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Verbesserung der Energieeffizienz im Gebäudebestand

Diplomarbeit 2008 120 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Wirtschaftsingenieurwesen

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einführung

2 Energieeffizienz
2.1 Relevanz der Energieeffizienz
2.1.1 EU-Zielvorgaben
2.1.2 Ziele Deutschlands
2.1.3 Anreize auf sektoraler Ebene
2.2 Definitionen
2.2.1 Technische und ökonomische Effizienz
2.2.2 Arten von Verbrauchsindikatoren
2.2.3 Indikatoren auf der Makro- und Mikroebene

3 Gebäude und Energiebedarf
3.1 Energieverbrauch in Gebäuden
3.1.1 Entwicklung der Energieintensität und des Energieverbrauchs
3.1.2 Endenergieverbrauch in verschiedenen Verbrauchssektoren
3.1.3 Treibhausgas-Emissionen
3.2 Energiekennzahlen
3.2.1 Transmissionswärmeverluste
3.2.2 U-Wert
3.2.3 Spezifischer Energieaufwand
3.2.4 Weitere Kennzahlen
3.3 Wohngebäudebestand in Deutschland
3.3.1 Gebäudetypologie
3.3.2 Spezifischer Energieverbrauch in den Baualtersklassen
3.3.3 Typische Schwachstellen in Wohngebäuden
3.4 Energieeinsparpotenziale
3.4.1 Technisches Potenzial
3.4.2 Wirtschaftliches Potenzial

4 Richtlinien und Gesetze zur Steigerung der Energieeffizienz
4.1 Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden
4.1.1 Ziel der EU-Gebäuderichtlinie
4.1.2 Maßnahmen
4.1.3 Umsetzung
4.2 Energieeinspargesetz EnEG 2005
4.2.1 Regelungen
4.2.2 Voraussichtliche Änderungen EnEG 2009
4.3 Energieeinsparverordnung EnEV 2007
4.3.1 Ziele und Regelungen
4.3.2 Anforderungen an Wohngebäude
4.3.3 Voraussichtliche Änderungen EnEV 2009

5 Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz
5.1 Technische Maßnahmen
5.1.1 Effiziente und umweltschonende Heizanlagen
5.1.1.1 Brennwertanlagen
5.1.1.2 Holzpelletheizungen
5.1.1.3 Solarthermische Anlagen
5.1.1.4 Wärmepumpen
5.2 Bauliche Maßnahmen
5.2.1 Wärmedämmung
5.2.2 Fenster und Verglasungen
5.3 Institutionelle Maßnahmen
5.3.1 Energieausweise
5.3.1.1 Regelungen
5.3.1.2 Energieverbrauchsausweis
5.3.1.3 Energiebedarfsausweis
5.3.2 Förderungen
5.3.2.1 KfW-Förderprogramme
5.3.2.2 Weitere Fördermöglichkeiten
5.3.3 Energiedienstleistungen
5.3.3.1 Energiecontracting
5.3.3.2 Energiesparberatung

6 Sanierungsmaßnahmen und Einsparpotenziale im Wohngebäudebestand
6.1 Heizanlagentechnik
6.1.1 Technische Möglichkeiten
6.1.2 Energie- und Treibhausgas-Einsparungen
6.1.3 Absatzzahlen
6.2 Wärmedämmung im Gebäudebestand
6.2.1 Sanierungskosten
6.2.2 Möglichkeiten der Energieeinsparung
6.2.3 Entwicklung von jährlich gedämmten Außenwandflächen
6.3 Fenster und Verglasungen
6.3.1 Energetische Eigenschaften
6.3.2 Möglichkeiten der Energie- und Treibhausgaseinsparung
6.3.3 Absatzentwicklung von Fenstereinheiten
6.4 Sanierungsmaßnahmen durch Förderungen
6.4.1 Entwicklung des CO2-Gebäudesanierungsprogramms
6.4.2 Durchgeführte Maßnahmen im Wohngebäudebestand
6.4.3 Effekte des CO2-Gebäudesanierungsprogramms
6.5 Zukünftige Entwicklung

7 Schlussbetrachtung

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Energieintensität in Deutschland in den Jahren 1990 bis 2007

Abb. 2: Spezifischer Energieverbrauch in privaten Haushalten in den Jahren 1990 bis 2006

Abb. 3: Primär- und Endenergieverbrauch in den Jahren 1990 bis 2006 in Petajoule

Abb. 4: Endenergieverbrauch nach Sektoren im Jahr 2006

Abb. 5: Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen in privaten Haushalten im Jahr 2006

Abb. 6: Treibhausgas-Emissionen in Deutschland in den Jahren 1990 bis 2006 in Megatonnen CO2-Äquivalent

Abb. 7: CO2-Emissionen in verschiedenen Sektoren im Jahr 2006 in Megatonnen

Abb. 8: Wohngebäudebestand in Deutschland nach Baualter bis zum Jahr 2006

Abb. 9: Wärmeverluste durch Bauteile in Prozent

Abb. 10: Gedämmte Gebäudeaußenwandflächen mit Wärmedämmverbundsystemen in den Jahren 1990 bis 2005 in m2

Abb. 11: Absatzentwicklung von Fenstereinheiten in den Jahren 1998 bis 2007

Abb. 12: Anteile von Verglasungsarten vor der Modernisierung im Jahr 2007

Abb. 13: Anteile von Verglasungsarten nach der Modernisierung im Jahr 2007

Abb. 14: Anteile von verschiedenen Heizanlagen vor der Modernisierung im Jahr 2007

Abb. 15: Anteile von verschiedenen Heinzanlagen nach der Modernisierung im Jahr 2007

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Einteilung von Wohngebäuden nach Baualtersklassen

Tab. 2: Beheizte Wohnfläche und Heizwärmebedarf von Wohngebäuden nach Baualtersklasse

Tab. 3: Heizwert und Brennwert von Erdgas und Heizöl

Tab. 4: Anzahl an Öl- und Gas-Heizkessel nach deren Errichtungszeitraum in Deutschland im Jahr 2006

Tab. 5: Absatzzahlen von Wärmeerzeugungsanlagen in Deutschland in den Jahren 2004 bis 2006

Tab. 6: U-Werte von Außenwänden nach Gebäudeerrichtung

Tab. 7: U-Werte von Fenstern nach Gebäudeerrichtung

Tab. 8: Nutzung des CO2-Gebäudesanierungsprogramms in den Jahren 2005 bis

Tab. 9: Kredit- und Zuschussfälle nach Wohngebäudetypen im Jahr 2007

Tab. 10: Vergleich des U-Wertes für Außenwände der EnEV mit erreichten U-Werten durch Sanierung in den Jahren 2005 bis 2007

Tab. 11: CO2e-Minderung und Endenergieeinsparung nach Förderungen in den Jahren 2005 bis 2007

Tab. 12: CO2e-Minderung und Endenergieeinsparung nach Gebäudetypen in den Jahren 2005 bis 2007

Tab. 13: Sanierungseffizienz in Gebäuden in den Jahren 2006 bis 2030 in Prozent

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einführung

Klimawandel, Unsicherheiten in der Energieversorgung und steigende Ener­giepreise sind Themen, die in Europa und in Deutschland nahezu täglich in der Diskussion stehen. Die weltweiten Klimaänderungen und dessen Auswirkun­gen auf die Umwelt und den Menschen sind besonders in den letzten Jahren erkennbar. So treten vermehrt Wetterereignisse wie lange Trockenheitsperio­den, Hitzewellen und Wirbelstürme auf. Gründe dafür sind die anthropogenen, vom Menschen erzeugten, Treibhausgasemissionen, die zu einer Erhöhung der durchschnittlichen globalen Temperatur führen und Ökosysteme dadurch schä­digen. Allein zwischen den Jahren 1970 und 2004 sind die globalen Treibhaus­gasemissionen um ca. 70 % gestiegen.[1] Gemäß dem 4. Syntheseberichtes des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) ist die durchschnittliche globale Temperatur zwischen den Jahren 1906 und 2005 um ca. 0,74 °C gestiegen.[2] Mit der Unter­zeichnung des Kyoto-Protokolls aus dem Jahr 1997 haben sich die Industrie­staaten verpflichtet, die Emission von sechs Treibhausgasen im Zeitrum zwi­schen 2008 und 2012 um mindestens 5,2 % im Vergleich zum Jahr 1990 zu senken.[3]

Ein weiteres Thema in der politischen Diskussion ist die zunehmende Import­abhängigkeit hinsichtlich von Rohstoffen zur Energieerzeugung. Wenn die heimische Energieversorgung der jeweiligen EU-Mitgliedsstaaten nicht ge­stärkt wird, wird die Importabhängigkeit der europäischen Energieerzeugung in den kommenden 20 bis 30 Jahren bis auf etwa 70 % ansteigen. Diese liegt der­zeit bei ca. 50 %. Eine Problematik der Abhängigkeit ist, dass einige Importe aus Ländern stammen, in denen unsichere politische Verhältnisse bestehen. Des Weiteren sind Energiereserven nur in wenigen Ländern vorhanden, was die Abhängigkeit weiter verstärkt. In der EU sind die Erdöl- und Erdgaspreise seit dem Jahr 2004 um das Zweifache gestiegen. Durch diese Steigerung sind die Strompreise ebenfalls gestiegen und bereiten den Verbrauchern höhere Kosten beim Stromverbrauch. Durch die steigende Importabhängigkeit und der ansteigenden weltweiten Nachfrage nach fossilen Brennstoffen, werden die Erdöl- und Erdgaspreise in den kommenden Jahren weiter steigen.[4] Ein Beitrag zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen, der Importabhängigkeit sowie der Energieversorgungsunsicherheiten bietet neben europäischen Maßnahmen wie z.B. die Erhöhung des Anteils an Erneuerbaren Energien am Energie­verbrauch,[5] vor allem die Steigerung der Energieeffizienz in der EU.[6] In dieser Arbeit sollen Energieeffizienzpotenziale aufgezeigt werden und wie diese ausgeschöpft werden können. Hierbei liegt der Fokus der Betrachtung auf private Haushalte in Deutschland und insbesondere auf den vorhandenen Woh­ngebäudebestand. Ziel dieser Arbeit ist, mögliche Sanierungsmaßnahmen im Gebäudebereich aufzuzeigen und die sich daraus ergebenden Energie- und CO2-Einsparpotenziale darzulegen. In Kapitel 2 werden energie- und umwelt­politische Ziele wie auch Maßnahmen auf europäischer und nationaler Ebene hinsichtlich Energieeffizienzsteigerungen aufgezeigt. Daneben werden An­reizmechanismen thematisiert, die auf sektoralen Ebenen bestehen. Im weiteren Verlauf des zweiten Kapitels wird der Begriff der Energieeffizienz definiert und dessen Messung erörtert. In Kapitel 3 wird der Energieverbrauch in Ge­bäuden analysiert und Begriffe, die zum weiteren Verständnis der Arbeit benö­tigt werden wie Energiekennzahlen und Energieeinsparpotenziale, definiert. Inhalte des Kapitels 4 sind rechtliche Rahmenbedingungen, die die Grundlagen zur Steigerung der Energieeffizienz schaffen. Anschießend werden in Kapitel 5 technische, bauliche und institutionelle Maßnahmen im Gebäudebereich the­matisiert, um diese in Kapitel 6 hinsichtlich ihrer Energie- und CO2- Einsparpotenziale zu analysieren. Der Schwerpunkt des sechsten Kapitels liegt dabei auf Sanierungsmaßnahen im Bereich der Heizanlagentechnik, Wärme­dämmungen und Fenster im Sektor der privaten Haushalte. Weiterhin werden Einspareffekte aus Fördermaßnahmen dargelegt und es erfolgt eine Betrach­tung auf zukünftige Entwicklungen. Abschließend erfolgt in Kapitel 7 eine Schlussbetrachtung dieser Arbeit.

2 Energieeffizienz

In diesem Kapitel wird die Bedeutung der Energieeffizienz für Europa und Deutschland verdeutlicht sowie auf deren geplante Maßnahmen und die da­durch erreichenden Ziele eingegangen. Des Weiteren wird der Begriff Energie­effizienz definiert und aufgezeigt wie diese bewertet wird.

2.1 Relevanz der Energieeffizienz

Zu Beginn der Analyse der Energieeffizienz wird dargestellt, welche Relevanz die Energieeffizienz in der Umwelt- und Energiepolitik auf europäischer, nati­onaler und sektoraler Ebene einnimmt. Dafür werden in Kapitel 2.1.1 Zielvor­gaben auf europäischer Ebene betrachtet, um dann in Kapitel 2.1.2 den Fokus auf die Umwelt- und Energiepolitik in Deutschland zu setzen. Anschließend werden in Kapitel 2.1.3 Anreize zur Steigerung der Energieeffizienz auf sekt­oraler Ebene dargelegt.

2.1.1 EU-Zielvorgaben

Im Kern der europäischen Energie- und Umweltpolitikpolitik stehen Klima­schutzstrategien, die die Erhöhung der globalen Temperatur in Zukunft auf durchschnittlich 2 °C im Vergleich zu vorindustriellen Werten (1750) begren­zen sollen.[7] Dazu hat sich die EU das Ziel gesetzt Treibhausgasemissionen um wenigstens 20 % bis zum Jahr 2020 gegenüber dem Jahr 1990 und um mindes­tens 30 % bis 2020 zu reduzieren, falls eine internationale Zustimmung unter­zeichnet wird. Eine Maßnahme der EU, welches die Senkung der Treibhaus­gasemissionen unterstützen soll, ist die Erhöhung des Anteils an erneuerbare Energien auf 20 %, gemessen am Energieverbrauch, bis zum Jahr 2020.[8] Eine weitere Maßnahme zur Erreichung der Emissionsminderungsziele ist die Erhö­hung der Energieeffizienz um 20 % bis zum Jahr 2020.[9] Mit der Verbesserung der Energieeffizienz soll der Energieverbrauch in der EU reduziert werden und zwar bis zum Jahr 2020 um 20 %. Laut Europäischer Kommission würden dadurch jährlich etwa 800 Mio. Tonnen Emissionen ein­gespart.[10] Die Verbesserung der Energieeffizienz in der EU schafft zusätzlich eine Erhöhung der Versorgungssicherheit mit Energie und eine Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der einzelnen Mitgliedsstaaten.[11] Anreize zur Ver­besserung der Energieeffizienz innerhalb der EU wurden durch die Richtlinie 2006/32/EG über Energieeffizienz und Energiedienstleistungen (Energie- dienstleistungs-Richtlinie), welche am 5. April 2006 in Kraft getreten ist, ge­schaffen.[12]

Ziel dieser Richtlinie ist Märkte für Energiedienstleistungen zu schaffen, die der Verbesserung von Energieeffizienz dienen sollen. Diese Richtlinie fordert alle Mitgliedsstaaten der EU auf, sich ein Zielwert zur Endenergieeinsparung von 9 % bis zum Jahr 2016 zu setzen. Ferner werden alle Mitgliedsstaaten an­gewiesen alle drei Jahre einen nationalen Aktionsplan (National Energy Effi­ciency Action Plan - NEEAP) aufzustellen, indem alle Maßnahmen hinsicht­lich dieser Zielerreichung bis zum Jahr 2016 aufgezeigt werden sollen. Weiter­hin sollen die Mitgliedsstaaten rechtliche und institutionelle Rahmenbedingun­gen schaffen, die für einen effizienten Energieverbrauch erforderlich sind.[13]

2.1.2 Ziele Deutschlands

Mit der Unterzeichnung des Kyoto-Protokolls hat sich Deutschland zur Redu­zierung von Treibhausgasemissionen bis zum Zeitraum 2008 bis 2012 um 21 % im Vergleich zum Jahr 1990 verpflichtet. Falls die Europäische Union ihre Emissionen im gleichen Zeitraum um 30 % unter den Werten vom Jahr 1990 senkt, hat sich die Bundesrepublik Deutschland das Ziel gesetzt bis zum Jahr 2020 die Emissionen um 40 % gegenüber dem Jahr 1990 zu reduzieren.[14] Zur Zielerreichung wurde ein integriertes Energie- und Klimaprogramm er­stellt, welcher verschiedene Maßnahmenschwerpunkt enthält. Ein Beispiel ist die Erhöhung des Anteils an Erneuerbaren Energien in der Stromerzeugung auf 25 bis 30 % bis zum Jahr 2020 und der verstärkten Verwendung von Biokraft- stoffen.[15] Im Bereich der Verbesserung der Energieeffizienz hat sich Deutsch- land das Ziel gesetzt, die gesamtwirtschaftliche Energieproduktivität[16] bis zum Jahr 2020 gegenüber dem Jahr 1990 zu verdoppeln. Dies bedeutet, dass zur Erwirtschaftung einer Einheit Bruttosozialprodukt im Jahr 2020 die halbe E­nergiemenge benötigt wird wie noch im Jahr 1990.

Zur Erreichung dieser Ziele hat die Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2006 ein 10-Punkte-Programm zur Steigerung der Energieeffizienz aufgestellt. Maß­nahmen dieses Programms sind z.B. die Erhöhung der Energieeffizienz im Ge­bäudebereich, die Steigerung der Anzahl von Energieberatungen aus öffentli­cher Hand und die Senkung des Energieverbrauchs im öffentlichen Sektor. Ein weiteres Element dieses Programms ist die Umsetzung der Energiedienstleis­tungsrichtlinie auf nationaler Ebene.[17] Im NEEAP verpflichtet sich Deutsch­land wie auch die anderen EU-Mitgliedsstaaten zu einer Endenergieeinsparung von 9 % innerhalb von 9 Jahren (2008 bis 2016) im Vergleich zum Durch­schnittswert der Jahre 2001 bis 2005. Entsprechend den Vorgaben der Energie­dienstleistungsrichtlinie hat Deutschland vorzeitig im Jahr 2007 einen nationa­len Aktionsplan aufgestellt und weitere folgen in den Jahren 2011 und 2014. Die Erstellung von drei nationalen Aktionsplänen soll dazu beitragen Strate­gien und Maßnahmen zeitnah bewerten zu können. Weiterhin hat sich Deutsch­land für das Jahr 2010 ein Zwischenziel bezüglich Energieeinsparungen ge­setzt, welches ca. 61 % des Zielwertes für das Jahr 2016 betragen soll.

Zur Bewertung der erreichten Zielvorgaben dürfen auch Maßnahmen mit ein­bezogen werden, mit denen im Jahr 1991 bzw. im Jahr 1995 begonnen wurde und diese weiterhin energiesparende Wirkungen haben.[18] Derartige Maßnah­men werden als Early Actions bezeichnet.[19] Um die gesetzten Zielvorgaben zu erreichen, werden im NEEAP mögliche Maßnahmen dargelegt wie bspw. die Ausnutzung von Energieeinsparmöglichkeiten im Gebäudebereich, vor allem im Wohngebäudebestand durch Verwendung energieeffizienter Anlangen zur Heizwärmebereitstellung wie auch Wärmedämmungen für Gebäudehüllen. Ferner soll die jährliche Gebäudesanierungsquote erhöht werden und Sanierun­gen von Wohngebäuden qualitativ verbessert werden.[20] Die gegenwärtige jähr­liche energetische Sanierungsquote liegt zwischen 0,6 und 0,7 %. Ziel ist eine

Erhöhung der Sanierungsquote auf 2 % pro Jahr.[21] Außerhalb des Wohngebäu­debereichs werden im NEEAP weitere Maßnahmen aufgezeigt, die die Infor­mationsbasis von Verbrauchern über die Verbesserung der Energieeffizienz erhöhen sollen. Außerdem sollen Energieeffizienzpotenziale im öffentlichen Sektor besonders in öffentlichen Gebäuden sowie in den Sektoren Gewerbe, Handel und Dienstleistungen ausgeschöpft werden.[22]

2.1.3 Anreize auf sektoraler Ebene

Neben den Energieeffizienzmaßnahmen auf europäischer und nationaler Ebene werden in diesem Kapitel einzelne Sektoren betrachtet, die Energie verbrau­chen. Im Mittelpunkt energie- und umweltpolitischer Maßnahmen stehen Branchen, die energieintensiv sind wie z.B. das produzierende Gewerbe und Haushalte. In den Sektoren der Gewerbe, Handel und Dienstleistungen macht Energie einen großen Anteil an den Gesamtkosten der Produktion von Produk­ten bzw. der Bereitstellung von Dienstleistungen aus.[23] Um steigenden Ener­gierohstoffpreisen entgegen zu wirken, wird versucht Produktionsmethoden zu verbessern, um den Einsatz von Energierohstoffen zu verringern.[24] Die Kos­tenminimierung bildet damit einen Anreiz für effizientere Handlungsweisen von Unternehmen in den Sektoren Gewerbe, Handel und Dienstleistungen.

Ein weiterer Bereich der energieintensiv ist, ist der Verkehrssektor. Der größte Anteil an Treibhausgasemissionen stammt aus dem Straßenverkehr.[25] Auf Grund der geplanten Emissions-Reduktionsziele sind im NEEAP Maßnahmen festgelegt, die zur energetischen Verbesserung von Fahrzeugen führen sollen.[26] Eine allgemeine Verbrauchssenkung ist durch eine sparsame Verwendung von Fahrzeugen durch deren Nutzer möglich.[27]

Im Sektor der privaten Haushalte wird etwa ein Drittel des Endenergie­verbrauchs Deutschlands verbraucht. Die hauptsächliche Energieverwendung liegt im Bereich der Raumwärme- und Warmwasserbereitstellung, so dass in diesem Bereich der Schwerpunkt der Effizienzbetrachtung liegt.[28]

2.2 Definitionen

Wie in Kapitel 2.1 aufgezeigt wurde, ist die Thematik rund um die Energieeffi­zienz ein aktuelles Thema in der Klima- und Energiepolitik der Europäischen Union sowie in Deutschland. Ebenfalls wächst das derzeitige Interesse an E­nergieeffizienz in den einzelnen Sektoren auf Grund von steigenden Energie­preisen. So wird in vielen Berichten und Ansprachen über die Energieeffizienz und dessen Steigerung diskutiert. Es wird aber nicht eindeutig erläutert, was unter dem Begriff der Energieeffizienz zu verstehen ist. Daher wird in diesem Kapitel der Begriff der Energieeffizienz näher erläutert. Ferner wird aufge­zeigt, welche verschiedenen Indikatoren bestehen, um Energieeffizienz abzu­bilden und wie man diese auf makroökonomischer bzw. mikroökonomischer Ebene messen kann.

2.2.1 Technische und ökonomische Effizienz

Um sich mit der Energieeffizienz auseinander setzen zu können, muss zuerst der Begriff Effizienz erläutert werden. Dieser taucht in verschiedenen Berei­chen auf. So kann z.B. von effizienten Solarkollektoren oder von gesamtwirt­schaftlicher Effizienz die Rede sein.[29] Im Allgemeinen wird unter Effizienz Wirksamkeit verstanden[30] Bei genauerer technischer und ökonomischer Be­trachtung zeigen sich allerdings Unterschiede.

Im technischen Sinne wird bei engerer Betrachtung der physische Output eines Gerätes oder einer Anlage mit dem jeweiligen physischen Energieeinsatz in Relation gesetzt. Durch eine Modifikation wird im weiteren Sinne der Begriff auch für komplexere Systeme oder Energieverbrauchssektoren verwendet. Die­se technische Bezeichnung steht mit dem spezifischen Energieverbrauch, dem Einheitsenergieverbrauch, dem Durchschnittsenergieverbrauch und der Ener­gieintensität in enger Verbindung. Dabei wird jeweils ein physischer Energie­einsatz mit einer mengen- oder wertmäßigen Outputgröße in Verhältnis gesetzt. Bei ökonomischer Betrachtung ist neben der mengenmäßigen Größe des Ener­gieeinsatzes auch die Wertgröße zu berücksichtigen. Dabei bilden Opportuni­tätskosten, die von einer Entscheidung abhängig sind, grundlegend den Rah­men zur Beurteilung der Energienutzung. Grundsätzlich ist die Reduzierung der Gesamtkosten zusätzlich zur Reduzierung des relativen Energieverbrauchs aus ökonomischer Sicht von Bedeutung.[31] So kann in der Energiewirtschaft unter Energieeffizienz der produktive Einsatz von Energie verstanden wer­den.[32] Bezieht man die Definition der Energieeffizienz auf Gebäude, so sind energieeffiziente Gebäude diejenigen, die einen relativ niedrigen Energiebedarf aufweisen, der benötigt wird, um das Gebäude zu nutzen.[33]

Energieeffizienz kann mit Hilfe von verschiedenen Indikatoren abgebildet bzw. gemessen werden. Dabei werden für Indikatoren unterschiedliche Bezeichnun­gen verwendet wie bspw. Energie-Effizienz-Indikatoren, Energieeinsparindika­toren oder Energieverbrauchsindikatoren. Der Begriff Energieverbrauchsindi­katoren ist im Vergleich zu den beiden anderen Begriffen neutraler, da bei die­sen eine weitere Begriffsbestimmung von Energieeffizienz und -einsparung notwendig ist.[34] Aus Vereinfachungsgründen wird im weiteren Verlauf dieser Arbeit die Bezeichnung Energieverbrauchsindikatoren verwendet.

2.2.2 Arten von Verbrauchsindikatoren

Energieverbrauchsindikatoren lassen sich bspw. hinsichtlich ihrer Bezugsgrö­ße, welche von Maßgrößen für Geräte bis hin zur Gesamtwirtschaft eines Lan­des reichen, unterscheiden. Die Maßgrößen setzen hierbei eine Aktion mit der dafür genutzten Energie ein Verhältnis zueinander.[35]

Zur Abbildung der Energieeffizienz werden häufig drei Indikatoren wie die Energieintensität, die Energieproduktivität und der Wirkungsgrad genannt. Die Energieintensität ist eine Kennzahl, welche den benötigten Energieeinsatz in Relation zu der Wirtschaftsleistung eines Landes oder der branchenbezogenen Bruttowertschöpfung setzt. Hierbei wird häufig der Primärenergieverbrauch als Energieeinsatz und das Bruttoinlandsprodukt als wirtschaftliche Leistung ver- wendet.[36]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der in der Formel verwendete Index t steht für den betrachteten Zeitraum, der üblicherweise ein Jahr beträgt, PEV für den Primärenergieverbrauch einer Pe­riode (PEVt) und das BIP für das Bruttoinlandprodukt derselben Periode (BIPt).[37] Der Primärenergieverbrauch ist die Summe aller im Inland vorhande­nen Energieträger,[38] die den heimischen Bedarf an Energie in einem bestimm­ten Zeitraum decken. Das BIP dagegen beschreibt die ökonomische Leistungs­fähigkeit eines Landes in einer bestimmten Periode. Weiterhin ist das BIP ein Indikator für die Produktivität einer Volkswirtschaft, abzüglich der Einfuhr von Waren und Vorleistungen.[39] Somit gibt die Energieintensität an, wie viel Ener­gie verbraucht wurde, um eine Einheit wirtschaftliche Leistung zu erhalten.[40] Eine Steigerung als auch ein Rückgang der Energieintensität ergibt sich aus der Veränderung des Energieverbrauchs und / oder der Wirtschaftsleistung.

Ein weiterer Indikator zur Messung der Energieeffizienz ist die Energieproduk­tivität. Dieser Indikator ist der Kehrwert zur Energieintensität und zeigt auf, wie viel BIP durch eine Einheit Primärenergie hergestellt werden kann. Dabei ist die Gesamtwirtschaft umso effizienter, je mehr BIP aus einer Einheit PEV erwirtschaftet werden kann.[41]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Neben der Energieintensität und -Produktivität kann der Wirkungsgrad eben­falls zur Berechnung der Energieeffizienz verwendet werden. Im Gegensatz zur Energieintensität und -Produktivität ist der Wirkungsgrad nicht nur eine Maß­größe auf gesamtwirtschaftlicher Ebene, sondern auch innerhalb verschiedener Bereiche wie z.B. in der Stromerzeugung.[42] Der Wirkungsgrad ist ein Begriff der Thermodynamik, welcher die nutzbare Energie in Relation zur eingesetzten Energie setzt.[43] Im Ergebnis steht eine Kennzahl, die die Effizienz der Um­wandlung von Energie in Prozent angibt. Es werden dabei nur die Energieflüs-se innerhalb der Umwandlung berücksichtigt.[44] Des Weiteren sind die Um­wandlungsverluste umso geringer, je höher der Wirkungsgrad ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch den Wirkungsgrad können Umwandlungsverluste von Anlagen mit einer langen Nutzungsdauer wie z.B. einer Produktions- oder Heizanlage von Ge­bäuden aufgezeigt werden.[45] Je nach Verwendungszweck werden unterschied­liche Effizienzindikatoren verwendet. Im Sektor der privaten Haushalte eignet sich der Verbrauch an Energie pro m als Indikator, da für das Beheizen von Räumen am meisten Energie verbraucht wird.[46] Auf den spezifischen Energie­verbrauch in Gebäuden wird in Kapitel 3.2.3 genauer eingegangen.

2.2.3 Indikatoren auf der Makro- und Mikroebene

Wie in Kapitel 2.2 aufgezeigt wurde, sind die drei genannten Verbrauchsindi­katoren Verhältniszahlen, die bei der Energieintensität und -Produktivität aus einer Aktivität und dem Energieeinsatz besteht, beim Wirkungsgrad dagegen aus dem Verhältnis zweier Energiegrößen. Zur Berechnung dieser Verbrauchs­indikatoren sind unterschiedliche Ebenen zu unterscheiden. Diese sind zum einen Indikatoren auf makroökonomischer und zum anderen Indikatoren auf mikroökonomischer Ebene.[47]

Zur Messung von Indikatoren auf der Makroebene werden so genannte Top- Down-Ansätze verwendet. Hier werden die Indikatoren der Energieintensität und der Energieproduktivität genutzt. Einerseits wird der Energieverbrauch gemessen, welcher auf der Makroebene zumeist der Primärenergieverbrauch ist. Zum Teil wird aber auch der Endenergieverbrauch als Energiegröße ver­wendet. Der Primär- und der Endenergieverbrauch werden regelmäßig in ver­schiedenen Ländern berechnet, so dass diese statistischen Daten zur Verfügung stehen. Dies kann zur Messung des Indikators vorteilhaft sein, allerdings beste­hen Unterschiede zwischen den Energiedaten auf nationaler sowie internationa­ler Ebene. Diese Differenzen resultieren bspw. durch die unterschiedliche Be­urteilung von regenerativen Energien.

Der zweite Teil der Verhältniszahl, die benötigt wird, um den Indikator abzu­bilden, ist die Aktivitätsgröße. Diese ist das BIP oder das Volkseinkommen, welches beide monetäre Größen sind. Dabei ist vor allem darauf zu achten, dass bei internationalen Vergleichen eine einheitliche Währung gewählt wird, um eine genaue Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Des Weiteren müssen die Daten deflationiert, d.h. preisbereinigt werden, falls Zeitreihen verglichen wer­den sollen, um falsche Interpretationen zu vermeiden.[48] Ein Vorteil der Top- Down-Methode auf der Makroebene ist, wie bereits erwähnt, die gute Datenbe­schaffung ohne größeren Aufwand. Damit kommen diese Energieverbrauchs­indikatoren dann zum Einsatz, wenn die energiepolitischen und / oder umwelt­politischen Ziele der einzelnen Länder kontrolliert werden sollen. Da Länder zueinander strukturelle Differenzen aufweisen, ist eine Untersuchung auf ge­ringerer Aggregationsebene vorzuziehen.[49]

Ebenso sollte bei der Beurteilung von Aktionen oder Programmen hinsichtlich der Energieeffizienz die sektorale bzw. Mikro-Ebene analysiert werden. Diese Ansätze werden als Bottom-Up-Ansätze bezeichnet und untersuchen mit Hilfe von Indikatoren die sektoralen sowie subsektoralen Ebenen. Im Gegensatz zu den Indikatoren auf der Makroebene bieten die Indikatoren auf der Mikroebene einen höheren Informationsgehalt, der dadurch zustande kommt, dass in den einzelnen Sektoren die verschiedenen Entwicklungen genauer betrachtet wer­den können und dadurch Faktoren, die die Entwicklungen der einzelnen Sekto­ren beeinflussen, abgegrenzt werden. Ein Nachteil dieser Indikatoren ist, dass unterschiedliche Faktoren wie z.B. technischer, struktureller und organisatori­scher Form nicht direkt ersichtlich sind.[50]

Die beschriebenen Top-Down- und Bottom-Up-Bewertungsmethoden können miteinander kombiniert werden. Dieser kombinierte Top-Down- / Bottom-Up- Ansatz ist, wie auch die beiden Ansätze im Einzelnen, von der Europäischen Union zur Berechnung der geplanten und bisher erreichten umweltpolitischen Ziele zugelassen. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass mit verhältnismäßig ge­ringen Zusatzkosten der Informationsgehalt erhöht werden kann. Jedoch ist diese Bewertungsmethode in der EU noch nicht verfügbar, da das Gremium der Richtlinie über Energieeffizienz und Energiedienstleistungen bisher noch keine Vorschläge für eine solche Bewertungsmethode verfasst hat.[51]

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass Indikatoren genutzt werden können, um Entwicklungen des Energieverbrauchs auf der Makro- bzw. Mik­roebene zu beschreiben sowie diese mit anderen Ländern zu vergleichen. Es muss bei einem internationalen Vergleich hinsichtlich der Datenquellen und der Handhabung auf ein einheitliches Messverfahren geachtet werden, um Fehldeutungen zu vermeiden. Besonders durch die Verbindung des Energie­verbrauchs mit wirtschaftlichen Mengen- oder Wertgrößen haben Energie­verbrauchsindikatoren einen hohen Informationsgehalt. Allerdings basieren die durch Top-Down- und Bottom-Up-Untersuchungen gewonnen Informationen nur auf empirischen Erhebungen und dienen damit der Beschreibung. Somit unterstützen sie die Einbindung von Maßnahmen sowie die Erstellung von Zie­len und dienen insbesondere der Kontrolle von Politiken.[52]

3 Gebäude und Energiebedarf

Im vorherigen Kapitel wurde aufgezeigt welche Ziele in Europa sowie in Deutschland zur Verbesserung der Energieeffizienz geplant sind und was unter Energieeffizienz zu verstehen ist. In diesem Kapitel soll nun auf die Notwen­digkeit der Energieeffizienzverbesserung im Gebäudebereich eingegangen werden. Dazu wird zu Beginn der Energieverbrauch innerhalb Gebäuden ana­lysiert und mit CO2-Emissionen in Verbindung gebracht. Weiterhin werden in Kapitel 3.2 Energiekennzahlen erläutert. Anschließend wird in Kapitel 3.3 der Bestand an Gebäuden in Deutschland sowie dessen typische Schwachstellen hinsichtlich Energieverluste aufgezeigt. Abschließend erfolgt in Kapitel 3.4 eine Definition von Energieeinsparpotenzialen.

3.1 Energieverbrauch in Gebäuden

Bei der Energieanwendung unterscheidet man verschiedene Energieformen, die eine Umwandlungskette von der Primär- bis zur Nutzenergie bilden. Die Pri­märenergie ist eine Energieform, die in der Natur vorzufinden ist wie z.B. Stein-, Braunkohle, Uran, Rohöl oder Erdgas,[53] aber auch Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse sowie Erdwärme. Steinkohle und Bio­masse können z.B. in Form von Holz auch direkt, d.h. ohne jegliche Umwand­lung, zur Wärmegewinnung genutzt werden.[54]

Als Sekundärenergie werden die Energieträger bezeichnet, die aus der Verar­beitung oder Umwandlung von Primärenergieträger entstehen.[55] Ein Sekundär­energieträger ist z.B. Strom, der vom Kraftwerk in das Stromnetz eingespeist wird. Die nächste Energieform in der Kette ist die Endenergie.

Endenergie ist die Energie, die beim Verbraucher ankommt, unter Einbezie­hung der Energieverluste, welche beim Transport entstehen. Zur Endenergie zählen vor allem Strom, Fernwärme sowie Heizöl, Erdgas und Kohle, die in Heizanlagen beim Verbraucher eingesetzt werden können.

Die Nutzenergie ist die Energie, die man erhält, wenn zum Bedarfszeitpunkt Endenergie in einer Anlage oder einem Gerät umgewandelt wird. Diese ist für den Energienutzer die wesentliche Energieform wie z.B. Licht, Wärme, me­chanische Energie oder Kälte.[56] Damit wird über die Nutzenergie für den Verbraucher eine Energiedienstleistung zur Verfügung gestellt. Eine Energie­dienstleistung ist z.B. ein warmer Raum, warmes Wasser, die Beleuchtung ei­nes Raumes und anderes. Innerhalb der Umwandlungskette entstehen Um­wandlungsverluste wie z.B. von der Primär- zur Sekundärenergie, aber auch zwischen der End- und Nutzenergie durch Transportverluste.[57]

Eine Verbesserung der Effizienz bedeutet, dass mehr Energie nach einer Um­wandlung zwischen den Energieträgern zur Verfügung steht, bei identischem Energieeinsatz. Anders formuliert bedeutet dies, dass ein geringerer Energie­einsatz nötig ist, um am Ende dieselbe Energiemenge zu erhalten. Diese An­nahme gilt für jede Stufe in der Umwandlungskette. Im Optimum kann dadurch Primärenergie eingespart werden ohne auf Energiedienstleistungen zu verzich­ten.[58] Um den Bedarf an Energieeffizienzverbesserungen in Gebäuden aufzu­zeigen, wird zunächst die Entwicklung der Energieintensität und des Energie­verbrauchs in Deutschland aufgezeigt.

3.1.1 Entwicklung der Energieintensität und des Energieverbrauchs

Wie in Kapitel 2.2 aufgezeigt wurde, wird die Energieintensität als Indikator bzw. Maßgröße für die Energieeffizienz verwendet. Des Weiteren wurde erör­tert, dass je geringer die Energieintensität ist, desto effizienter ist der Energie­verbrauch bei der Erzeugung einer wirtschaftlichen Leistung. Betrachtet man auf gesamtwirtschaftlicher Ebene den Verlauf der Energieintensität seit dem Jahr 1990, so zeigt sich, dass die Intensität pro Jahr um etwa 2 % gesenkt wer­den konnte. Im Jahr 1990 brauchte man für die Erwirtschaftung von 1.000 € BIP noch 8,7 Gigajoule (GJ) an Primärenergie. Bis zum Jahr 2007 konnte in Deutschland die Energieintensität um fast 30 % auf 6,2 GJ für die Erwirtschaf­tung von 1.000 € BIP gesenkt werden.[59] Gründe für den Rückgang der Energie­intensität sind Verbesserungen in Kraftwerken bspw. durch Erhöhungen der Wirkungsgrade. Des Weiteren ist der Rückgang auf die Nutzung von Energie- einsparpotenzialen im Sektor der Haushalte sowie in Wirtschaftsbereichen zu­rückzuführen.[60]

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an BMWi (2008c), Tab. 8a.

Wie die Energieintensität, hat sich ebenfalls die Energieproduktivität in der Bundesrepublik Deutschland seit 1990 positiv entwickelt. Dies liegt daran, dass die Energieproduktivität der Kehrwert der Energieintensität ist.[61] Im Jahr 1990 lag die Energieproduktivität bei ca. 115 € BIP je GJ PEV und stieg konti­nuierlich bis zum Jahr 2007 auf etwa 161 € BIP je GJ PEV an.[62] Damit ist die Energieproduktivität seit 1990 um insgesamt fast 40 % gestiegen, was einer Steigerung von ca. 2 % pro Jahr entspricht. Diese Entwicklung muss weiter fortgeführt werden, wenn die Bundesregierung ihr gesetztes Ziel die Energie­produktivität bis zum Jahr 2020 bezogen auf das Jahr 1990 zu verdoppeln er­reichen will. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit jährlich einen durchschnitt­lichen Produktivitätsanstieg von 2,8 % zu erzielen.[63]

Im Sektor der privaten Haushalte wird die Energieeffizienz hauptsächlich über den EEV in Megajoule (MJ) pro m Wohnfläche berechnet und als spezifischer Wärmeverbrauch bezeichnet. Dieser Wärmeverbrauch lag im Jahr 1990 bei ca. 657 MJ/m2 und ist bis zum Jahr 2006 auf etwa 586 MJ/m2 gesunken, was ei­
nem prozentualen Rückgang von etwa 10 % gleichkommt.[64] Ein Abwärtstrend im Verbrauch ist vor allem im Jahr 1996 zu verzeichnen, der sich daraus ergibt, dass Maßnahmen wie Modernisierungen zur energetischen Verbesserung der Gebäudehülle und die effizientere Energieverwendung zur Bereitstellung der Raumwärme durchgeführt worden sind und dies obwohl die gesamte Wohnflä­che seit 1990 gestiegen ist.[65] Neben der Wohnfläche sind für die Raumwärme­bereitstellung Einflussfaktoren vor allem witterungsbedingte Faktoren wie die Außentemperatur. Bei niedrigen Außentemperaturen steigt der spezifische Heizwärmebedarf in den Gebäuden und mit steigenden Außentemperaturen sinkt dieser.[66]

Abb. 2: Spezifischer Energieverbrauch in privaten Haushalten in den Jahren 1990 bis 2006

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an BMWi (2008c), Tab. 8b.

3.1.2 Endenergieverbrauch in verschiedenen Verbrauchssektoren

In diesem Kapitel soll der Energieverbrauch auf gesamtwirtschaftlicher und sektoraler Ebene betrachtet werden. Der Primärenergieverbrauch in Deutsch­land lag im Jahr 2007 bei 13.842 Petajoule (PJ), wobei der Verbrauch im Ver­gleich zum Vorjahr um ca. 5 % gesunken ist.[67] Im Jahr 2006 lag der Verbrauch an Primärenergie noch bei 14.598 PJ.[68] Diese Abnahme ist laut der Arbeitsge­meinschaft Energiebilanzen (AGEB) zum einen auf wärmere Außentemperatu­ren zu Beginn des Jahres 2007 und andererseits auf hohe Energiepreise zurück­zuführen.[69] In der ersten Hälfte des Jahres 2008 lag der Energieverbrauch da­gegen ca. 3 % über dem Vorjahreswert. Dies ist insbesondere auf geringere Außentemperaturen und somit auf den höheren Heizwärmverbrauch zurückzu- führen.[70]

Der Endenergieverbrauch (EEV) ist grundsätzlich niedriger als der Primär­energieverbrauch (PEV), da von dem PEV die Energietransportverluste und der Verbrauch im Energiesektor sowie der nichtenergetische Verbrauch abgezogen werden. Der PEV und der EEV sind durch einen relativ konstanten Verlauf seit dem Jahr 1990 gekennzeichnet. Im Vergleich zum Jahr 1990 ist der Verbrauch der beiden Energieformen leicht gesunken. So lag der PEV im Jahr 1990 bei 14.905 PJ, im Jahr 2006 dagegen bei 14.598 PJ. Der EEV sank von 9.472 PJ im Jahr 1990 auf 9.423 PJ im Jahr 2006.[71]

Abb. 3: Primär- und Endenergieverbrauch in den Jahren 1990 bis 2006 in Petajoule

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an BMWi (2008a), Tab. 5.

[...]


[1] Vgl. BMU (2007), S. 1 f.

[2] Vgl. IPCC (2007), S. 30.

[3] Vgl. BMU (2008a).

[4] Vgl. Europäische Kommission (2006b), S. 3.

[5] Vgl. Europäische Kommission (2008a), S. 3.

[6] Vgl. Europäische Kommission (2006a), S. 3.

[7] Vgl. BMU (2008b), S. 100 f.

[8] Vgl. Europäische Kommission (2008a), S. 3.

[9] Vgl. Europäische Kommission (2007), S. 6.

[10] Vgl. Europäische Kommission (2008a), S. 9.

[11] Vgl. Europäische Kommission (2006a), S. 3.

[12] Vgl. BMU (2008b), S. 112.

[13] Vgl. Europäische Kommission (2008b), S. 5.

[14] Vgl. UBA (2007c), S. 2.

[15] Vgl. BMWi (2007a), S. 2 ff.

[16] Siehe hierzu Kapitel 2.2.2, S. 9.

[17] Vgl. BMWi (2006), S. 1 ff.

[18] Vgl. BMWi (2007b), S. 6.

[19] Vgl. ebenda, S. 19.

[20] Vgl. ebenda, S. 15.

[21] Vgl. Die Grünen (2007), S. 30.

[22] Vgl. BMWi (2007b), S. 15 f.

[23] Vgl. Bardt (2007), S. 17 f.

[24] Vgl. ebenda, S. 10.

[25] Vgl. ebenda, S. 22.

[26] Vgl. BMWi (2007b), S. 16.

[27] Vgl. Bardt (2007), S. 24.

[28] Vgl. ebenda, S. 24.

[29] Vgl. Diekmann (1999), S. 16.

[30] Vgl. Hirschberg (2008), S. 12.

[31] Vgl. Diekmann (1999), S. 17.

[32] Vgl. Erdmann (2008), S. 77.

[33] Vgl. Hirschberg (2008), S. 12.

[34] Vgl. Diekmann (1999), S. 6.

[35] Vgl. ebenda, S. 24.

[36] Vgl. Kraus (2004), S. 71.

[37] Vgl. Setzer (1998), S. 36 ff.

[38] PEV ist die Summe aus der gewonnen Primärenergie im Inland, dem Import von Primär- und Sekundärenergie und den Entnahmen aus dem Bestand. Subtrahiert wird die Ausfuhr an Pri­mär- und Sekundärenergie, die Aufstockungen im Bestand sowie Bunkerungen in Schiffen (Vgl. VDI-Lexikon, S. 991)

[39] Vgl. Gabler (2000), S. 550.

[40] Vgl. UBA (2007a).

[41] Vgl. UBA (2007b).

[42] Vgl. BMWi (2008f), S. 26.

[43] Vgl. Erdmann (2008), S. 77.

[44] Vgl. Bockhorst (2002), S. 22.

[45] Vgl. VDI-Lexikon (1994), S. 374.

[46] Vgl. BMWi (2008f), S. 27.

[47] Vgl. Diekmann (1999), S. 69.

[48] Vgl. ebenda, S. 77 f.

[49] Vgl. ebenda, S. 75 f.

[50] Vgl. ebenda, S. 77 ff.

[51] Vgl. BMWi (2007b), S. 45.

[52] Vgl. Diekmann (1999), S. 62 ff.

[53] Vgl. VDI-Lexikon (1994), S. 990.

[54] Vgl. Bockhorst (2002), S. 17.

[55] Vgl. VDI-Lexikon (1994), S. 1124.

[56] Vgl. Bockhorst (2002), S. 18.

[57] Vgl. Kadel (2008), S. 77 f.

[58] Vgl. Bockhorst (2002), S. 169.

[59] Vgl. BMWi (2008f), S. 25.

[60] Vgl. UBA (2007d), S. 102.

[61] Vgl. BMWi (2008f), S. 26.

[62] Vgl. BMWi (2008c), Tab. 8a.

[63] Vgl. BMWi (2008f), S. 26.

[64] Vgl. BMWi (2008c), Tab. 8c.

[65] Vgl. BMVBS (2007), S. 4.

[66] Vgl. BMWi (2008a), Tab. 5.

[67] Vgl. AGEB (2008), S. 1.

[68] Vgl. BMWi (2008a), Tab. 5.

[69] Vgl. AGEB (2007), S. 1.

[70] Vgl. AGEB (2008), S. 1.

[71] Vgl. BMWi (2008a), Tab. 5.

Details

Seiten
120
Jahr
2008
ISBN (eBook)
9783640620821
ISBN (Buch)
9783640620975
Dateigröße
1.1 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v150737
Institution / Hochschule
Universität Duisburg-Essen – Energiewirtschaft
Note
2,7
Schlagworte
Energiewirtschaft Energieeffizienz Gebäudebestand Energieausweis Brennwerttechnik EnEV
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Titel: Verbesserung der Energieeffizienz im Gebäudebestand