigneter Arbeitsmittel zur raumbezogenen Datenverarbeitung: GIS (siehe 2.1, S.8) - Zusammenstellung der benötigten Datengrundlagen (siehe 2.1, S.8, Checkliste Datengrundlagen) - Analyse der Gemeindestruktur (siehe 2.2, S.10) - Auswahl und Anwendung einer geeigneten Methode zur Wärmebedarfsermittlung (siehe 3.3, S.16) - Ermittlung des Stromverbrauchs (siehe 3.4, S.38) - Analyse und Darstellung der Energieinfrastruktur (siehe 3.5, S.39) - Ermittlung der verfügbaren Energiepotenziale und Berechnung der daraus erschließbaren Energiemenge (siehe 3.6, S.42) Ergebnisse - detailliertes Karten- und Datenmaterial als Basis für die darauf aufbauende Konzeptentwicklung - detaillierte Kenntnis des energetischen Bestands in der Gemeinde Erforderlicher Zeitrahmen Der zur Durchführung der gesamten Bestands- und Potenzialanalyse erforderliche Zeitrahmen hängt stark von der Größe und Struktur einer Gemeinde, von den angewandten Methoden und vom eingesetzten Personal und dessen Qualifikation ab. Auch das Sammeln bzw. die Abfrage bestimmter Daten mit entsprechenden Wartezeiten (z. B. Umfragen, Befragungen) wirkt sich mehr oder minder stark auf den Bearbeitungszeitraum aus. Für Gemeinden und kleine Städte mit bis zu Einwohnern sollte, abgeleitet aus dem diesem Leitfaden zugrunde liegenden Forschungsprojekt, ein Zeitrahmen von drei bis neun Monaten ab Beschluss bzw. Beauftragung veranschlagt werden. 12

15 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Darstellung als Flussdiagramm: Datengrundlagen zusammenstellen, Arbeitsmittel beschaffen Checkliste Datengrundlagen (S.8) Analyse der Gemeindestruktur Kap.2.2 (S.10) Entscheidungskriterien abfragen: - Gemeindestruktur und -größe - Art der vorhandenen Datenquellen - Leistbarer Zeit- und Geldaufwand - Datenschutz Kap Methodenübersicht (S.16) Infobox 1.1 (S.7) siedlungsbezo gene Ermittlung des Wärmebedarfs Kap (S.18) gebäudebezo gene Ermittlung des Wärmebedarfs Kap (S.21) Ergebnis Wärmebedarfsdichte (Karte) Analyse der Energieinfrastruktur Kap.3.5 (S.39) Ergebnis Energieinfrastruktur (Karte) Analyse der Energiepotenziale Kap.3.6 (S.42) Ergebnis Solarpotenzial (Karte) Biomassepotenzial (Karte) Abwärmepotenzial (Karte) Geothermiepotenzial (Karte) Windpotenzial (Karte) Wasserpotenzial (Karte) Abschluss der Bestands- und Potenzialanalyse Flussdiagramm 3.1: Allgemeine Vorgehensweise bei der Bestands- und Potenzialanalyse 13

16 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse 3.2 Allgemeines Die hinreichend genaue Bestands- und Potenzialanalyse bildet die erste Hauptphase bei der Erstellung eines Energienutzungsplans. Ziel ist die strukturierte Abbildung des Energiebedarfs, der Energieinfrastruktur und der Energiepotenziale: Energiebedarf - ortsbezogener Wärmebedarf des gesamten Gebäudebestandes inklusive Prozesswärme - bedarf von Gewerbe- und Industriebetrieben - Stromverbrauch der gesamten Gemeinde Energieinfrastruktur - bestehende Energieerzeugungsanlagen, leitungsgebundene Energieträger sowie Netze Energiepotenziale - Potenziale der im Gemeindegebiet verfügbaren regenerativen Energien Die Vorgehensweisen zur Ermittlung des Energiebedarfs unterscheiden sich deutlich zwischen Wärme und Strom. Näher erklärt wird diese Differenzierung in Infobox 3.1. Die Energieform Wärme spielt prinzipiell eine größere Rolle für die kommunale Energieversorgung, da ihre Erzeugung stärker ortsgebunden ist. Der Stromverbrauch kann eher bilanziell betrachtet werden, ohne dass ein detaillierter Raumbezug herzustellen ist. Für die Erfassung von Energiebedarf, Energieinfrastruktur und Energiepotenzialen werden im Folgenden verschiedene Methoden und Ansätze vorgestellt. Infobox 3.1: Differenzierung zwischen Wärme- und Stromversorgung Wärme - Wärmebedarf stark abhängig von der jeweiligen Gebäudekonstruktion - Struktur: überwiegend dezentrale Einzellösungen oder auf Teilbereiche beschränkte Netze - erzeugte Wärme wird in der Regel direkt im Gebäude verbraucht Strom - Strombedarf meist unabhängig von der Gebäudekonstruktion; bei Wohngebäuden in hohem Maße durch die Anzahl der Bewohner bestimmt, bei gewerblichen Bauten durch Art und Größe des Betriebs - Struktur: flächendeckende Netzstruktur - dezentral erzeugter Strom wird meist ins Netz eingespeist - Leitungsverluste begrenzen Reichweite - Leitungsverluste wenig entscheidend - Raumbezug des Wärmebedarfs unverzichbar bei der Entwicklung von Versorgungskonzepten - optimale ortsnahe Nutzung von Wärme ist bei Energieversorgungskonzepten für Gemeinden der entscheidende Parameter - praktisch kein zwingender Bezug zwischen Ort der Erzeugung und Ort des Verbrauchs - Strom kann ins Netz eingespeist werden 14

17 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse 3.3 Wärme Begriffe Der Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes setzt sich allgemein aus Heizwärme, Brauchwarmwasser und ggf. Prozesswärme zusammen. Heizwärmebedarf und -verbrauch Unter dem Heizwärmebedarf versteht man die rechnerisch ermittelte Wärmemenge, die sich aus der vorgesehenen Innenraumtemperatur, den äußeren klimatischen Bedingungen sowie den Wärmegewinnen und -verlusten des Gebäudes ergibt. Entscheidender Faktor dafür ist die Gebäudehülle. Beim Heizwärmeverbrauch handelt es sich hingegen um die tatsächlich verbrauchte Energiemenge. Der Verbrauch bildet daher im Gegensatz zum Bedarf auch Witterung und Nutzerverhalten ab. Energieströme Innerhalb des gesamten Energieversorgungssystems eines Gebäudes sind verschiedene Energieströme zu unterscheiden (siehe Abb. 3.1). Bei gemeinschaftlichen Versorgungskonzepten (Wärmenetze) entspricht die an jedes Gebäude zu übergebende Wärmemenge dessen Nutzenergiebedarf zuzüglich der gebäudeinternen Verluste (Leitungs- und Speicherverluste). Für die Entwicklung von Konzepten im Rahmen eines Energienutzungsplans können diese gebäudeinternen Verluste jedoch zunächst vernachlässigt werden. Empfohlen wird daher, den Wärmebedarf auf Basis von Nutzenergiewerten zu ermitteln. Sind nur Endenergiewerte verfügbar, so müssen diese unter Zuhilfenahme passender Wirkungsgradfaktoren in entsprechende Nutzenergiewerte umgerechnet werden. Dafür finden sich in [45] Referenzwerte für Wohngebäude je nach Anlagenart und -alter. Pauschaler betrachtet kann auch ein überschlägiger Faktor von 0,8 veranschlagt werden. Mischergebnisse aus Nutz- und Endenergie sind nach Möglichkeit zu vermeiden. Nutzenergie: Heizwärme + Brauchwarmwasser Leitungs- und Speicherverluste Umwandlungs- bzw. Übergabeverluste Kessel Endenergie: Heizöl/Erdgas Nah-/Fernwärme Umwandlungs- und Transportverluste Primärenergie Übergabestation Abb. 3.1: Differenzierung der Energieströme bei der Wärmeversorgung eines Wohngebäudes 15

18 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Methodenübersicht Für die Ermittlung des Wärmebedarfs/-verbrauchs kann man grundsätzlich zwischen einer siedlungsbezogenen und einer gebäudebezogenen Herangehensweise unterscheiden. Dabei können prinzipiell sowohl reale Verbrauchswerte als auch berechnete oder statistisch hinterlegte Bedarfswerte verarbeitet werden. Die Entscheidung für die richtige der beiden Methode bzw. eine geeignete Kombinationen ist von folgenden Aspekten abhängig: - Größe und Struktur der Gemeinde - Verfügbarkeit bzw. Anwendbarkeit der entsprechenden Datenquelle(n) - Qualifikation und Erfahrung der Bearbeiter - vorgesehener Zeitrahmen Der Wärmeverbrauch bzw. -bedarf unterscheidet sich teilweise stark zwischen den verschiedenen Gebäudetypen und -nutzungen (siehe Abb. 2.2, S.10). In der Übersichtsmatrix zur Ermittlung des Wärmeverbrauchs/-bedarfs (siehe Tabelle 3.1) sind die verschiedenen (Unter-)Methoden daher differenziert nach den Gebäudenutzungen inklusive der jeweils in Frage kommenden spezifischen Datenquellen zusammengefasst. Bei der gebäudebezogenen Ermittlung des Wärmebedarfs sollten Mischnutzungen anteilig berücksichtigt werden (siehe Abb. 3.2). Wohnen Büros Büros Handel Abb. 3.2: Schematische Darstellung eines Gebäudes mit Mischnutzung Gebäudebestand Wohngebäude Nicht-Wohngebäude Öffentliche Liegenschaften GHD Industrie Methodik erforderliche Daten mögliche Datenquellen Digitale Flurkarte Luftbilder Flächennutzungsplan Bebauungspläne Vor-Ort-Begehung (Befahrung) Registratur der Bauämter Bürgerumfrage Gewerbeamt Amt für Wirtschaftsförderung Berufsständische Körperschaften (IHK, HWK) Wirtschaftsauskunfteien Gezielte Befragung von Betrieben Abwasserzweckverbände Energieversorger und Netzbetreiber Literatur siedlungsbezogen Siedlungstypologie vorherrschender Gebäudetyp und -nutzung (EFH, RH,...GHD, Industrie) Gebäudeanordnung (Stellung, Dichte...) Tabelle 3.1: Übersichtsmatrix zur Ermittlung des Wärmeverbrauchs/-bedarfs gut geeignete Methode bedingt geeignete Methode 16

19 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse gebäudebezogen Gebäudetypologie flächenbezogene Berechnung oder personenbezogene Berechnung reale Verbrauchswerte oder Baualtersklasse Energiebezugsfläche Energiebezugsfläche Art des Betriebs Beschäftigtenzahl des Betriebs Verbrauch in kwh Brennstoffmenge oder oder oder Gebäudetyp Baualter Gesamtwohnfläche Gebäudegrundfläche Geschossanzahl Umrechnungsfaktor Beitragsgeschossflächen Umrechnungsfaktor Gesamtnutzfläche Gebäudegrundfläche Geschossanzahl Umrechnungsfaktor Beitragsgeschossflächen Umrechnungsfaktor gut geeignete Datenquelle bedingt geeignete/unvollständige Datenquelle 17

20 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Siedlungsbezogene Wärmebedarfsermittlung Erforderliche Daten: - vorherrschender Gebäudetyp/Nutzung - Gebäudeanordnung (Stellung zueinander, Dichte) Mit der siedlungsbezogenen Herangehensweise kann der statistische Wärmebedarf für ganze Siedlungseinheiten ermittelt werden, unabhängig von einer Betrachtung einzelner Gebäude. Dies bietet sich daher sehr gut für größere Gemeinden an, in denen die Wärmebedarfsermittlung anhand von Einzelgebäuden einen unverhältnismäßig hohen Aufwand bedeuten würde. Voraussetzung dafür ist das Vorliegen ausreichend klar voneinander abgrenzbarer Siedlungstypen. Für Orte mit eher heterogener Struktur scheidet diese Methode daher dementsprechend aus. Unter einem Siedlungstyp versteht man ein zusammenhängend bebautes Gebiet homogener Struktur. Jeder Siedlungstyp wird dabei durch seine spezifischen städtebaulichen Merkmale definiert, so etwa durch den vorherrschenden Gebäudetyp bzw. die Nutzung, die Gebäudeanordnung, die Gebäudeanzahl pro Siedlungsflächeneinheit (Dichte), die Geschossanzahl und die durchschnittliche Gebäudegrundfläche. Den so definierten Siedlungstypen können spezifische Wärmebedarfswerte pro Einheit Siedlungsfläche zugewiesen werden (siehe Tabelle 3.2). In Abbildung 3.3 (S.20 unten) sind die diese spezifischen Werte je Siedlungstyp einer auch bei der gebäudebezogenen Ermittlung des Wärmebedarfs verwendeten Farbskala mit entsprechenden Intervallen zugeordnet. Sind die Voraussetzungen gegeben, wird das gesamte besiedelte Gebiet in die entsprechenden Siedlungstypen eingeteilt. Dieser Arbeitsschritt fällt in dem Fall mit der Analyse der Gemeindestruktur (siehe 2.2, S.10) zusammen. Die Einteilung in Siedlungstypen erfolgt auf Basis von digitaler Flurkarte, Luftbildern, Flächennutzungsplan, Bebauungsplänen und, je nach Klarheit der Strukturen, einer groben Vor-Ort- Begehung/-Befahrung. Die linienscharfe Abgrenzung der Siedlungstypen ergibt sich durch die damit zusammenfallenden Flurstückgrenzen. Die siedlungsbezogene Ermittlung des Wärmebedarfs kann auch mit der gebäudebezogenen (siehe 3.3.4, S.21) kombiniert werden, z. B. um gezielt auf größere, gesondert zu betrachtende Sonder- und Industriebauten oder sehr heterogene Versorgungsgebiete zu reagieren. Der Datenschutz ist bei der siedlungsbezogenen Wärmebedarfsermittlung von Grund auf sichergestellt, da keine personenbezogenen Daten erhoben werden. Bei der Einteilung in Siedlungstypen ist allerdings darauf zu achten, dass keine einzelnen Gebäude (vor allem Einfamilienhäuser) isoliert in einer Rastereinheit dargestellt werden. Spezifische Datenquellen: - DFK - Luftbilder - Flächennutzungsplan - Bebauungspläne - ggf. (grobe) Vor-Ort-Begehung/Befahrung Gebäudeanordnung Gebäudetyp Siedlungstypen statistische Werte je Siedlungstyp MWh/ (ha a) Gesamtwärmebedarf pro Flächeneinheit [MWh/(ha a)] Flussdiagramm 3.2: Siedlungsbezogene Wärmebedarfsermittlung 18

21 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Tabelle 3.2: Städtebauliche Merkmale und spezifische Wärmebedarfswerte (Heizwärme und Brauchwarmwasser, Nutzenergie) von Siedlungstypen [12], [41] Siedlungstyp ST 0 ST 1 ST 2 ST 3a ST 3b ST 4 ST 5a Beschreibung freistehende Einzelgebäude lockere offene Bebauung (Streusiedlung) Einfamilienhaus- und Doppelhaussiedlung städtischer Dorfkern ländlicher Dorfkern Reihenhäuser Siedlung kleiner Mehrfamilienhäuser Gebäudegrundfläche bis 250 m² bis 255 m² bis 230 m² bis 480 m² bis 480 m² bis 110 m² Geschosse 1 ½ bis 2 ½ Anzahl Gebäude pro ha Wärmebedarf [MWh/(ha a)] ST 5b Zeilenbebauung mit kleinen und großen MFH bis 210 m² 3 bis 5 11,7 785 ST 6 Zeilenbebauung mit großen MFH oder Hochhäusern bis m² bis ca. 16 7, ST 7a Blockbebauung niedriger Dichte bis m² 3 bis 5 15, ST 7b dichte Blockbebauung bis m² 3 bis 5 14, ST 8 Citybebauung bis m² bis ca. 6 9, ST 9 historische Altstadt bis m² bis 3 ½ 22, ST 10a öffentliche Sonderbauten, groß bis m² bis Hochhaushöhe 2, ST 10b öffentliche Sonderbauten, klein k.a. k.a. k.a. k.a.* ST 11a Industriebauten mit Produktion k.a. k.a. k.a. k.a.* ST 11b gewerbliche Sonderbauten / Dienstleistungsbauten bis m² k.a. 3, ST 12 sonstige Versorgungsgebiete bis 750 m² k.a. 0,32 k.a.* * gebäudebezogene Betrachtung erforderlich bis 350 m² 2 1 ½ bis 2 ½ bis zu 8 1 ½ bis 2 1 ½ bis 2 ½ 2 bis 3 0,05 7,7 12,6 15,6 15,6 19,14 15,24 k.a Referenz: Räumlich hoch aufgelöste Modellierung leitungsgebundener Energieversorgungssysteme zur Deckung des Niedertemperaturwärmebedarfs, Blesl, M. [12] Strategien und Technologien einer pluralistischen Fernund Nahwärmeversorgung in einem liberalisierten Energiemarkt unter besonderer Berücksichtigung der Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbarer Energien, AGFW [41] Raumordnung, Wechselwirkungen zwischen der Siedlungsstruktur und Wärmeversorgungssystemen, Roth, U. [47] 19

22 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Beispiel: Anwendung der siedlungsbezogenen Wärmebedarfsermittlung in der Gemeinde Ottobrunn Besiedeltes Gemeindegebiet - digitale Flurkarte Identifizierung von Siedlungstypen ST 2: Einfamilienhaus- und Doppelhaussiedlung ST 4: Reihenhäuser ST 5b: Zeilenbebauung mit kleinen und großen Mehrfamilienhäusern ST 6: Zeilenbebauung mit großen Mehrfamilienhäusern oder Hochhäusern ST 7b: dichte Blockbebauung ST 10a: öffentliche Sonderbauten, groß ST 11b: gewerbliche Sonderbauten / Dienstleistungsbauten Zuweisen von statistischen Wärmebedarfswerten, Wärmebedarfsdichtekarte <150 MWh/(ha a) MWh/(ha a) MWh/(ha a) MWh/(ha a) MWh/(ha a) MWh/(ha a) >900 MWh/(ha a) Abb. 3.3: Beispielhafte Anwendung der Siedlungstypologiemethode 20

23 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Gebäudebezogene Wärmebedarfsermittlung Wohngebäude Erforderliche Daten: - Gebäudetyp Baualtersklasse - Baualter - Energiebezugsfläche - Sanierungsmaßnahmen Mit Hilfe der Gebäudetypologie lässt sich der statistische Wärmebedarf von Wohngebäuden ermitteln. Grundlage dafür ist die Einordnung jedes einzelnen Wohngebäudes nach Gebäudetyp und Baualter. Diese Einteilung in sogenannte Baualtersklassen basiert auf baugeschichtlichen Entwicklungen und dem Inkrafttreten gesetzlicher Vorschriften wie der Wärmeschutzverordnung (WSchV) und der Energieeinsparverordnung (EnEV). Gebäude gleichen Typs und mit gleicher Entstehungszeit weisen meist vergleichbare Formen, Konstruktionsarten und Baumaterialen auf. Somit lässt sich jeder Baualtersklasse ein spezifischer statistischer Wärmebedarfswert zuweisen. Dafür können verschiedene Studien herangezogen werden (siehe Referenz, S.22). Hinsichtlich des Gebäudetyps unterscheidet man üblicherweise zwischen Einfamilienhaus (EFH), Doppelhaushälfte (DHH), Reihenhaus (RH), kleinem Mehrfamilienhaus bis 6 Wohneinheiten (MFH), großem Mehrfamilienhaus bis 12 Wohneinheiten (GMH) und Hochhaus/Blockbau (HH). In der Studie Deutsche Gebäudetypologie des Instituts Wohnen und Umwelt (IWU) [19], [36], [35] wird beim Baualter von A nach J unterschieden, wobei die ältesten Gebäude der Gruppe A und die neuesten Gebäude der Gruppe J zugeordnet werden. Die in der AGFW-Studie [41] verwendeten Zeitabschnitte sind entsprechend. Nach der Einordnung in Baualtersklassen wird jedem Gebäude ein Wert für Heizwärme- und Brauchwarmwasserbedarf pro Quadratmeter und Jahr zugewiesen. Dieser wird dann mit der jeweiligen Energiebezugsfläche der Gebäude multipliziert, um den Gesamtwärmebedarf pro Jahr zu erhalten. In den Tabellen 3.3 und 3.4 sind spezifische Bedarfswerte (Nutzenergie) aus zwei gängigen Studien zusammengefasst. Bei Verwendung anderer als der dort zitierten Studien ist zu beachten, ob sich die darin beinhalteten Werte auf die End- oder die Nutzenergie beziehen. Auch der Aspekt der Gebäudesanierung muss bei der Ermittlung des Wärmebedarfs über die Gebäudetypologie mit betrachtet werden. Sind konkrete Sanierungsmaßnahmen an einzelnen Gebäuden bekannt, wird dies in den meisten Studien durch entsprechende Abschlagswerte berücksichtigt (siehe Anhang 2). Liegen keine detaillierten Informationen zu Sanierungen der Gebäude vor, wird anhand des Baualters ein typischer Sanierungszyklus (Gesamtsanierung, siehe Anhang 2) von 45 bis 65 Jahren angenommen und der entsprechende Abschlag dafür abgezogen. Gesamtwärmebedarf pro Gebäude [kwh/a] = (spezifischer Heizwärmebedarf [kwh/(m²a)] + spezifischer Brauchwarmwasserbedarf [kwh/(m²a)] - Abschlag für Sanierung [kwh/(m²a)]) x Energiebezugsfläche [m²] Energiebezugsfläche [m²] = Gesamtwohnfläche = Gebäudegrundfläche x Geschossanzahl* x 0,8 = Abwasser-Beitragsgeschossfläche x 0,66 (siehe Flussdiagramm 3.3, S.23) * Berücksichtigt werden alle Vollgeschosse, nicht jedoch der Keller. Dachgeschosse unter Schrägdächern sind als halbes Geschoss anzurechnen. Spezifische Datenquellen: - Registratur der Bauämter - Vor-Ort-Begehung/-Befahrung - Abwasserzweckverbände - Luftbilder 21

24 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Tabelle 3.3: Spezifische Heizwärmebedarfswerte für Wohngebäude in kwh Nutzenergie pro m² Wohnfläche und Jahr [15] Tabelle 3.4: Spezifische Bedarfswerte für Brauchwarmwasser für Wohngebäude in kwh Nutzenergie pro m² Wohnfläche und Jahr [35] Baualter Baujahr EFH DHH RH MFH GMH HH Baualter Baujahr EFH DHH RH MFH GMH HH [kwh/(m²a)] [kwh/(m²a)] A vor 1918 Fachwerk A vor 1918 Fachwerk B vor C D E F G H B vor C D E F G H k.a., ersatzweise können die Werte für das GMH veranschlagt werden I I J ab J ab 2002 k.a., ersatzweise können die Werte für das Baualter I veranschlagt werden Die bei der gebäudebezogenen Ermittlung des Wärmebedarfs heranziehbaren spezifischen Datenquellen sind in Kapitel (S.31) gesondert beschrieben. Auftretende Datenlücken zu einzelnen Gebäuden können durch Abschätzung plausibler Werte (z. B. allgemein vorherrschende Geschossigkeit und mittlere Baualtersklasse) geschlossen werden. Reale Verbrauchswerte lassen sich in der Praxis im besten Fall für einen Bruchteil des gesamten Wohngebäudebestandes beschaffen. Deshalb können sie, obwohl prinzipiell sehr gut geeignet, nur zur stichprobenartigen Verifizierung der wie oben beschrieben ermittelten Ergebnisse dienen. Referenz: Institut Wohnen und Umwelt (IWU): Energieeinsparung durch Verbesserung des Wärmeschutzes und Modernisierung der Heizungsanlage für 31 Musterhäuser der Gebäudetypologie [19] Deutsche Gebäudetypologie Systematik und Datensätze [36] AGFW-Hauptstudie: Strategien und Technologien einer pluralistischen Fernund Nahwärmeversorgung in einem liberalisierten Energiemarkt unter besonderer Berücksichtigung der Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbarer Energien [41] [42] [43] Deutsche Gebäudetypologie Bilder typischer Gebäude [35] 22

25 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Darstellung des Vorgehens als Flussdiagramm: Gebäudetyp statistische Werte je Baualtersklasse spezifischer Heizwärmebedarf [kwh/(m²a)] Baualter spezifischer Brauchwarmwasserbedarf [kwh/(m²a)] Sanierungszustand bekannte Sanierungsmaßnahmen Sanierungszyklus gemäß Baualter (Gesamtsanierung) ggf.: Abschlag Sanierung [kwh/(m²a)] (siehe Anhang 2) Gesamtwohnfläche Gebäudegrundfläche Geschossanzahl Umrechnungsfaktor 0,8 (siehe S. 21) Energiebezugsfläche [m²] Abwasser- Beitragsgeschossfläche Umrechnungsfaktor 0,66 (siehe S. 21) Gesamtwärmebedarf/Gebäude [kwh/a] Flussdiagramm 3.3: Gebäudebezogene Wärmebedarfsermittlung 23

26 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse Nicht-Wohngebäude Im Vergleich zu Wohngebäuden ist der Wärmeverbrauch von Nicht-Wohngebäuden aufgrund der stark unterschiedlichen Nutzungsarten weitaus heterogener. Für die Ermittlung des Wärmeverbrauchs muss generell wie folgt unterschieden werden: - öffentliche Liegenschaften - Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD) - Industrie Als Grundlage für die Ermittlung der Nicht- Wohngebäude dienen die Liste aller öffentlichen Liegenschaften und die Aufstellung aller angemeldeten Betriebe (siehe 2.1, S.8, Checkliste Datengrundlagen). Öffentliche Liegenschaften Für öffentliche Liegenschaften wird empfohlen, direkt mit realen Verbrauchswerten (siehe Infobox 3.2) zu arbeiten, da sich solche für diesen Bereich in der Regel leicht einholen lassen (siehe 2.1, S.8, Checkliste Datengrundlagen). Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD) Erforderliche Daten: - Art des Betriebs - Energiebezugseinheit (Gebäudenutzfläche, Zahl der Erwerbstätigen, Betten, etc.) Der größte Teil der Nicht-Wohngebäude in einer Gemeinde ist erwartungsgemäß dem Sektor Infobox 3.2: Reale Verbrauchswerte Die Verwendung realer Wärmeverbrauchswerte bietet grundsätzlich den Vorteil einer hohen Exaktheit. Solche Werte sind nicht nur von baukonstruktiven und allgemein klimatischen Faktoren abhängig, sondern auch von der jeweiligen Wärmeversorgungsanlage, vom individuellen Nutzerverhalten sowie von der jahresspezifisch schwankenden Witterung. Sofern die Werte nicht schon so vorliegen, sind sie auf den Bezugszeitraum eines ganzen Jahres umzurechnen. Brennstoffmengen sind entsprechend ihres Heizwerts (H i ) oder im Fall von Brenntwertkesseln ihres Brennwerts (H S ) in kwh umzurechnen (siehe Anhang 3). Bei Gasrechnungen ist diese Umrechnung meist schon vollzogen, unter Verwendung des Brennwerts (H S ). Um eine grundsätzliche Vergleichbarkeit zu gewährleisten, müssen gegebenenfalls vorliegende Endenergiewerte unter Berücksichtigung von Anlagenwirkungsgraden in die entsprechende Nutzenergie umgerechnet werden (Umrechnungsfaktoren, siehe [45]). Zusätzlich sind reale Verbrauchswerte nach Abzug von Prozess- und Brauchwarmwasserbedarf einer Witterungsbereinigung nach VDI 3807 Blatt 1 und VDI 2067 Blatt 1 zu unterziehen, um jahresbedingte Fehler auszugleichen. Ein entsprechendes Tool dafür hält das Institut Wohnen und Umwelt (IWU) [37] bereit. Reale Verbrauchswerte (Endenergie): [kwh/a] Nah-/Fernwärme oder [kwh/a] Strom (Wärmepumpe) oder Menge Brennstoff Umrechnung Brennstoffmenge kwh/a Umrechnung in Nutzenergie Witterungsbereingung des Heizwärmeanteils Verbrauch pro Gebäude [kwh/a] 24

27 3 Teil I: Bestands- und Potenzialanalyse GHD zuzuordnen. Dieser sehr heterogene Bereich erstreckt sich von Ein-Mann-Betrieben bis hin zu Dienstleistungs- und Handelskonzernen und umfasst dabei u. a.: - Betriebe des verarbeitenden Gewerbes mit im Allgemeinen weniger als 20 Beschäftigten - private und öffentliche Dienstleistungsunternehmen und Einrichtungen (z. B. Banken, Versicherungen, Wäschereien, Krankenhäuser, Behörden, Deutsche Post AG) - Handelsunternehmen - Landwirtschaft - öffentliche Betriebe und Organisationen ohne Erwerbszweck Aus der Auflistung ergibt sich, dass auch öffen tliche Liegenschaften dem Bereich GHD zugeordnet werden können. Wie oben beschrieben sollten für diese jedoch, soweit möglich, reale Verbrauchsdaten herangezogen werden. Liegenschaften, für die dies nicht machbar ist, werden in die hier beschriebene Vorgehensweise mit einbezogen. Kleine büroähnliche Betriebe sind energetisch mit einer Wohnnutzung vergleichbar und können überschlägig wie eine solche behandelt werden, vor allem wenn sie direkt in Wohngebäuden angesiedelt sind. Im Gegensatz zur Industrie beinhaltet der Sektor GHD in der Regel keine extrem energieintensiven Betriebe. Aus diesem Grund und weil eine Einzelbefragung bei einer großen Anzahl von Betrieben nicht praktikabel ist, wird der Energiebedarf der Gewerbebetriebe größtenteils über statistische Kennzahlen (siehe Tabelle 3.5) erfasst. Tabelle 3.5: Spezifische Wärmebedarfswerte (Nutzenergie) für den Sektor GHD [15], [50], [53] Verbraucherklassen büroähnliche Betriebe Herstellungsbetriebe Handel Beherbergung, Heime Gaststätten Nahrungsmittelgewerbe Wäschereien Krankenhäuser flächen- spez. bezogener Kennwert Kennwert* [kwh/(m²a)] [kwh/(bze a)] Bezugseinheit (BZE) Erw. Erw. Erw. Erw. Erw. Erw. Erw. Planbetten Schulen, Schüler Kindergärten Bäder beheizte Beckenfläche [m²] *Kennwerte beziehen sich auf die Gebäudenutzfläche Erw. = Erwerbstätige Weiterführende Unterteilung Anteil Anteil Anteil Raumheizung wasser wärme Warm- Prozess Merkmal Unterklasse Kennwert* [%] [%] [%] Gebäudealter Größe 137 kwh/(m²a) 150 kwh/(m²a) 88 kwh/(m²a) 68 kwh/(m²a) 76 kwh/(m²a) 46 kwh/(m²a) Verbraucher Backgewerbe kwh/(erw a) Fleischerei/Metzgerei kwh/(erw a) Restl. Nahrungsmittel kwh/(erw a) Größe bis ab 1995 Einzelhandel Großhandel < > kwh/(bett a) kwh/(bett a) kwh/(bett a) keine Unterscheidung möglich, da Prozesse miteinander verkettet 25