Vielen Die Cost-Optimal Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansätze zur Beurteilung kostenoptimaler Lösungen

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1 Vielen Die Cost-Optimal Dank für Ihre Aufmerksamkeit Methodology Ansätze zur Beurteilung kostenoptimaler Lösungen Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt Jahrestagung Energieberatung Jena Dr. Andreas Enseling Institut Wohnen und Umwelt GmbH

2 Inhalt 1. Die Cost-Optimal Methodology 2. Beispiele Altbau 3. Beispiele Neubau 4. Fazit

3 Cost-Optimal Methodology Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden: EU-Mitgliedstaaten müssen zukünftig mit ihren nationalen Anforderungen an Energieeffizienzmaßnahmen mindestens die kostenoptimalen Niveaus einhalten Bei der Bestimmung der kostenoptimalen Niveaus soll die Cost- Optimal Methodology verwendet werden

4 Cost-Optimal Methodology Gesamtkostenkurve Kostenoptimum = Minimum der Gesamtkosten Bei flachem Kurvenverlauf: kostenoptimaler Bereich

5 Cost-Optimal Methodology 1. Auswahl von Modellgebäuden 2. Definition von Maßnahmen 3. Energiebilanzberechnung 4. Berechnung der Gesamtkosten (global cost) 5. Sensitivitätsanalysen 6. Bestimmung des Kostenoptimums Ablauf und bestimmte Parameter fix begründete Zusatzannahmen auf nationaler Ebene einzelwirtschaftliche und makroökonomische Perspektive

6 Cost-Optimal Methodology Auswahl von Modellgebäuden (Wohngebäude): Bestand: 2 EFH; 2 MFH Neubau: 1 EFH; 1 MFH

7 Cost-Optimal Methodology Definition von Maßnahmen: Einzelmaßnahmen und Maßnahmenpakete auch regenerative Energien Bestand: mind. 1 Maßnahmenpaket Energiebilanzberechnung Primärenergie / Endenergie Berechnung nach CEN oder äquivalente nationale Berechnungsmethode

8 Cost-Optimal Methodology Kostenkategorien Investitionskosten Energiekosten Wartungs- und Instandhaltungskosten Ersatzinvestitionskosten Restwert optional: Entsorgungskosten reale Kosten und Preise (inflationsbereinigt) Vollkostenbasis makroökonomische Perspektive: ohne Steuern und Abgaben, mit CO2-Emissionskosten

9 Cost-Optimal Methodology Berechnung der Gesamtkosten Kapitalwertmethode At t z.b. alle Zahlungen auf t=0 abdiskontieren und aufsummieren (Barwert) BW Gesamkosten = BW Investition + BW Ersatzinvestition + BW Entsorgung + BW Wartung/Instandhaltung + BW Energie - BW Restwert

10 Cost-Optimal Methodology Sensitivitätsanalysen für wesentliche Einflussparameter in jedem Fall: zukünftige Energiepreisentwicklung Diskontrate (Kalkulationszinssatz)

11 Cost-Optimal Methodology 1. Wo liegt das Kostenoptimum bzw. der kostenoptimale Bereich Vielen bei den untersuchten Dank für Maßnahmen Ihre Aufmerksamkeit (Wohngebäude)? 2. Welches sind die wesentlichen Einflussfaktoren? 3. Sind Konflikte mit dem Energieeinspargesetz (EnEG) zu erwarten? ( wirtschaftliche Vertretbarkeit ) Berechnungen aus einzelwirtschaftlicher Perspektive ohne Förderung

12 Cost-Optimal Methodology Annahmen Betrachtungszeitraum 30 Jahre Kalkulationszins 3,0 % (real) Lebensdauer Bauteile 50 Jahre (Wärmeschutz) / 30 Jahre (Fenster) / 15 Jahre (Anlagentechnik) Jährliche Kosten für Wartung u. Instandhaltung (nur Anlagentechnik) 2 % der Investitionssumme (pauschal) Teuerung Wartung und Instandhaltung bzw. Ersatzinvestition Aktuelle Energiepreise 0 %/a (real) 7,0 (7,5) Cent/kWh (Gas/Öl), 5 Cent/kWh (Holzpellets), 25,0 Cent/kWh (Strom Hilfsenergie), 19,0 Cent/kWh (Sondertarif Wärmepumpe) Energiepreisentwicklung 2,8 %/a (real)

13 Altbau - Modellgebäude Haustyp Einfamilienhaus Baualtersklasse 1968 bis 1977 Wohnfläche 130 m² Wohneinheiten 1 Energieträger Vielen Heizöl Dank für Ihre Aufmerksamkeit Bedarfswerte nach Leitfaden Energiebewusste Gebäudeplanung Niedertemperaturkessel, Baujahr Endenergie Heizung 215 kwh/(m²a) Dämmstandard der Verteilleitungen 50er bis Endenergie Warmwasser 30 kwh/(m²a) 70er Jahre Verbrauchswerte nach Heizspiegel 2010 Endenergie Heizung - durchschnittlich Endenergie Heizung - erhöht Endenergie Heizung - extrem hoch 98 bis 162 kwh/(m²a) 163 bis 238 kwh/(m²a) > 238 kwh/(m²a) zentral beheizt Wärmedurchgangskoeffizienten der Bauteile der thermischen Hülle der Gebäude entsprechend der Baualtersklasse nach [BMVBS 2009] Haustyp Martin Baualtersklasse Vaché 1958 bis 1968 Institut Wohnen und Wohnfläche Umwelt, Darmstadt 420 m² Wohneinheiten 6 Energieträger Erdgas Mehrfamilienhaus Bedarfswerte nach Leitfaden Energiebewusste Gebäudeplanung Endenergie Heizung 191 kwh/(m²a) Endenergie Warmwasser 32 kwh/(m²a) Verbrauchswerte nach Heizspiegel 2010 Niedertemperaturkessel, Baujahr Dämmstandard der Verteilleitungen 50er bis 70er Jahre zentral beheizt Endenergie Heizung - durchschnittlich Endenergie Heizung - erhöht Endenergie Heizung - extrem hoch 84 bis 147 kwh/(m²a) 148 bis 209 kwh/(m²a) > 209 kwh/(m²a) Wärmedurchgangskoeffizienten der Bauteile der thermischen Hülle der Gebäude entsprechend der Baualtersklasse nach [BMVBS 2009]

14 Altbau - Maßnahmen Dämmung Außenwand - WDVS Dämmung Kellerdecke unterseitig, ohne Bekleidung Dämmung Steildach von außen Dämmung oberste Geschossdecke - begehbar Fensteraustausch (2-Scheiben-WSV, 3-Scheiben-WSV) Heizungsaustausch Institut Wohnen (Brennwert, und Umwelt, Brennwert Darmstadt & Solar) Lüftungsanlage ohne / mit WRG Maßnahmenpaket: Dämmung und Heizung

15 Altbau - Investitionskosten IWU-Studie im Auftrag des BBSR Kosten energierelevanter Bau- und Anlagenteile bei der energetischen Modernisierung von Altbauten Datenbasis KG 300: 20 Mio. / 1167 Maßnahmen / m² daraus: Kostenfunktionen (Vollkosten/energiebedingte Mehrkosten)

16 Altbau - Dämmung Außenwand (EFH) ,3 Wärmedämmverbundsystem auf Altputz (Rahmenbedingungen: Standard) Kostenoptimaler Bereich bei + 2 % der Gesamtkosten Vielen 566,8 Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kosten Endenergie, keine Förderung) 557,8 553,5 551,7 551,6 552,6 554,2 556,5 559,1 Barwert (Vollkosten, mit Restwert & Ersatz, inkl. Wartung, Kosten Endenergie, keine Förderung) Barwert (Mehrertrag, mit Restwert & Ersatz, inkl. Wartung, Kosten Endenergie, keine Förderung) Barwert (Mehrertrag, ohne Restwert & Ersatz, inkl. Wartung, Barwert [ /m² Wohnfläche] ,9 24,2 46,4 41,8 EnEV 09/14: Institut ca. Wohnen 11 cm und Umwelt, Darmstadt 55,4 59,8 61,5 61,6 60,7 59,0 56,8 54,1 49,9 53,3 54,1 53,3 51,5 48,9 45,7 42, Dammdicke [cm] optimale Dämmdicke ca. 11 cm zuwachsende Kosten (Vollkosten): 2,431 [ /cm Bauteil] Grundkosten (Vollkosten): 87,35 [ /m² Bauteil] zuwachsende Kosten (energiebed. Mehrkosten): 2,431 [ /cm Bauteil] Grundkosten (energiebed. Mehrkosten): 15 [ /m² Bauteil] Betrachtungszeitraum (30 Jahre): 30 [a] Teuerungsrate allgemein (2 %): 2 [%/a] Kalkulationszins (real): 3 [%/a] aktueller Preis: 7,5 [Cent/kWh] Teuerungsrate Energie (real): 2,8 [%/a] rechnerische Lebensdauer (50 Jahre / 30 Fenster): 50 [a] Ersatzinvestition - Teuerungsrate (0% real): 2 [%/a] zusätzl. Wartungskosten als % der Investitionsvollkosten: 0 [%]

17 Gebäude: EFH, Rechenansatz EU-konform Dämmdicke für Kostenoptimum unter Standardannahmen: 11,0 cm Grafik: Dämmdicke für Kostenoptimum bei Variation der Parameter energetische Qualität des Bauteils: U-Wert, unsaniert (0,80-1,00-1,20 W/(m²K)) bei H'T = 100 % Betrachtungszeitraum (24 bis 36 Jahre) 20,0 12,0 18,0 16,0 14,0 Teuerungsrate allgemein (1,6 bis 2,4 %) energetische Qualität des Gebäudes: H'T (0,77-0,97-1,16 W/(m²K)) bei AW = 1,00 W/(m²K) 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Lebensdauer Bauteil: (40 bis 60 Jahre) BW der zusätzlichen Instandhaltungskosten (0 bis 0 ) 0,0 Kalkulationszins (2,4 bis 3,6 % real) BW der energiebedingte Mehrkosten (33,39 bis 50,09 /m² Bauteil ) aktueller Energiepreis (6 bis 9 Cent/kWh) Investitionkosten inkl BW Restwert bzw. Ersatzinvestition (136,91 bis 91,27 /m² Bauteil ) Teuerungsrate Energie (2,24 bis 3,36 % real )

18 Altbau Dämmung der Kellerdecke (EFH) 700 Kellerdecke, Dämmung von unten ohne Bekleidung (Rahmenbedingungen: Standard) Barwert (Vollkosten, mit Restwert & Ersatz, inkl. Wartung, Kosten Endenergie, keine Förderung) ,1 Kostenoptimaler Bereich bei + 2 % der Gesamtkosten Barwert (Mehrertrag, mit Restwert & Ersatz, inkl. Wartung, Kosten Endenergie, keine Förderung) 536,7 532,9 530,9 529,9 529,5 529,5 529,7 530,1 530,7 Barwert (Mehrertrag, ohne Restwert & Ersatz, inkl. Wartung, Kosten Endenergie, keine Förderung) Barwert [ /m² Wohnfläche] ,4-3,2 Martin EnEV 09/14: Vaché Institut Wohnen ca. und 8 cm Umwelt, Darmstadt 7,8 11,5 13,5 14,5 15,0 15,0 14,7 14,3 13,8 3,9 7,4 9,2 9,9 10,1 9,8 9,3 8,7 7, Dammdicke [cm] optimale Dämmdicke ca. 13 cm zuwachsende Kosten (Vollkosten): 1,04 [ /cm Bauteil] Grundkosten (Vollkosten): 26,5 [ /m² Bauteil] zuwachsende Kosten (energiebed. Mehrkosten): 1,04 [ /cm Bauteil] Grundkosten (energiebed. Mehrkosten): 26,5 [ /m² Bauteil] Betrachtungszeitraum (30 Jahre): 30 [a] Teuerungsrate allgemein (2 %): 2 [%/a] Kalkulationszins (real): 3 [%/a] aktueller Preis: 7,5 [Cent/kWh] Teuerungsrate Energie (real): 2,8 [%/a] rechnerische Lebensdauer (50 Jahre / 30 Fenster): 50 [a] Ersatzinvestition - Teuerungsrate (0% real): 2 [%/a] zusätzl. Wartungskosten als % der Investitionsvollkosten: 0 [%]

19 Altbau - Zusammenfassung Bestand: Nach EU-Ansatz schwankt die kostenoptimale Dämmdicke letztlich zwischen 10 und 14 cm Bedingte Anforderungen EnEV 09: Optima werden in etwa erreicht Dabei aber Institut extrem Wohnen flacher und Umwelt, Verlauf Darmstadt der Kurven. Bei 2 % Abweichung von den minimalen Gesamtkosten 5 bis über 20 cm Dämmdicke darstellbar Weitestgehend kein Widerspruch zwischen EU-Ansatz und Wirtschaftlichkeitsgebot EnEG

20 Neubau - Modellgebäude *) Klauß, Swen: Entwicklung einer Datenbank mit Modellgebäuden für energiebezogene Untersuchungen, insbesondere der Wirtschaftlichkeit; Studie im Auftrag des BMVBS und des BBSR; Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e,v. (ZUB), Kassel 2010

21 Neubau - Maßnahmenpakete Parametervariation: 6 Wärmeschutz-Niveaus: H T,zul EnEV 2007 bis KfW Effizienzhaus 40 (EH 40) 12 Varianten Wärmeerzeugung: Gas-Brennwert-Kessel, Erdreich-Wärmepumpe, Holzpellet- Kessel jeweils zusätzlich: thermische Solaranlage, WRG- Lüftungsanlage, sowie Kombination aus beiden

22 Neubau - Investitionskosten Projekt Evaluierung EnEV 09 im Auftrag des BBSR Kostenermittlung durch drei Architektur-/Planungsbüros opake Bauteile: Dach, Außenwand, Kellerdecke Fenster TGA: Wärmeerzeuger, Institut Wohnen thermische und Umwelt, Darmstadt Solaranlage, Lüftungsanlage

23 Neubau Ergebnisse DHH (einzelwirtschaftliche Perspektive) % 55% 70% of PE-limit EnEV 2009 Global costs per m² living space [ /m²] 350 Vielen 300 Dank für Ihre Aufmerksamkeit WPE+Sol PE-limit value EnEV 2009 BWK+Sol BWK+WRG BWK+Sol+WRG WPE WPE+WRG WPE+Sol+WRG HPK HPK+Sol HPK+WRG HPK+Sol+WRG Data points thermal protection 1. EnEV 2007 H T ' Max 2. EnEV 2009 H T ' Max 3. EnEV 2009 U-Werte Ref 4. EnEV % U Ref 5. EnEV % U Ref 6. EnEV % U Ref 0-50 Cost-optimal level Primary energy demand EnEV [kwh/(m²a)] SFH

24 Neubau Ergebnisse DHH und MFH Modellgebäude Kostenoptimum Anforderungen (EnEV 09) Abstand Vielen Dank [kwh/m²a] für Ihre Aufmerksamkeit [kwh/m²a] [kwh/m²a] (%) DHH (23%) MFH (13%) Modellgebäude Institut Wohnen und Umwelt, Mehrkosten EH Darmstadt 55 zu EnEV 09 zu EnEV 09 Mehrkosten Optimum Mehrkosten EH 40 zu EnEV 09 DHH -12 /m² 58 /m² 101 /m² MFH -8 /m² 23 /m² 41 /m²

25 Neubau Ergebnisse DHH (makro. Perspektive + Diskontrate 0%) % 55% 70% of PE-limit EnEV 2009 Global costs per m² living space [ /m²] 350 WPE 300 WPE+Sol PE-limit value EnEV 2009 BWK+Sol BWK+WRG BWK+Sol+WRG WPE+WRG WPE+Sol+WRG HPK HPK+Sol HPK+WRG HPK+Sol+WRG Data points thermal protection 1. EnEV 2007 H T ' Max 2. EnEV 2009 H T ' Max 3. EnEV 2009 U-Werte Ref 4. EnEV % U Ref 5. EnEV % U Ref 6. EnEV % U Ref Cost-optimal level Primary energy demand EnEV [kwh/(m²a)] SFH

26 Neubau - Zusammenfassung Neubau: Nach EU-Ansatz liegt das Kostenoptimum bei ca. 53 kwh/m²a (MFH) und ca. 54 kwh/m²a (DHH) Die Optima werden durch die Neubau-Anforderungen der EnEV 09 noch nicht erreicht Einschränkungen durch das Wirtschaftlichkeitsgebot des EnEG sind zu beachten, wenn Neubau-Anforderungen im Optimum und weitere Verschärfungen geplant sind

27 Fazit Vielzahl an Modellgebäuden und Sensitivitäten führt zu einer großen Bandbreite von Kostenoptima Zusatzannahmen müssen sorgfältig definiert werden (nationale Ebene) Das Wirtschaftlichkeitsgebot im EnEG steht im Neubau der Umsetzung der EPBD-Vorgabe ( Niedrigst- Energiehaus-Standard ab 2020) im Wege

28 ! Andreas Enseling Eberhard Hinz Tobias Loga