Shell BDH Hauswärme-Studie - HWWI

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Shell BDH Hauswärme-Studie
Szenaretten
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41/Anzahl an Wärmepumpen und Mini-KWK-Anlagen im Vergleich
2011 2015 2020 2030
Trend Strom Trend Strom Trend Strom Trend Strom
Wärmepumpen 440.539 440.539 654.512 762.851 953.578 1.171.587 1.507.901 1.720.593
Mini-KWK 15.896 15.896 18.812 20.291 23.544 26.726 33.972 37.205
Quelle: HWWI
Zukunft ist die Elektro-Wärmepumpe, die nicht
nur Strom, sondern zusätzlich Umweltwärme
nutzt. Damit Wärmeerzeugung und -verbrauch
zeitlich im Haushaltssektor (besser)
entkoppelt werden können, sind zusätzlich
leistungsfähigere Pufferspeicher (statt der
bisher verwendeten kleineren Warmwasserspeicher)
erforderlich. Pufferspeicher könnten
zwar grundsätzlich auch durch preislich
sehr günstige Elektroheizstäbe „aufgeladen“
werden. Ein vermehrter Einsatz von Heizstäben
dürfte sich aber aufgrund ihres hohen
Strombedarfes nicht ergeben.
Auf der Versorgungsseite könnten stromerzeugende
Heizungen, mit Erdgas und Heizöl
betriebene Mikro- und Mini-KWK-Anlagen
zur Abdeckung von Netzlastspitzen beitragen,
insbesondere wenn sie überwiegend
stromgeführt betrieben werden. Für überschüssige
Wärme wären entsprechende
Pufferspeicherkapazitäten zu installieren.
Mini-BHKW sind vor allem in Mehrfamilienhäusern/Wohnblocks
mit entsprechendem
Effizienzstandard und Wärmebedarf eine
Option. In der Strom-Szenarette wird daher
angenommen, dass in Ein- und Zweifamilienhäusern
verstärkt Wärmepumpen, in
Mehrfamilienhäusern mehr KWK-Anlagen
installiert werden.
Bei den Ein- und Zweifamilienhäusern verdoppelte
sich die Zunahme der Wärmepumpen
gegenüber dem Trendszenario. Im Jahr
2018 sind dann 1,05 Mio. Wärmepumpen
installiert und damit rund 220.000 mehr als
im Trendszenario.
Dabei werden verschiedene Wärmepumpentechnologien
eingesetzt. Im Bestand und bei
einfach sanierten Gebäuden im Wesentlichen
Luft-Wasser-Wärmepumpen, bei vollsanierten
Gebäuden und im Neubau auch Sole-
Wasser-Wärmepumpen. Zudem werden in
Mehrfamilienhäusern Mini-KWK-Anlagen
gefördert. In den vier Jahren des Programms
werden jeweils etwa 800 Anlagen zusätzlich
installiert, so dass im Jahr 2018 fast 25.000
eingesetzt werden. Da Wärmepumpen und
Mini-KWK-Anlagen mit Preisen zwischen
13.000 und 29.000 € deutlich teuer sind
als Brennwertgeräte, deren Kosten zwischen
5.000 und 10.000 € liegen, ergeben sich
durch das Programm zusätzliche Investitionskosten.
Die zusätzlichen Investitionskosten in
der Szenarette liegen bei 1,8 Mrd. €.
Der vermehrte Einsatz von Wärmepumpen
und Mini-KWK-Anlagen wird den statistisch
erfassten jährlichen Endenergieverbrauch
vermindern. Er liegt 2030 etwa 0,8 Mrd.
kWh unter dem Trendverbrauch. Kumuliert
wird der Endenergieverbrauch von Brennstoffen,
Strom und Fernwärme gegenüber dem
Trend bis 2030 um 17 Mrd. kWh verringert.
Dabei werden 2030 fast 22,5 Mrd. kWh
– und damit 2,5 Mrd. kWh mehr als im
Trendszenario – an Umweltwärme verwendet.
Die Mini-KWK-Anlagen produzieren
2030 fast 0,2 Mrd. kWh an Strom. Kumuliert
über den Zeitraum bis 2030 sind es 3,1 Mrd.
kWh Strom. Den erzeugten Strom mit den
Bezugskosten für Haushaltsstrom bewertet,
entspricht das einer Stromkosteneinsparung
von insgesamt 1,1 Mrd. € bei dreiprozentiger
Preissteigerung und 775 Mio. € bei konstanten
Preisen.
Derzeit liegt der Preis für Heizstrom unter
dem Preis für Haushaltsstrom. Dennoch liegt
er deutlich über dem von Gas und Öl. Auch
wurden „feste“ Strompreise bzw. kontinuierlich
steigende Strompreise unterstellt. In den
nächsten Jahren dürften sich die Strompreise
jedoch sehr viel stärker differenzieren.
Besonders die Bezugszeiten (saisonal, tageszeitlich,
Werktag oder nicht) werden einen
starken Effekt auf die Preisbildung haben.
Stromerzeugende bzw. stromverbrauchende
Heiztechniken wie elektrische Wärmepumpen
und Mini-KWK-Anlagen im Zusammenspiel
mit Speichern (Strom oder Wärme) könnten
diese Schwankungen im Strompreis
(aus)nutzen.
Mit dem Energieverbrauch gehen auch die
Treibhausgasemissionen zurück. Die Reduktion
der Emission bis 2030 steigt gegenüber
dem Trendszenario von 21,7% auf 22,1%.
Insgesamt werden zusätzlich zum Trend bis
2030 rund 9 Mio. t CO 2 vermieden.
Holz
Holz war der Heizenergieträger, dessen
Einsatz sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten
am stärksten erhöht hat. So ist der
Verbrauch sonstiger Energieträger – der vorwiegend
Holz enthält – in der UGR von 24,6
Mrd. kWh im Jahr 1995 auf 75 Mrd. kWh im
Jahr 2010 gestiegen. Damit spielt Holz in der
häuslichen Wärmeversorgung bei den erneuerbaren
Energien – weit vor Solarthermie
und Umweltwärme – eine dominante Rolle.
Wenn der Anteil von erneuerbaren Energien
im Hauswärmesektor steigen soll, könnte
bzw. müsste Holz hierzu einen (wesentlichen)
Beitrag leisten.
Holz kann zur Diversifizierung der Energieversorgung
und zur Verringerung der Brennstoffkosten
beitragen, insbesondere dann, wenn
die Beschaffung von Holz im Selbstbezug
erfolgt. Holz hat den Vorteil gegenüber
fossilen Energieträgern, dass es aufgrund
geringer spezifischer Treibhausgasemissionen
signifikant zu CO 2 -Emissionsminderungen
beitragen kann. Außerdem ist der Rohstoff
Holz in Deutschland – im Vergleich zu anderen
Ländern – in großen Mengen vorhanden.
(siehe dazu Kasten auf Seite 49).
Zusätzlich setzt die aktuelle Energieeinsparverordnung
(EnEV) weitere Anreize für den
Einsatz des Energieträgers Holz: Bezogen auf
den Energieverbrauch bewirkt der niedrigere
feuerungstechnische Wirkungsgrad von
Holzzentralheizungen zwar höhere Endenergieverbräuche
pro kWh erzeugter Wärme
als Gas- und Öl-Brennwerttechnik, allerdings
verhält es sich bei einer primärenergetischen
Betrachtung anders. Nach der DIN 4701-10
beträgt der Primärenergiefaktor beim Brennstoff
Holz 0,2 und bei Gas sowie Heizöl 1,1.
Bezogen auf die Kenngröße „Primärenergie“
zur Bestimmung des energetischen Ressourcenverbrauchs
liegen Holzzentralheizungskessel
dafür günstiger als Brennwerttechnik
auf Basis rein fossiler Energieträger.
In dieser Szenarette wird ein größerer Holzeinsatz
bei der häuslichen Wärmeerzeugung
betrachtet, um festzustellen wie sich dies auf
den Endenergieverbrauch, die Energiekosten
und die Treibhausgasemissionen auswirkt. Es
wird angenommen, dass alte Öl- und Gaskessel
verstärkt durch zentrale Holzkessel,
wie Holzvergaser-, Pellet- oder Hackschnitzelkessel,
ersetzt werden. Im Vergleich zum
Trendszenario wird im Maßnahmen-Zeitraum
in den Jahren 2014 bis 2017 die doppelte
Anzahl an Holzheizungen installiert. Während
im Trendszenario 2018 etwa 928.000
ANZAHL DER HOLZHEIZUNGEN
42/Anzahl TRENDSZENARIO der Holzheizungen VS. HOLZSZENARIO
Tsd.
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
350
300
250
200
150
100
50
0
0
Mio. kWh
400
Hackschnitzelanlage
Pelletkessel
Holzvergaserkessel
Trend Szenarette Holz Trend Szenarette Holz Trend Szenarette Holz
2015 2020 2030
Quelle: HWWI
HÖHERER ENERGIEVERBRAUCH UND CO 2
-EINSPARUNGEN
43/Energieverbrauch GEGENÜBER TRENDSZENARIO
und Treibhausgasemissionen in Holzszenarette
gegenüber Trend
Mehrverbrauch
CO 2 -Einsparung
2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
Quelle: HWWI
Holzheizungen und der Brennstoff Holz haben in den vergangenen Jahren
deutlich an Bedeutung gewonnen. So stellt sich die Frage, wie viel Holz gibt
es in Deutschland? Und wie viel Holz steht als Brennholz zur Verfügung?
Deutschland ist ein waldreiches Land. Im Jahre 2011 gab es in Deutschland 11,3 Mio.
Hektar Wald. Dabei hat die Gesamtwaldfläche in den letzten Jahren zugenommen,
alleine im Jahr 2011 gegenüber 2010 um 18.557 Hektar, was 0,2% der deutschen
Waldfläche entspricht. Jährlich wachsen ca. 110 Mio. Festmeter (FM) Holz (einschließlich
Rinde) nach, von denen 97 Mio. FM verwendbar sind und rund 86 Mio. FM
verwendet wurden (StaBu 2012 UGR Bericht).
Gut die Hälfte (52,6%) des Holzes aus der deutschen Forstwirtschaft wurde im Jahre
2011 im Holzgewerbe beispielsweise als Bauholz oder Holzwaren, 10,7% als Faserholz
in der Zellstoffindustrie eingesetzt. Ein gutes Drittel (36,6%) werden in Heiz(kraft)
werken oder im Hausbrand energetisch genutzt (StaBu 2012 UGR Bericht). Dabei hat
sich der (Brenn)Holzverbrauch der privaten Haushalte von 2000 bis 2010 von 12 auf
aktuell etwa 34 Mio. FM deutlich erhöht (Mantau 2012).
Grundsätzlich wird weiteres – wenn auch mittelfristig nach oben begrenztes – Potenzial
für ein zusätzliches einheimisches Holzangebot gesehen (FNR 2011, dena 2011).
Die zusätzliche Holznachfrage der in dieser Studie berechneten Szenarien (Trend- und
Alternativszenario) ließe sich durch verbleibende einheimische Vorkommen decken,
sofern die anderen Verwendungen von Holz nicht auch (wesentlich) ausgeweitet werden.
Umso mehr muss künftig auf einen effizienten Brennholzeinsatz geachtet werden.
Sollte es dennoch langfristig vermehrt zu Holzimporten kommen, ist – ähnlich schon
wie bei der flüssigen Biomasse – verstärkt auf die Einhaltung von Nachhaltigkeitskriterien
zu achten (vgl. IINAS/IFEU 2012).
Mio. t
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
zentrale Holzheizungen eingebaut sind, liegt
die Anzahl der installierten zentralen Holzheizungen
aufgrund der höheren Austauschrate
in der Szenarette bei fast 1 Mio. Bis 2030
steigt die Anzahl der Heizungen, die mit Holz
befeuert werden, auf über 1,3 Mio. an.
Diese setzen sich zusammen aus 45.000
Hackschnitzelanlagen, die Mehrfamilienhäuser
beheizen, sowie etwas über 400.000
Holz-Pelletkessel und etwa 850.000 Holzvergaserkessel
in Ein- und Zweifamilienhäusern.
Die Anzahl der zentralen Holzheizungen ist
für Szenario und Szenarette im Zeitverlauf in
der Abbildung 42 dargestellt.
Der Einbau von Holzheizungen ist wesentlich
teurer als der von einem Öl-/Gas-Brennwertkessel.
Ein Holzvergaserkessel für ein
Ein- und Zweifamilienhaus kostet 15.000 €;
die Anschaffung einer Pelletanlage zwischen
15.500 € und 16.000 € exklusive Einbau
eines Lagers mit automatischer Bestückung.
Für eine Hackschnitzelanlage im Mehrfamilienhaus
fallen reine Investitionskosten für den
Kessel zwischen 16.800 € und 21.100 € an,
exklusive Lagerkosten und Bestückung. Dies
spiegelt sich auch in den unterschiedlichen
Investitionskosten im Trendszenario und in der
Holzszenarette wider.
Die zusätzlichen Investitionskosten durch die
im Vergleich zum Trendszenario schnellere
Umstellung auf Holz liegen in Summe bei
1,7 Mrd. €. Holzheizungen haben höhere
spezifische Energieverbräuche; Holzvergaserkessel
verbrauchen beispielsweise je nach
baulichem Wärmeschutz 170 bis zu 271
kWh pro Jahr und m 2 Wohnfläche und auch
Pellet- und Hackschnitzelanlagen haben in
den verschiedenen Sanierungsklassen jeweils
einen höheren Energieverbrauch als ein Gasoder
Öl-Niedertemperaturkessel. Infolgedessen
erhöht sich der jährliche Endenergieverbrauch
in der Holzszenarette im Vergleich
zum Trendszenario. Im Jahr 2030 werden
in dieser Szenarette 0,3 Mrd. kWh mehr an
Endenergie für Raumwärme und Trinkwassererwärmung
verbraucht als im Trendszenario.
Höheren Investitionskosten bei der Holz-Szenarette
gegenüber dem Trendszenario sind
niedrigere Betriebskosten gegenzurechnen.
Über den gesamten Beobachtungszeitraum
2011 bis 2030 hinweg kumulieren sich die
Betriebskosteneinsparungen bei jährlich
steigenden Preisen auf über 1,4 Mrd. €. (Die
Holzpreise beinhalten die Lieferung von Holz.
In vielen Fällen werden die Betreiber von
Holzheizungen das Holz sehr viel günstiger
im Selbstbezug erstehen. Dann ist aber deren