Konzeptionelle Systemanalyse auf Basis energiepolitischer Rahmenbedingungen für die Zielgruppe der Wohnungsbaugesellschaften

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Einleitung
1.1 Ziel der Arbeit
1.2 Vorgehensweise
1.3 Abgrenzung

Theoretischer/ methodischer Teil
1.4 Gesetzliche Vorgaben
1.4.1 Anforderungen der ENEV 2014
1.4.1.1 Wesentliche Aussage der Verordnung
1.4.1.2 Inhalt der Verordnung
1.4.1.3 Primärenergiefaktor
1.4.2 Anforderungen aus dem EEWärmeG
1.4.2.1 Wesentliche Aussage des Gesetzes
1.4.2.2 Nutzungspflichten
1.4.2.3 Deckungsanteile am Wärmeenergiebedarf
1.5 Definition der erneuerbaren Energien
1.5.1 Geothermie
1.5.2 Luft-Wasser / Wasser-Wasser Wärmepumpe
1.5.3 Solarthermie
1.5.4 Feste/ flüssige Biomasse
1.5.5 Aus Wärme nutzbar gemachte Kälte
1.5.6 Ersatzmaßnahmen
1.6 Anforderungen an die Nutzung von erneuerbare Energien
1.6.1 Nutzung solarer Strahlung
1.6.2 Gasförmige Biomasse
1.6.3 Flüssige Biomasse
1.6.4 Feste Biomasse
1.6.5 Geothermie und Umweltwärme
1.7 Definition der Ersatzmaßnahmen zur Einhaltung des Erneuerbaren Energien Wärmegesetz
1.7.1 Nutzung von Abwärme
1.7.2 Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung
1.7.3 Verbesserte Dämmung der Gebäudeeinheit
1.7.4 Nutzung von Fernwärme/ -kälte
1.8 Berechnung und Kennwerte zum EEWärmeG
1.8.1 Jahresarbeitszahl
1.8.2 Coefficient of performance

Hauptprojektphase/ Systemauswahl
1.9 Vorstellung des Wohn- und Geschäftshauses in Niederkassel
1.10 Anforderungen des Bauherrn an das neue System
1.11 Systemvariantengegenüberstellung
1.11.1 Vorstellung der Systemvariante 1
1.11.1.1 Solarthermie
1.11.1.2 Gasbrennwertkessel
1.11.1.3 Hydraulische Einbindung
1.11.1.4 Vorteile der Variante Solarthermie und Gasbrennwertkessel ..
1.11.1.5 Nachteile der Variante Solarthermie und Gasbrennwertkessel
1.11.2 Vorstellung der Systemvariante 2
1.11.2.1 Blockheizkraftwerk und Gasbrennwertkessel
1.11.2.2 Hydraulische Einbindung
1.11.2.3 Vorteile der Variante BHKW und Gasbrennwertkessel
1.11.2.4 Nachteile der Variante BHKW und Gasbrennwertkessel
1.11.3 Vorstellung der Systemvariante 3
1.11.3.1 Luft-Wasser-Gasmotorwärmepumpe
1.11.3.2 Fakten im Überblick:
1.11.3.3 Hydraulische Einbindung
1.11.3.4 Vorteile der Variante Gasmotorwärmepumpe
1.11.3.5 Nachteile der Variante Gasmotorwärmepumpe
1.11.4 Vorstellung der Systemvariante 4
1.11.4.1 Luft-Wasser-Elektrowärmepumpe
1.11.4.2 Hydraulische Einbindung
1.11.4.3 Vorteile der Variante Elektrowärmepumpe
1.11.4.4 Nachteile der Variante Elektrowärmepumpe
1.12 Systemfindung
1.12.1 Matrix zur schnelleren Systemeingrenzung
1.12.2 Anlagenbeurteilung nach EEWärmeG
1.12.3 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
1.12.4 Systembeschreibung und Begründung der Entscheidung

Zusammenfassung
1.13 Diskussion zur Systematik der Systemanalyse
1.14 Fazit für die Wohnungswirtschaft

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Anlagenverzeichnis

Eidesstattliche Erklärung

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Externe Bezüge der EnEV

Abbildung 2: Deckungsanteile am Wärmeenergiebedarf nach EEWärmeG

Abbildung 3: Geothermie Erdwärmepumpe

Abbildung 4: Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Abbildung 5: Anforderungen EnEV 2014 an Wärmeschutz von Wohnhäusern...

Abbildung 6: Fernwärmeleitung zu Airfield, Wiesbaden-Erbenheim

Abbildung 7: Entwurf Wohn- und Geschäftshaus in Niederkassel

Abbildung 8: Vitosol 200-F / Vitosol 300-F

Abbildung 9: Vitosol 300-T

Abbildung 10: Vitosol 200-T

Abbildung 11: Befestigungsmöglichkeiten

Abbildung 12: So funktioniert Brennwerttechnik

Abbildung 13: Primärenergieeinsparung einer BHKW Anlage

Abbildung 14: Jahresdauerlinie eines BHKW Moduls

Abbildung 15: Schema Wohnungseigentümergemeinschaft mit BHKW

Abbildung 16: Heizen Luft-Wassersystem

Abbildung 17: Effizienz verschiedener Wärmequellen

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Primärenergiefaktoren nach EnEV 2014

Tabelle 2: Mindestanteile anerkannter Energien und Ersatzmaßnahmen

Tabelle 3: Matrix zur schnellen Systemeingrenzung

Einleitung

1.1 Ziel der Arbeit

In der Versorgungstechnik und überwiegend im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung muss heute nicht nur auf Qualität und Langlebigkeit, sondern auch auf Energieeffizienz geachtet werden. Hier spielen besonders die Nachhaltigkeit und der Umweltgedanke eine tragende Rolle bei der Auswahl des passenden Energieträgers Energie wird immer kostbarer und in Ihrer Herstellung eine erhebliche Preissteigerung erfahren. Um die Kosten weiterhin zu senken, werden individuell abgestimmte Energiekonzepte zusammen mit hocheffizienter Heiztechnik immer interessanter.

Für die deutsche Energiebilanz ist die Versorgung der rund zwanzig Millionen Gebäude mit Energie eine beachtliche Summe. Heutzutage fallen bereits mehr als vierzig Prozent des Energieeinsatzes und somit rund ein Drittel des CO2- Ausstoßes auf den Gebäudebereich. Damit spielt die Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden im Rahmen des gesamten Energiekonzeptes eine tragende Rolle. Ziel der Bundesregierung bis zum Jahr 2050 ist es einen klimaneutralen Gebäudebestand zu erreichen. Zu den politischen Instrumenten zählt die Energieeinsparverordnung (EnEV), deren Novelle nach längeren

politischen Verhandlungen schließlich im Oktober 2013 von der

Bundesregierung beschlossen wurde. Außerdem definiert die

Wärmeschutzverordnung maximale Energiebedarfskennwerte, welche bei der Planung von Neubauten und großen Sanierungsmaßnahmen nicht überschritten werden dürfen. Die beschlossene Verordnung verschärft diese Standards ab 2016 um 25 Prozent und forciert damit einen noch größeren Aufwand bei der Gebäudeisolierung und der Senkung von Lüftungsverlusten. In die Energiebilanz fällt außerdem auch die Effizienz der Heizungsanlage. Der Einsatz besonders umweltfreundlicher Anlagen wird daher bei Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) angerechnet. Die EnEV geht davon aus, dass durch den Einsatz von KWK an anderer Stelle eine Stromerzeugung vermieden wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass es sich hierbei um bestehende Steinkohlekraftwerke handelt, ausgehend von wissenschaftlichen Studien. Aus diesem Grund wird in den Berechnungsvorschriften der erzeugte KWK-Strom durch einen Primärenergiefaktor bewertet, welcher bei KWK auf 2,4 eingestuft wurde. Die Neuerungen betreffen vor allem Neubauten. Bestandsgebäude sind von diesen Verschärfungen ausgenommen, hier gelten jedoch bestimmte Sanierungs- und Austauschpflichten.

Damit sind mit der EnEV 2014 auch die Anforderungen für die Förderung von energetisch anspruchsvollen Bauvorhaben gestiegen. Die nur mit großem Aufwand und erhöhten Kosten gestiegenen Schwellenwerte, lassen sich exakt an dieser Stelle durch KWK-Systeme bereits in der Planungsphase besonders wirtschaftlich erreichen.¹

Anhand dieser gesetzlichen Rahmenbedingungen, soll das Ziel der Untersuchung im theoretischen Teil des vorliegenden Projekts, die Übereinstimmung zwischen öffentlichen Bauprojekten und den dazu greifenden gesetzlichen Vorgaben widerspiegeln. Durch detaillierte Erläuterungen soll die Definition der KWK mit Anwendungsbeispielen einen schlüssigen Einblick in die komplexe Anlagentechnik geben. Des Weiteren werden verschiedene Arten der KWK herangezogen um anhand derer technischen Spezifikationen die doch erheblichen Unterschiede trotz äußerlich gleich erscheinender Systeme zu analysieren.

Aufgrund dieser theoretischen Ausarbeitung und deren Spezifikationen soll die Grundlage des anschließenden praktischen Teils der Arbeit geschaffen werden. Dieser beinhaltet die Anlagenauswahl durch Betrachtung der Anforderungen an den Planungsvorgaben. Es werden auf dem Markt übliche Referenzsysteme herangezogen, welche ebenfalls die verschärften gesetzlichen Bedingungen erfüllen. Anhand der verschiedenen Energiesysteme soll dann anhand dieser Ausarbeitung eine einfachere Entscheidungsfindung mit Hinblick auf die KWK gewährleistet sein. Anschließend erfolgen aus diesen Kenntnissen die Angebotskalkulation und die entsprechende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des zu realisierenden Vorhabens. Das Thema „Konzeptionelle Systemanalyse auf Basis energiepolitischer Rahmenbedingungen für die Zielgruppe der Wohnungsbaugesellschaften“ soll somit eine Entscheidungsfindung für zukünftige Investitionen auf dem Energiesektor vereinfachen und über einschlägige Rechtsnormen und deren Handhabung informieren. Außerdem sollen anhand dieses übergreifenden Konzepts, Kommunen und andere öffentliche Einrichtungen über die Energiesparpflicht, bis hin zur energetisch effizientesten Auslegung von Bauprojekten umfassend informiert werden.

Aus diesen Erkenntnissen heraus wird es im Anschluss möglich sein, erste Konzepte für den öffentlichen Bauträger bereits in der Planungsphase herauszufiltern und entsprechend in Richtung KWK zu leiten. In der Schlussbetrachtung erfolgt auch eine Zusammenfassung und Bewertung der im Hauptteil gewonnen Untersuchungsergebnisse. Hier wird noch einmal ein klarer Bezug zur Ausgangsfragestellung hergestellt, in welcher Weise das Ziel der Arbeit erreicht oder auch nicht erreicht wurde.

1.2 Vorgehensweise

Zunächst werden im theoretischen Teil der Arbeit die vielfältigen gesetzlichen Vorgaben und Rahmenbedingungen erörtert und ausführlich beschrieben. Die Energieeinsparverordnung wurde zum Jahr 2014 novelliert und beinhaltet nun verschärfte Bedingungen für Realisierungen im Neubausektor und bereits bestehende Gebäudesubstanzen, welche erhöhten Sanierungsbedarf haben. Die Verordnung geht auf die anzuwenden Vorschriften und Leitwerte ein, welche in solchen Bauvorhaben eingehalten werden müssen. Hierunter fallen z.B. der geminderte Transmissionswärmeverlust, sowie die primärenergetische Betrachtung der Gesamtanlage und das sogenannte Modellgebäudeverfahren. Um in dieser Arbeit jedoch das Augenmerk nicht nur auf das angestrebte Konzept zu richten, sondern vielmehr einen Gesamtüberblick über die am Markt befindlichen Formen der optimalen Energiesysteme zu erlangen, werden unter anderem solarthermische Anlagen standardisierter fester oder flüssiger Biomasse verglichen. Des Weiteren sind geothermische Anlagen und Luft- Wasser oder Wasser-Wasser Wärmepumpen eines der vielen komplexen Themen dieses Konzepts. Hierunter fallen außerdem die Ersatzmaßnahmen. Dieses bereits aus dem Wortlaut erkennbare Paket beinhaltet vergleichbare und somit alternative Maßnahmen zur Energieoptimierung, welche sich in Ihrer Form von dem reinen Heiz- oder Kühlvorgang abgrenzen. Auch der Bereich aus Wärme nutzbar gemachte Kälte ist ein Teil dieser Ausführungen, wenn auch aufgrund der in der Abgrenzung deutlich gemachten Problematik der inhaltlichen Begrenzung, nicht detailliert auf dieses höchst interessante aber auch komplexe Thema eingegangen werden kann.

Nach dem theoretischen Teil dieser Arbeit und der Vorstellung aller relevanten und vor allem für den Hauptteil benötigten Grundvoraussetzungen, wird in der Hauptprojektphase das Augenmerk auf ein reales Projekt gerichtet.

Mitunter greifen hier besondere Wünsche oder auch nutzungsbedingte Besonderheiten in das Realisierungskonzept ein. Um dem Leser dieser Arbeit, aber auch den zukünftigen Entscheidern der Wohnungswirtschaft einen breit gefächerten Überblick verschiedenster Konzepte zu geben, werden vier Systemgegenüberstellungen miteinander verglichen. Voraussetzung dieses Vergleichs ist allerdings eine vorher getätigte Systemvorstellung aller im Entscheidungsprozess tangierten Einzelkomponenten.

Wie bereits erwähnt sind alles Systeme auf die einzuhaltenden Verordnungen und Gesetze abgestimmt und werden dementsprechend auch in Ihrer Bewertung zu diesen eingeordnet. Mitunter spielen hier Primärenergiefaktoren und Jahresarbeitszahlen eine tragende Rolle. Um diese Vielzahl an Daten und Entscheidungskriterien übersichtlicher zu gestalten, wird am Ende der Systemgegenüberstellung und Systemauswahl eine Matrix zur Findung erstellt. Anhand dieser soll es nachher für den Fachmann als auch für den Laien möglich sein, eine doch schwierige und mit zahlreichen Hindernissen behaftete Analyse der Projektrealisierung auf ein Minimum an Entscheidungskriterien zu brechen.

1.3 Abgrenzung

Aufgrund der begrenzten Seitenzahl, der umfassenden und damit sehr komplexen Anforderungen der Versorgungstechnik, wird auf die Erläuterung verschiedener mathematischer und auch betriebswirtschaftlicher Details verzichtet. Unter anderem fällt hierunter die Kostenrechnung als Kalkulationsgrundlage sowie spezifische Berechnungsmethoden im SHK- Bereich. Ausgehend von Erfahrungswerten vergangener Projekte und der verbundenen Berufserfahrung des Projektleiters kann allerdings davon ausgegangen werden, dass alle nicht erläuterten Grundlagen und Berechnungen einwandfrei und fachlich korrekt sind. Des Weiteren können alle Berechnungen und Fallbeschreibungen durch im Literaturverzeichnis angegebene Quellen nachvollziehbar erarbeitet werden. Sollten aus der bereits angesprochenen Begrenzung des Inhalts formale Lücken im Bereich der technischen Ausrüstung, Planung oder der hydraulischen Einbindung ersichtlich werden, so sind diese der Thematik der Bachelorarbeit geschuldet. Ebenfalls wird aus oben genannten Gründen die Thematik der Kühllastberechnung und der damit verbundenen Projektausarbeitung im Klimabereich des Referenzgebäudes nicht eingegangen.

Theoretischer/ methodischer Teil

1.4 Gesetzliche Vorgaben

1.4.1 Anforderungen der ENEV 2014

Anforderungen an Wohngebäude im Neubau:²

Der maximal zulässige Primärenergiebedarf wird gegenüber der EnEV 2009 ab 2016 um 25 Prozent verringert.

Für Transmissionswärmeverluste über die Gebäudehülle (HT-Wert) gelten ab 2016 für Wohngebäude zwei Anforderungen:

1. Ein fester Anforderungswert für HT darf wie bisher nach Tabelle 2 Anlage 1 der EnEV (abhängig von der Art und Größe des Gebäudes) nicht überschritten werden.
2. Als erhöhte Anforderung kommt hinzu, dass der berechnete HT- Wert für das Referenzgebäude als zweiter Grenzwert für den HTWert gilt. Damit werden die Anforderungen an die Außenbauteile für Wohngebäude um ca. 20 Prozent verschärft.

Als alternatives Nachweisverfahren wird ein „Modellgebäudeverfahren“ (bisher bekannt als „EnEV easy“) eingeführt. Die Anwendungsvoraussetzungen und die Ausstattungsvarianten für das Modellgebäudeverfahren werden vom BMVBS/BMWi über separate Bekanntmachungen im Bundesanzeiger bekanntgegeben.

Anforderungen an die Dichtheit von großen Wohngebäuden werden angepasst: Bei Wohngebäuden über 1.500m³ Luftvolumen bestehen künftig an die Luftdichtheit Anforderungen hinsichlich eines maximal zulässigen Leckage-Volumenstroms:

1. bei Gebäuden ohne RLT-Anlagen von 4,5 m³/h pro m² Hüllfläche
2. bei Gebäuden mit RLT-Anlagen von 2,5 m³/h pro m² Hüllfläche.

Bei der Berechnung des Endenergiebedarfs von Wohnbauten werden die Anteile von erneuerbaren Energien, welche unmittelbare räumliche Zusammenhänge zum Gebäude aufweisen, entgegen der Praxis in der DIN V 18599 „gleich null“ gesetzt.

Anforderungen an Wohngebäude im Bestand:³

Bei der Veränderung, Erweiterung oder dem Ausbau bestehender Wohngebäude kann der Nachweis EnEV Einhaltungsnachweis weiterhin wahlweise entweder für einzelne Bauteile oder das gesamte Gebäude durchgeführt werden.

Beim Nachweis für einzelne Bauteile sind außer bei der Erneuerung von Außentüren (Umax von 2,9 auf 1,8 W/(m²K)) keine Verschärfungen vorgesehen.

Bei der Ausnahmeregelung für Änderungen an Außenwänden ist der U- Wert von U ≤ 0,9 W/(m²K) als Grenzwert nicht mehr gültig. Stattdessen gilt die Ausnahmeregelung nun für nach 1984 errichtete oder erneuerte Außenwände.

Der Einsatz von erneuerbaren Dämmstoffen bei Außenwänden und Dächern wurde durch die Anhebung der zu verwendenden MindestWärmeleitfähigkeitsgruppe für Dämmmaterialen aus nachwachsenden Rohstoffen von 035 auf 045 deutlich verbessert

Die Bagatellgrenzen-Definition für Nachweise wurde nicht verändert: Wenn die Fläche des zu ändernden Bauteils weniger als 10 Prozent des gesamten Gebäudes ausmacht, bestehen keine Anforderungen bezüglich der EnEV, auch nicht mehr nach „§11 Aufrechterhaltung der energetischen Qualität“.

Bei der Erweiterung oder dem Ausbau eines Gebäudes um beheizte oder gekühlte Räume wird unterschieden, ob ein neuer Wärmeerzeuger eingebaut wird oder nicht:

1. Wird kein Wärmeerzeuger eingebaut, sind die betroffenen Außenbauteile gemäß Anlage 3 auszuführen. Beträgt die hinzukommende Nutzfläche mehr als 50 m², bestehen außerdem Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz.
2. Wird dagegen ein neuer Wärmeerzeuger eingebaut, so sind die betroffenen Außenbauteile gemäß §3 bzw. §4 EnEV auszuführen⁴

1.4.1.1 Wesentliche Aussage der Verordnung

Austauschpflicht für alte Heizkessel, die mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden. Entsprechende Heizkessel, die nach dem 1.1.1985 eingebaut wurden, müssen nach 30 Jahren außer Betrieb genommen werden. Wurden die Heizkessel vor 1985 eingebaut, dürfen diese ab 2015 nicht mehr betrieben werden. Ausnahmen gelten für Niedertemperatur- und Brennwertkessel.

Die Pflicht zur Dämmung von Heizungs- und Warmwasserrohren in unbeheizten Räumen besteht fort.

Wie bisher gilt weiterhin, dass die oberste Geschossdecken eines Hauses gedämmt sein muss. Die entsprechenden Regelungen wurden in der ENEV 2014 präzisiert. Als oberste Geschossdecke gelten Decken beheizter Räume zum unbeheizten Dachgeschoss. Es gilt, dass oberste Geschossdecken, die nicht die Anforderungen an den Mindestdruckwächter erfüllen, ab 2016 gedämmt sein müssen. Die Forderung ist erfüllt, wenn das Dach darüber gedämmt ist oder den Anforderungen an den Mindestwärmeschutz erfüllt.

Weitere Ausnahmen von den Austausch- und Nachrüstverpflichtungen: Ein Kesseltausch, die Dämmung von Heizungs- und Warmwasserrohren oder der obersten Geschossdecke müssen nicht durchgeführt werden, wenn diese Maßnahmen unwirtschaftlich sind, d. h. wenn „die Aufwendungen durch die eintretenden Einsparungen nicht innerhalb angemessener Frist erwirtschaftet werden können“.⁵ Bei Ein- und Zweifamilienhausbesitzern, die am 1. Februar 2002 in ihrem Haus mindestens eine Wohnung selbst genutzt haben, gelten die Anforderungen nur dann, wenn es seit dem 1. Februar 2002 einen Eigentümerwechsel gab. Die Frist zur Erfüllung der Pflichten beträgt dann zwei Jahre.

Die Regelung zu Außerbetriebnahmen von elektrischen Nachtspeicherheizungen wurde gestrichen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Externe Bezüge der EnEV

1.4.1.2 Inhalt der Verordnung

- Definition von Mindestanforderungen an Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik
- Anforderungen an Höchstwerte für den Jahres-Primärenergieaufwand Energetische Mindestanforderungen für Neubauten
- Energetische Mindestanforderungen für Modernisierung, Umbau, Ausbau und Erweiterung bestehender Gebäude
- Energetische Inspektion von Klimaanlagen
- Ahndung von Verstößen (Ordnungswidrigkeiten)
- Energieausweise für Gebäude (Bestand und Neubau)
- Neu sind die Regelungen zu Stichprobenkontrollen von Energieausweisen und Inspektionsberichten von Klimaanlagen.

1.4.1.3 Primärenergiefaktor

Der Primärenergiefaktor, als Quotient aus Primärenergie und Endenergie, spiegelt die Verluste einer Energieart wider, die bei der Gewinnung bzw. Erzeugung, Verteilung und Speicherung bis hin zur Bereitstellung angefallen sind. Nicht alle Energieformen lassen sich ohne Formumwandlung gleich nutzen. Aus diesem Grund müssen alle Primärenergieträger, wie z.B. Erdgas und Erdöl in eine Form umgewandelt werden, welche technisch leichter nutzbar ist. Hier ist Strom als erzeugte Sekundärenergie anzuführen. Um solche Energieformen gewinnen zu können und den Umwandlungs- und Verteilprozess zu bedienen, muss wiederum Energie aufgewendet werden. Primärenergiefaktoren zeigen das Verhältnis von eingesetzter Primärenergie zu abgebender Endenergie an. Daher gilt je kleiner der Primärenergiefaktor, desto effizienter und daher umweltschonender der Energieeinsatz von Quelle zum Endverbraucher.

In der Energieeinsparverordnung (EnEV) sind alle entsprechenden Energieträger mit den jeweiligen Primärenergiefaktoren hinterlegt.

Alle Faktoren haben Ihre Grundlage aus den Berechnungsverfahren der Normen DIN 4701-10/A1 und DIN V 18599-1. Eine Veränderung, Verringerung der Primärenergiefaktoren kann durch entsprechende Nachweise und Zertifizierungen vorgenommen werden. Dies kommt insbesondere bei Fernwärmeversogern zum Tragen, welche zur Erzeugung der Heizwärme einen Energiemix oder regenerative Energien einsetzen.⁶

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Primärenergiefaktoren nach EnEV 2014⁷

1.4.2 Anforderungen aus dem EEWärmeG

Bei Neubauten muss das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) erfüllt werden, d.h. man muss den Bedarf an Warmwasser, Heizung und Kühlung teilweise über erneuerbare Energien erschließen oder die gesamte Energieeffizienz des Gebäudes über sogenannte Ersatzmaßnahmen steigern. Das Wärmegesetz verpflichtet im Baubestand die öffentliche Hand, dass sie das Gebäudeeigentum im Falle einer grundlegenden Renovierung auch teilweise durch erneuerbare Energiequellen heizt und/ oder kühlt.⁸

1.4.2.1 Wesentliche Aussage des Gesetzes

Das EEWärmeG findet man auch unter der Definition Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich. Im Allgemeinen soll es der Minderung der Abhängigkeit von Energieimporten und der Schonung fossiler Energien im Interesse des Klimaschutzes dienen. Das gesetzt schafft hiermit die Grundlage für eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung und fördert somit indirekt die Weiterentwicklung von Spitzentechnologien zur Nutzung von Wärme aus Erneuerbaren Energien. Ein wesentliches Ziel dieser Gesetzgebung besteht darin, alle genannten Ziele auf wirtschaftlicher Basis zu erreichen und den Anteil Erneuerbarer Energien am Gesamtenergieverbrauch für Wärme (Kühl-, Prozess- und Raumwärme sowie Warmwasser) bis zum Jahr 2020 auf 20 Prozent zu erhöhen.⁹

1.4.2.2 Nutzungspflichten

Da durch die neuesten Entwicklungen in der Gesetzgebung und die staatliche Schaffung von Marktanreizprogrammen, zusätzliche Bewegung in den Markt der erneuerbaren Energien gebracht wurde, dürfte zur Zeit die gültige Fassung des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) für eine bisher beispiellose Welle an modernen gebäudetechnischen Ausführungen sorgen, sowohl im Bestand als auch in den geforderten Bereichen im Neubau. Als vorrangiges Ziel des EEWärmeG ist definiert, den Anteil der Wärme aus erneuerbaren Energien in Deutschland stark anzuheben. Um das umsetzen zu können, werden mehrere Einzelziele anvisiert, die in der Folge den oben genannten Anstieg der erneuerbaren Wärme bedingen. Die einzelnen Zielsetzungen sind dabei die Interessen des Klimaschutzes in den Vordergrund zu stellen, fossile Brennstoffreserven zu schonen und die Abhängigkeit von Energieimporten mindern.

Das bedeutet im Einzelnen, das Eigentümer von Gebäuden gesetzlich in die Pflicht genommen werden, eine Einbindung von erneuerbaren Energien von Anfang an für das Gebäude einzuplanen. Für den zugehörigen Marktanreiz sorgt eine Vielzahl finanzieller Förderungen durch staatliche und kommunale Förderprogramme.

An dieser Stelle steht den Bauherren die gesamte Bandbreite moderner Techniken zur Einhaltung der Verpflichtungen durch das EEWärmeG, zur Verfügung. Dabei stellen per Gesetz Geothermie, Luft-Wasser- und Wasser- Wasser-Wärmepumpen, Solarstrahlung (Fotovoltaik, Solarthermie) und Biomassesysteme die Hauptmaßnahmen dar, die zu den erneuerbaren Energien zählen. Außerdem gibt es für die Bauherren auch eine Reihe von Ersatzmaßnahmen, wie KWK, aufwerten der Dämmung und Nahwärmeversorgung, mit denen es zusätzlich möglich wird, der gesetzlichen Forderung gerecht zu werden.

Um die Einbringung erneuerbarer Energien in die Gebäude nicht auf die lange Bank zu schieben, gelten die Forderungen des EEWärmeG bereits für alle Bauanträge die ab dem 01.01.2009 gestellt wurden. Bei der Findung des Anteils der erneuerbaren Energien zur Bereitstellung des Energiebedarfs eines Gebäudes, fließen Kühlbedarf und Wärmebedarf für Beheizung und Trinkwasser in die Betrachtung ein.

Durch die vorgenannten, möglichen Ersatzmaßnahmen, ist es auch hier dafür Sorge getragen, dass auch wie Kraftwärmekopplung und Ausbau der Gebäudedämmung in den Maßnahmenkatalog der Bauherren und Eigentümer aufgenommen werden können. So ist es zum Beispiel möglich, die gesetzlichen Vorgaben durch eine mindestens 15 % höhere Dämmung als in der EnEV gefordert, zu erfüllen. Auch die Deckung von Wärmebedarfen aus einem KWKoder Abwärme gespeistem Nahwärmenetz zu wenigstens 50 %, gilt hier als adäquates Vorgehen um hier dem Gesetz Genüge zu tun.

Gebäudeeigentümer welche Bestandsbauten mit mindestens 50m² zusammenhängender Nutzfläche erweitern möchten und solche die beheizt oder gekühlt werden, müssen den hierfür aufgewendeten Wärmeenergiebedarf durch die anteilige Nutzung von erneuerbaren Energien sicherstellen. Hierunter fallen auch alle baulichen Maßnahmen deren Aufwand auf planerischer und baulicher Seite so wesentlich ist, dass sie mit einem Neubau vergleichbar sind.

In folgenden Fällen besteht keine Nutzungspflicht:

- Ausbau eines bislang unbeheizten Gebäudeteils (z.B. Dachboden)
- Sanierungen (Ausnahme: bei umfangreichen Kernsanierungen kann sich Nutzungspflicht ergeben.)

1.4.2.3 Deckungsanteile am Wärmeenergiebedarf

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Deckungsanteile am Wärmeenergiebedarf nach EEWärmeG¹⁰

1.5 Definition der erneuerbaren Energien

Energieträger werden als „erneuerbare Energien“ bezeichnet, wenn diese ständig nachwachsen oder sich immer wieder erneuern. Fossile Energien wie Kohle, Öl und Gas sind somit die Gegenspieler der erneuerbaren Energien, deren Ressourcen irgendwann erschöpft sind. Aus diesem Grund gewinnen erneuerbare Energien weltweit immer mehr an Bedeutung. Es ist nur eine Frage der Zeit und der industriellen steigenden Nachfrage, bis fossile Brennstoffe zur Neige gehen und somit einen rapiden Preisanstieg erfahren werden. Hingegen wird davon ausgegangen, dass erneuerbare Energien immer existieren werden. Die Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die doch enorme Verbrauchsrate die Erneuerungsrate nicht übersteigen wird. Solange also mehr Energie nachwächst beziehungsweise sich neu bildet, bleiben die erneuerbaren Energien weiter auf dem Vormarsch in der Energiewende.

- Wärme aus dem Erdboden (Geothermie)
- Wärme aus Luft oder Wasser
- (Luft-Wasser oder Wasser-Wasser Wärmepumpen)
- Solarstrahlung (Solarthermie)
- Feste und flüssige Biomasse (Biogas, Pellets, Holz)
- Aus Wärme den vorgenannten Energien nutzbar gemachte Kälte
- Ersatzmaßnahmen, wie KWK, verbesserte Dämmung,

1.5.1 Geothermie

Im zugänglichen Teil der Erdkruste ist Wärme gespeichert, welche Energie umfasst die der Erde entzogen und genutzt werden kann. Die Geothermie (Erdwärme) entsteht im Erdinneren durch Zerfall von radioaktiven Stoffen. Als vorangeführtes Beispiel kann diese Energie für elektrischen Strom oder für Wärmepumpenanlagen genutzt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Geothermie Erdwärmepumpe¹¹

1.5.2 Luft-Wasser / Wasser-Wasser Wärmepumpe

Es steht aber nicht nur Wärme aus dem Erdinneren zur Verfügung. Auch die Temperatur der Umgebungsluft kann zur Energieerzeugung genutzt werden. Hier wird mittels Wärmepumpen ein entsprechender Temperaturhub vorgenommen, welcher sich nach den jeweiligen Systemtemperaturen richtet.

Die Nutzung der Tiefen-Geothermie zur Stromerzeugung steht in Deutschland noch am Anfang, während die Wärmeerzeugung aus Erd- und Umweltwärme 2013 bereits 8,7 Milliarden Kilowattstunden und damit 0,6 Prozent zum Wärmeverbrauch der Bundesrepublik Deutschlands beisteuert.

1.5.3 Solarthermie

Der Solarmarkt unterliegt in den letzten Jahren aufgrund vieler wirtschaftlicher und politischer Veränderungen in der Gesetzgebung einem Wandel. Eines der vielen Themen ist Sonnenenergie zur Wärmenutzung zu gewinnen. Die wirtschaftliche Nutzung von solarer Strahlung ist nicht ein neuzeitliches Thema, denn bereits seit frühen Phasen der Menschheit wärmen wir uns in den Sommermonaten der Strahlung direkt. In den kalten Jahreszeiten steht uns die Energie der Sonne ebenfalls in andere Form zur Verfügung. So ist sie z.B. in Pflanzen gespeichert, oder die Brennstoffe Gas, Öl oder Kohle heizen unsere Gebäude und erwärmen unser Trinkwasser. Jedoch stehen alle Brennstoffvorräte, welche die Natur über Jahrmillionen angesammelt hat nicht unbegrenzt zur Verfügung. Daher sind steigende Brennstoffkosten nur eine Folge der immer knapper werdenden fossilen Energieträger. Um einen verantwortungsvollen Umgang mit diesen Ressourcen zu ermöglichen, arbeitet die Branche bereits seit Jahrzehnten konsequent daran, die Wärmeversorgung auch in Zukunft bezahlbar zu machen. So leistet die durch Kollektoren sichergestellte direkte Nutzung der Sonnenenergie einen wichtigen Beitrag zum sparsamen Umgang Rohstoffen. Eine wirtschaftliche Nutzung der solaren Energie ist heutzutage keine Vision mehr, sondern zählt zu den alltäglichen Dingen. Die hierauf abgestimmten Gesamtsysteme sind längst in unserem Alltag etabliert. Durch hochwertige Kollektorentechnik lohnen sich Investitionen unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten in diese Technologie. Diese Erkenntnis setzt sich in allen Bevölkerungsgruppen immer weiter durch. Solarstrahlung ist auf lange Sicht die zuverlässigste Energie. Jedoch werden die ausgereiften technischen Möglichkeiten, die solare Energiequelle als alltäglichen Wärmeerzeuger zu nutzen, im Alltag längst noch nicht ausgeschöpft. Kaum vorstellbare Energie wird von der Sonne produziert. An ihrer Oberfläche herrscht eine Temperatur von 5.500°C und im Tagesverlauf wird auf einem Quadratmeter ihrer Oberfläche eine Energiemenge von 1.512 MWh abgestrahlt. Würde man dies direkt umrechnen, so wäre der Energiegehalt in etwa einem Heizöltank von 150.000 Litern gleichzusetzen. Die Entfernung der Sonne zur Erde (ca. 150 Millionen Kilometer) schwächt jedoch die enorme Strahlungsleistung soweit ab, dass ein Leben auf der Erde möglich ist.¹²

Zur Gesetzerfüllung des EEWärmeG kommen folgende Maßnahmen zur solaren Nutzung in Betracht:¹³

Die Nutzung einer solarthermischen Anlage, welche in Bezug auf die Nutzfläche des Gebäude eine Größe von 0,04m² aufweist und bei Wohngebäuden mit höchstens zwei Wohnungen bzw.

0,03m² Kollektorfläche pro Quadratmeter Nutzfläche entsprechend bei Mehrfamilienhäusern Im Übrigen ist bei Solarthermie ein Mindestanteil von 15 % vorgesehen.

1.5.4 Feste/ flüssige Biomasse

Biomasse kann in fester, flüssiger und gasförmiger Form vorkommen. Sie wird aus Pflanzen, sowie Tieren und deren Ausscheidung gewonnen. Aus dieser biogenen Energieform lässt sich somit Wärme, Kälte oder Strom gewinnen. Auch Treibstoff (Biodiesel, Pflanzenöle) kann durch Umwandlungsprozesse erzeugt werden.

Zur festen Biomasse zählt:

Waldrestholz allgemein Holzscheite Hackschnitzel Sägerestholz Holzpellets Rinde behandeltes und unbehandeltes Altholz, Holz aus schnellwachsenden Baumarten (weide, Pappel) halmgutartige Brennstoffe (Stroh, Getreide, Chinaschilf) Zur flüssigen Biomasse zählt:

Pflanzenöle (Rapsöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl), welche z.B. zu Treibstoffen wie Biodiesel verarbeitet werden.

Zur gasförmigen Biomasse zählt:

Gaserzeugnisse aus fester oder flüssiger Biomasse Hierzu zählt Biogas, welches beim Gärprozess von Gülle (flüssig) oder Mais (fest) entsteht. Dieses Gas kann durch Netzeinspeisung direkt verwendet werden. Ansonsten steht diesem Erzeugnis aber auch die Stromerzeugung offen. Hierzu wird es in Motor-Generatoreinheiten verbannt.

Organische und feste Brennstoffe werden als feste Biomasse bezeichnet, wenn Sie zur energetischen Nutzung verwendet werden. Holz- und halmgutartige Festbrennstoffe werden unter dem Begriff der biogenen Festbrennstoffe zusammengefasst. Beide Arten werden durch den Anbau von sogenannten Energiepflanzen gewonnen. Hierunter fallen unter anderem, Resthölzer, Recyclinghölzer und andere Hölzer, welche aus der Landschaftspflege entstehen. Energiepflanzen, welche für solch einen Anbau biogener Festbrennstoffe geeignet sind, wären mehrjährige Gräser, sowie Kurzumtriebsplantagen und Ganzernten von Getreidepflanzen.

Die Bezeichnung der „Flüssigen Biomasse“ ist ein irreführender Begriff, da in dieser Kategorie nur Endprodukte aus chemischen Prozessen enthalten sind. Biokraftstoffe wie Biodiesel und andere synthetische Biomass-to-Liquid Kraftstoffe, Rapsmethylester, Bioethanol und Biomethanol gehören ebenso dazu, wie Ethanol e85 und Bioethanol e85. Des Weiteren werden auch reine Pflanzenöle in dieser Gruppe eingestuft. Als Beispiel findet man den Ethanol Brenner auch im Hausgebrauch bei der Befeuerung von Kaminen wieder. Hier kann aufgrund positiver Eigenschaften des Ethanols der Brenner so besonders effektiv betrieben werden. So werden Verbrauch und Flammenbild durch diesen Brennstoff positiv beeinflusst. Handelsübliche Brenner haben ein Fassungsvermögen von ca. 1,5 bis 6 Liter Bioethanol.

Holzhackschnitzel (Wald-und Rindenhackschnitzel) werden durch Zerkleinerung aus verschiedenen Ausgangshölzern gewonnen. Dieser Brennstoff ist nicht nur regenerativ, sondern auch einfach in seiner Herstellung und kann auf verschiedene Weise verwendet werden (Hackschnitzelheizwerke, kleine Heizkessel, private Haushalte, uvm.).¹⁴

[...]

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¹ Vgl. Müller-Urlaub, B. (2014).

² Vgl. Scharf, M. Architekt (2014), Ökozentrum NRW.

³ Vgl. Scharf, M. Architekt (2014), Ökozentrum NRW.

⁴ Vgl. Scharf, M. Architekt (2014), Ökozentrum NRW.

⁵ Zitat: EnEV 2014 §10 Abs.5.

⁶ Vgl. Würzburger Versorgungs- und Verkehrs- GmbH (2014).

⁷ RP-Energie-Lexikon (2014).

⁸ ENEV Online (2012).

⁹ Vgl. Lexegese (2014).

¹⁰ Vgl. EEWärmeG (2014), S.5 ff.

¹¹ Umweltbundesamt (2014): Erdwärmepumpe.

¹² Vgl. Viessmann Fachreihe Solarthermie (02/2012), S.1-7.

¹³ Vgl. Willems, M. Wolfgang (2014), TGA II-EEWärmeG.

¹⁴ Vgl. KWB Heizung (2014).