Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI

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Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
Shell HausWÄRME-Studie
Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude
Fakten, Trends und Perspektiven
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
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                                                                                                                                       Einleitung 6
Shell HausWÄRME-Studie

                                                                                                                                                                      i
Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude
Fakten, Trends und Perspektiven                                                                                         Technische Potenziale                                         10

                                                                                                       Heizsysteme       Brennstoffe              WärmeSchutz            Gebäudeeffizienz

                  Shell Deutschland
                  Dr. Jörg Adolf (Projektleiter)
                  Alexander Marczewski
                  Uwe Schabla                                                                     12                                26         36                                     42
                  www.shell.de

                  Prof. Dr. Michael Bräuninger                                                         HAuswärmeszenarien bis 2030 / Fundamente                                       48
                  Leon Leschus
                  Prof. Dr. Alkis Otto
                  Sebastian Schröer
                                                                                                                                  DETERMINANTEN 57
                  www.hwwi.org                                                                                          Energetische              TREIBHAUSGAS-
                                                                                                  Wohnungsmarkt                                                              KOSTEN
                                                                                                                       Modernisierung              EMISSiONEN

                  Unter Mitarbeit von:

                  Horst Fehrenbach
                                                                                                  58                  61                       63                      65
                  www.ifeu.de

                                                                                                                                                      Trend und Trendbeschleunigung   68
Hamburg, November 2011
                                                                                                       HAuswärmeszenarien                                     Schnell und umfassend   73

Herausgeber:
Shell Deutschland Oil GmbH
                                                   Bilder:
                                                   Titel, Seite 3 links, 6, 19, 78: Kess/Sommer
                                                                                                                      Schlussfolgerungen HausWärmeszenarien                           78
22284 Hamburg                                      Seite 36: Plainpicture/Johner

Gedruckt auf FSC® -zertifiziertem Papier
                                                   Seite 39: IWO
                                                   Seite 57: Plainpicture/A. Müller
                                                                                                                     Zusammenfassung der Shell Hauswärme-Studie                       82
                                                   Seite 73: Plainpicture/Design Pics

                                                   Gestaltung & Produktion: Mänz Kommunikation
                                                                                                                         Literaturverzeichnis und Weblinks 86
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 Kurzfassung                                                                                                                                                                                                                             ABSTRACT
Shell erstellt und veröffentlicht seit Jahrzehnten Szenarien; zuletzt   und Wärmeenergien – sei es innerhalb einer Brennstoffklasse          Shell has been preparing and publishing scenarios for decades          Thermal insulation of buildings is also becoming increasingly
die 25. Ausgabe der Shell Pkw-Szenarien (2009) sowie die Shell          oder zwischen ihnen – setzt sich fort.                               now – most recently the 25th edition of the Shell Passenger Car        important. Large proportions of existing housing can be modern-
Lkw-Studie (2010). Nun legt Shell – in Zusammenarbeit mit dem                                                                                Scenarios (2009) and the Shell Freight Vehicle Study (2010).           ised to low energy consumption standards, and energy perform-
Hamburgischen WeltWirtschaftsInstitut – eine erste Shell Haus-          Zudem wird der bauliche Wärmeschutz immer wichtiger. Wäh-            Now, in cooperation with the Hamburg International Institute of        ance requirements are becoming more and more stringent for
wärme-Studie vor.                                                       rend große Teile des Wohnungsbestandes durch Wärmedäm-               Economics, Shell presents the first Shell Home Heating Study.          new buildings. At low energy consumption levels, user behaviour,
                                                                        mung auf Niedrighausstandard gebracht werden können, gibt es                                                                                and the engagement of users through energy concepts, will gain
In Deutschland gibt es heute rund 40 Mio. Wohnungen mit einer           immer strengere Gebäudeeffizienzstandards für Neubauten. Bei         There are about 40 million homes in Germany today, with total          more importance in home heating.
Fläche von 3,4 Mrd. m2. Trotz rückläufiger Bevölkerung wird mit         sehr niedrigem Energieverbrauch wird das Nutzerverhalten bzw.        space of about 3.4 billion square metres. The number of homes
einer weiteren Zunahme von Wohnungen und Wohnflächen                    die Einbindung der Nutzer durch Energiekonzepte für Haus-            and the amount of housing space are expected to increase fur-          The scenario section starts by analysing structures and trends in
gerechnet. Gleichzeitig rückt die häusliche Wärmeversorgung             wärme immer wichtiger.                                               ther, despite declining population figures. At the same time, home     housing, heating and fuels. It then presents the most important
immer stärker in den Fokus von Wohnungs-, Energie- und Klimapo-                                                                              heating is increasingly becoming a focus of housing, energy and        parameters for home heating and building modernisation.
litik. Immerhin verbrauchen die Privathaushalte 28,5% der End-          Im Szenarien-Teil werden zunächst Strukturen und Trends bei          climate action policy. Private households account for 28.5% of
energie und verursachen 14,2% aller energiebedingten Treib-             Wohnungen, Wärmeerzeugern und Energieträgern untersucht.             final energy consumption, causing 14.2% of all energy-related          Projections up to 2030 show that the energy efficiency of housing
hausgasemissionen – hauptsächlich für Heizwärme.                        Anschließend werden die wichtigsten Einflussfaktoren auf Haus-       greenhouse gas emissions – mainly for space heating.                   will be improved by demolition of old houses and construction of
                                                                        wärmeversorgung und Gebäudemodernisierung dargestellt.                                                                                      new ones. Despite the increase in housing space, there will be a
Leitthema der ersten Shell Hauswärme-Studie ist die nachhaltige                                                                              The focus of the first Shell home heating study is sustainable heat-   decrease in energy consumption and the associated greenhouse
Wärmeversorgung privater Haushalte. Zur Abschätzung künftiger           Projektionen bis 2030 zeigen, dass sich die energetische Qualität    ing for private households. To assess future developments, it starts   gas emissions. The necessary additional savings will require mod-
Entwicklungen werden zunächst die technologischen Potenziale            der Wohnungen über Abriss und Neubau verbessert. Trotz stei-         by analysing the technical potentials for home heating. It then        ernisation of existing buildings, and that is considered in the vari-
bei der Bereitstellung von Hauswärme analysiert. Anschließend           gender Wohnfläche kommt es zu einem Rückgang des Energie-            explores the sustainability of household heating on the basis of       ous scenarios.
wird die Nachhaltigkeit der Hauswärmeversorgung mit Hilfe von           verbrauchs und der damit verbundenen Treibhausgasemissionen.         scenarios.
Szenarien erforscht.                                                    Für notwendige, darüber hinausgehende Einsparungen sind                                                                                     The goals of the Federal Government cannot be achieved if cur-
                                                                        Sanierungen des Wohnungsbestandes erforderlich. Diese wer-           The analysis of technical potentials covers the heating systems in     rent modernisation practice is continued unchanged. It will be
Die Untersuchung der technischen Potenziale erstreckt sich auf die      den in unterschiedlichen Szenarien betrachtet.                       homes, fuels used, and insulation of the buildings.                    necessary to step up the speed of modernisation, doubling invest-
Wärmetechnik im Gebäude, die verwendeten Brennstoffe sowie                                                                                                                                                          ments in this area. Higher proportions of biogenic and renewable
den baulichen Wärmeschutz.                                              Mit Fortschreibung der bisherigen Sanierungspraxis können die        Modern condensing boilers are extremely energy efficient. Opti-        fuels also have considerable potential for greenhouse gas reduc-
                                                                        Ziele der Bundesregierung nicht erreicht werden. Notwendig ist       mised gas and oil fired systems will continue to be the main           tion, at substantially lower cost compared with building moderni-
Heutige Brennwerttechnik ermöglicht eine nahezu optimale                eine Erhöhung der Sanierungsrate. Diese erfordert eine Verdop-       method of central heating in a large proportion of homes today.        sation.
Brennstoffausnutzung. In weiten Teilen des Gebäudebestands              pelung der Investitionskosten. Weiterhin haben höhere biogene        But there are still considerable potentials for modernisation of
werden optimierte Gas- und Ölheizungen auch weiterhin das               und erneuerbare Brennstoffanteile ein spürbares Potenzial zur        heating systems in existing buildings.                                 Programmes for comprehensive modernisation of housing could
Rückgrat der Wärmeerzeugung bilden. Allerdings gibt es bei den          Treibhausgasreduktion und das bei im Vergleich zu den Sanierun-                                                                             achieve the greatest reductions in energy consumption and green-
Wärmeerzeugern im Bestand noch erhebliche Modernisierungs-              gen geringen Kosten.                                                 There is a general trend towards multivalent heating technology,       house gas emissions. But stepwise modernisation, implementing
potenziale.                                                                                                                                  i.e. hybridisation of heating systems; in other words, the heating     lower-cost improvements, would reach a wider range of housing
                                                                        Mit umfassenden Sanierungen können die größten Reduktionen           systems of the future will make use of several energy sources. The     and improve energy performance for more housing space. That
Generell zeichnet sich jedoch ein Trend zur multivalenten Wärme-        von Energieverbrauch und Treibhausgasen erreicht werden. Mit         heart of the system will no longer be just one heat generating         would reduce the investment cost per unit of space, and would
technik bzw. Hybridisierung von Heizsystemen ab; das heißt,             schrittweisen und günstigen Sanierungen wird dagegen eine grö-       source, but rather a buffer storage system which coordinates heat      make it very much easier to increase the speed of modernisation.
mehrere Wärmeerzeuger speisen die Heizanlage der Zukunft.               ßere Fläche erreicht. Dadurch sinken die flächenspezifischen         generation and heat output. Further savings potentials will be         It would have much greater impact on energy efficiency and
Das Herzstück der Heizanlage wird nicht mehr ein einziger Wär-          Investitionskosten. Somit wäre eine Erhöhung der Sanierungsrate      achievable by integrated analysis and optimisation of complete         reduction of greenhouse gas emissions than in-depth programmes
meerzeuger, sondern ein Pufferspeicher, über den Wärmeerzeu-            sehr viel leichter zu realisieren. Diese hat für die Reduktion des   heating systems.                                                       that reach a smaller proportion of housing.
gung und -abgabe abgestimmt werden, sein. Weitere Einsparpo-            Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen eine sehr viel
tenziale ergeben sich aus der integrierten Betrachtung und Opti-        größere Bedeutung als die Sanierungstiefe.                           New, alternative energy technologies will gain increasing impor-
mierung von ganzen Heizsystemen.                                                                                                             tance – such as heat pumps, wood-fired systems, and solar ther-
                                                                                                                                             mal heating. The trend towards cleaner, renewable fuels and
Zunehmende Bedeutung gewinnen neue und alternative Energie-                                                                                  heating energies will continue, both within fuel categories and
technologien – wie Wärmepumpe, Holzfeuerungen oder Solar-                                                                                    between them.
thermie. Der Trend zu saubereren und erneuerbaren Brennstoffen
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
6                                                                                                                                                                                                                         Einleitung              7

    Wohnen
              Das Wohnen in einem geschütz-
              ten Wohnraum gehört zu den
              Grundbedürfnissen der Mensch-
              heit. In Deutschland, wo die mitt-

    Wärme     leren Jahrestemperaturen in der
              Regel unter 10°C liegen und die
              Hälfte des Jahres – oder gar län-
              ger – Wohnungen beheizt wer-

    Energie   den müssen, gehört eine warme
              Unterkunft zu den elementaren
              Bedürfnissen der Bevölkerung.
                                                           Private Haushalte machen 28,5% des Endenergieverbrauchs in
                                                           Deutschland aus. So viel wie Verkehr und Industrie.

              In Deutschland gibt es heute rund 81,8       Damit liegen die Treibhausgasemissionen                      Als nächst großer Energieverbraucher und                         wieder Ergebnisse seiner Szenario-For-
              Mio. Einwohner und 40,3 Mio. Haushalte.      des Hausbrands etwa auf einem Niveau                         Emittent von Klimagasen gerät deshalb                            schung veröffentlicht. Als globales Energie-
              Diese leben in über 40 Mio. Wohnungen        mit den Emissionen des verarbeitenden                        nun der Energieverbrauch privater Haus-                          unternehmen erstellt und veröffentlicht Shell
              mit über 178 Mio. Räumen; das bedeutet       Gewerbes oder des motorisierten Individu-                    halte für die Wärmeversorgung in den                             in regelmäßigen Abständen globale und
              mehr als zwei Räume und mehr als 40          alverkehrs.                                                  Fokus. Ziel der heutigen Energie- und Kli-                       langfristige Energieszenarien bis 2050.3)
              Quadratmeter Wohnfläche pro Person.                                                                       mapolitik ist es, dass Nutzwärme für Wär-
              Die Wohnfläche aller Wohngebäude in          Hauswärme im Fokus                                           mezwecke effizienter erzeugt und bereit-                         Als führendes Energieunternehmen in
              Deutschland liegt bei insgesamt 3,4 Mrd.     Eine sichere und bezahlbare Energiever-                      gestellt wird; dass Raumwärmeerzeugung                           Deutschland befasst sich Shell seit über 50
              Quadratmetern; das sind 3.400 Quadrat-       sorgung hat bei Wirtschaft, Politik und Ver-                 sich stärker auf alternative und erneuer-                        Jahren mit Zukunftstrends im Automobilsek-
              kilometer und entspricht etwa viermal der    brauchern heute eine ebenso hohe Priori-                     bare Energietechnologien stützt; und dass                        tor. Bisher sind seit 1958 25 Ausgaben der
              Fläche von Hamburg oder Berlin. Und          tät wie Umwelt- und Klimaschutz.                             dadurch die Treibhausgasemissionen der                           Shell Pkw-Szenarien erschienen. Aufgrund
              trotz inzwischen rückläufiger Bevölke-                                                                    privaten Haushalte deutlich sinken. Da die                       der zunehmenden Bedeutung des Stra-
              rungszahlen steigt die Zahl der Wohnun-      Die Bundesregierung und auch die EU                          finanziellen Mittel auch für den Klima-                          ßengüterverkehrs im Verkehrswesen hat
              gen und die Wohnfläche weiter.               haben in den vergangenen Jahren umfang-                      schutz im Wohnungsbereich begrenzt                               das Interesse am Lkw in den vergangenen
                                                           reiche Energie- und Klimaprogramme mit                       sind, gilt es, möglichst ökonomische bzw.                        Jahren deutlich zugenommen, so dass
              Ob Wohnzimmer, Schlafzimmer, Küche           anspruchsvollen Zielen verabschiedet.                        ökonomisch effiziente Modernisierungs-                           Shell im Jahre 2010 erstmals eine Shell
              oder Bad – fast alle Wohnräume müssen        Diese sehen vor, die Treibhausgasemissio-                    strategien für den Wohnungssektor zu ent-                        Lkw-Studie für Deutschland vorgestellt
              beheizt werden – durch Heizungen und         nen in der EU sowie in Deutschland im Zeit-                  wickeln.                                                         hat. 4)
              mit Brennstoffen oder anderen Energieträ-    raum 1990 bis 2050 um 80% oder mehr
              gern. Entsprechend viel Energie beanspru-    zu verringern.1)                                             Mit anderen Worten: Die Wärmeversor-                             Doch Shell betreibt nicht nur Forschung
              chen die privaten Haushalte heute –                                                                       gung soll – möglichst rasch – nachhaltiger                       und Entwicklung im Automobil- und Kraft-
              28,5% des Endenergieverbrauchs in            Primäre Adressaten der bisherigen Ener-                      werden. Doch wie, wie schnell und unter                          stoffsektor. Shell arbeitet ebenso an der
              Deutschland. Das ist etwa genauso viel,      gie- und Klimapolitik waren bislang die                      welchen Rahmenbedingungen kann dies                              technischen und wirtschaftlichen Weiter-
              wie der gesamte Verkehrsbereich oder die     Industrie, die Energiewirtschaft – und der                   geschehen?                                                       entwicklung von Wärmeerzeugern und
              Industrie zuletzt (2010) verbrauchten. Der   Verkehrssektor. Industrie und Energiewirt-                                                                                    Brennstoffen – vielfach in Zusammenarbeit
              wichtigste Anwendungsbereich von End-        schaft haben bereits über einen längeren                     Shell und Szenarien                                              mit den führenden Geräteherstellern und
              energie im Haushaltssektor ist mit rund      Zeitraum signifikante Emissionsreduktionen                   Ein Instrument, die Zukunft der Wärmever-                        ihren Zulieferern sowie wissenschaftlichen
              85% die Bereitstellung von Raumwärme         erbracht; und auch dem Verkehrssektor                        sorgung privater Haushalte zu untersu-                           Forschungsinstitutionen. Schließlich ist
              einschließlich Warmwasser.                   gelang vor gut 10 Jahren eine Trend-                         chen, sind Szenarien. Szenarien beinhal-                         Deutschland – ebenso wie im Automobil-
                                                           wende.                                                       ten keine Prognosen. Szenarien sind in sich                      bau – der führende Standort für die Ent-
              Und auch zu den Treibhausgasemissionen                                                                    konsistente, plausible Entwicklungspfade in                      wicklung und Produktion von Wärmeer-
              tragen die privaten Haushalte wesentlich     Gleichwohl sind Industrie, Energiewirt-                      die Zukunft. Sie können helfen, alternative                      zeugern und Heizanlagen in Europa. Die
              bei. Denn die Versorgung mit Hauswärme       schaft und Verkehr weder allein noch ein-                    Zukünfte zu erforschen, um so künftige Ent-                      Bedeutung des deutschen Hauswärme-
              erfolgt zu rund 90% durch konventionelle     zeln in der Lage, die umfangreichen Klima-                   wicklungen besser zu verstehen sowie Ent-                        marktes ebenso wie das gestiegene Inter-
              Energien, insbesondere Erdgas und Heizöl,    ziele zu erreichen. Bei weiterer Fortschrei-                 scheidungsgrundlagen und Zukunftsstrate-                         esse an einer nachhaltigeren Wärmever-
              zu geringen Teilen auch noch durch Kohle.    bung der heutigen Energie- und Klimapolitik                  gien zu verbessern.2)                                            sorgung von Wohngebäuden hat Shell
              Rund 18 Mio. Feuerungsanlagen in Haus-       könnten die Treibhausgasemissionen ins-                                                                                       nun veranlasst, eine erste Shell Haus-
              halten verursachten im Jahre 2010 Treib-     gesamt um etwa zwei bis drei Fünftel                         Shell befasst sich seit Jahrzehnten mit Sze-                     wärme-Studie zu erstellen.
              hausgasemissionen in Höhe von 113,1          gesenkt werden – nicht aber um 80% oder                      nario-Technik. Szenarien werden von Shell
              Mio. Tonnen CO2-Äquivalent; das waren        mehr.                                                        nicht nur in der strategischen Unterneh-                         3) Vgl. zuletzt Shell International, Shell Energy Scenarios to
                                                                                                                                                                                            2050. An Era of Volatile Transistions, Den Haag 2011 sowie
              11,8% aller direkten Treibhausgasemissio-                                                                 mensplanung eingesetzt. Shell will mit sei-                         www.shell.com/scenarios
              nen bzw. 14,2% der direkten energiebe-       1) Vgl. beispw. BMWi/BMU, Energiekonzept für eine umwelt-   nen Szenarien auch gesellschaftliche Dis-                        4) Vgl. Shell Deutschland, Shell Pkw-Szenarien bis 2030. Fak-
                                                               schonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversor-                                                                        ten, Trends und Handlungsoptionen für nachhaltige Auto-
              dingten      Treibhausgasemissionen    in        gung, Berlin 2010; Europäische Kommission, Mitteilung.
                                                                                                                        kussionen anstoßen und hat deshalb immer                            Mobilität, Hamburg 2009, www.shell.de/pkwszenarien
              Deutschland – hauptsächlich Kohlendi-            Fahrplan für den Übergang zu einer wettbewerbsfähigen                                                                        sowie Shell Deutschland, Shell Lkw-Studie. Fakten, Trends
                                                               CO2 -armen Wirtschaft bis 2050, KOM(2011) 112 endgül-    2) Zur Szenario-Methodik vgl. Shell International, Scenarios:      und Perspektiven im Straßengüterverkehr bis 2030, Hamburg
              oxid.                                            tig, Brüssel, den 8.3.2011.                                 An Explorer’s Guide, Den Haag 2008.                              2010, www.shell.de/lkwstudie
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
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                                                                                                                                                                                             Im zweiten Teil der Studie wird die Nach-                                                                   lung bzw. Klimatisierung von Räumen                Autoren
                                                                                                                                                                                             haltigkeit der künftigen Hauswärmeversor-                                                                   genutzt. Zwar sind Lüftungsanlagen inzwi-          Bei der Erstellung der ersten Shell Haus-
                                                                                                                                          SHELL LKW-STUDIE                                   gung mit Hilfe von Szenarien erforscht.                                                                     schen integraler Bestandteil moderner              wärme-Studie hat Shell eng mit dem Ham-
                     Shell PKW-Szenarien
                     biS 2030
                     Fakten, Trends und Handlungsoptionen
                                                                                                                                          Fakten, Trends und Perspektiven
                                                                                                                                          im Straßengüterverkehr bis 2030                    Dazu wird die aktuelle Ausgangslage des                                                                     Hauskonzepte – vor allem im Neubau.                burgischen WeltWirtschaftsInstitut (HWWI)
                                                                                                                                                                                             Wohn- und Hauswärmemarktes aufberei-                                                                        Die Klimatisierung von Gebäuden erfolgt            zusammengearbeitet. Das HWWI bear-
                     für nachhaltige Auto-Mobilität
               E

                                                                                                                                                                                             tet und die wichtigsten Determinanten künf-                                                                 jedoch in Deutschland nach wie vor fast            beitet ein breites Spektrum volkswirtschaftli-
                                                                                                                                                                                             tiger Entwicklungen skizziert. Anschlie-                                                                    ausschließlich im Bereich gewerblicher             cher Fragestellungen; unter anderem bear-
                                                                                                                                                                                             ßend werden im Rahmen eines stilisierten                                                                    Immobilien. Die Klimatechnik wird in dieser        beitet das HWWI die Themenschwerpunkte
                                                                          Shell Deutschland Oil GmbH
                                                                                                                                                                                             Modells Entwicklungspfade für Haus-                                                                         Studie daher nicht weiter untersucht.              Immobilienmärkte, Umwelt und Klima sowie
                                                                                                                                                                                             wärme bis in das Jahr 2030 prognostiziert.                                                                                                                     Energie und Rohstoffmärkte.
                                                                          22284 Hamburg
                     Pkw-Szenarien für Deutschland                        www.shell.de
                     Lkw-Trends in Deutschland und Europa
                                                                          Weitere Exemplare der Shell Lkw-
                     Pkw-Trends in Österreich und der Schweiz

                                                                                                                       SHELL LKW-STUDIE
                                                                          Studie und der Shell Pkw-Szenarien

                                                                                                                                                                                             Dabei werden mehrere Szenarien der                                                                          Des Weiteren ist die Bilanzierung des
                                                                          bis 2030 zu beziehen bei:
                                                                          e-mail: shellpresse@shell.com

                                                                          Als Download im Internet:
                                                                          www.shell.de/lkwstudie

                                                                Umschlag_LKW_Studie_2010__150410.indd 1                                                                     17.04.10 18:17
                                                                                                                                                                                             energetischen Gebäudemodernisierung                                                                         Energieeinsatzes und der Treibhausgas-             Dem HWWI oblag insbesondere die Ent-
                                                                                                                                                                                             berechnet und miteinander verglichen.                                                                       emissionen abzugrenzen. Eine ressourcen-           wicklung, Berechnung und Analyse der
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         ökonomisch adäquate Bilanzierung des               Szenarien zur künftigen Entwicklung des
Ziele und Leitfragen                                                                                           zen. Daher werden im ersten Teil der Shell                                    Bei der Betrachtung künftiger Wärmever-        amtlicher Definition – Gebäude, die über-                    Energieverbrauchs müsste nach Primär-              Hauswärmemarktes im zweiten Teil der
Leitthema der ersten Shell Hauswärme-                                                                          Hauswärme-Studie zunächst die techni-                                         sorgung haben Wohnungsbau-, Energie-           wiegend für Nichtwohnzwecke bestimmt                         energieaufwand erfolgen; denn jede Form            Studie. Die wissenschaftliche Leitung lag
Studie ist die nachhaltige Wärmeversor-                                                                        schen Entwicklungspotenziale bei der                                          und Klimapolitik unterschiedliche Ziele und    sind; dazu zählen zum Beispiel Büro- und                     der Energiegewinnung, seien es konventio-          hier bei Professor Dr. Michael Bräuninger;
gung bzw. -nutzung privater Haushalte für                                                                      Bereitstellung von Hauswärme ausführlich                                      Beurteilungskriterien vorgegeben. Sie rei-     Verwaltungsgebäude, Betriebsgebäude                          nelle, seien es alternative Energiequellen,        die Wohnungsmarktprognosen hat Profes-
Wohnzwecke. Ihr Untertitel lautet: Fakten,                                                                     analysiert und dargestellt.                                                   chen vom spezifischen Energiebedarf,           wie Fabrikgebäude, Hotels und derglei-                       ist mit Aufwand verbunden.                         sor Dr. Alkis Otto erstellt; an der Szenarien-
Trends und Perspektiven für eine nachhal-                                                                                                                                                    über spezielle Sanierungsraten bis hin zu      chen.                                                                                                           Modellierung haben Diplom-Volkswirt
tige Wärmeversorgung bis 2030. Ebenso                                                                          Dazu gehört eine Untersuchung der Kom-                                        (fast) klimaneutralen Gebäudeeffizienz-                                                                     Für den Endverbraucher ist jedoch in erster        Diplom-Kaufmann Sebastian Schröer und
wie bereits die Shell Pkw-Szenarien und                                                                        ponenten der Wärmetechnik; das sind die                                       standards. Die eigentlich relevanten ökolo-    Über Wohngebäude werden, sowohl was                          Linie die Übergabe des Brennstoffes oder           Diplom-Volkswirt Leon Leschus mitgearbei-
die Shell Lkw-Studie soll sie über wichtige                                                                    Erzeugung von Wärme, ihre Verteilung im                                       gischen Maßstäbe für die Nachhaltigkeit        die Bautätigkeit als auch was den Woh-                       sonstiger Energieträger an das Gebäude             tet.
Fakten, Trends und Perspektiven informie-                                                                      Gebäude und ihre Abgabe an den Wohn-                                          der häuslichen Wärmeversorgung sind            nungsbestand angeht, detaillierte Statisti-                  relevant. Hierfür bezahlt er, ihren Ver-
ren.                                                                                                           raum. Weiterhin werden die technischen                                        jedoch der tatsächliche Energieverbrauch       ken über lange Zeiträume geführt. Statisti-                  brauch kann er kontrollieren. Zudem wird           Für die Berechnung der Treibhausgasemis-
                                                                                                               Potenziale unterschiedlicher bzw. alternati-                                  und die Treibhausgasemissionen des             sche Informationen über Nichtwohnge-                         der Endenergieverbrauch statistisch erfasst        sionen in den Szenarien wurden ferner von
Dabei galt es, Aussagen über künftige Ent-                                                                     ver Brennstoffe und Wärmeenergieträger                                        Hauswärmesektors.                              bäude bzw. sonstige Hochbauten sind                          und ausgewiesen – ist folglich gut ver-            Diplom-Biologe Horst Fehrenbach, Dr.
wicklungen auf eine fundierte Abschät-                                                                         sowie die Gebäudetechnik, insbesondere                                                                                       dagegen weit weniger umfangreich als                         gleichbar. Untersuchungsgegenstand der             Martin Pehnt und Diplom-Ingenieurin
zung technologischer Potenziale abzustüt-                                                                      der bauliche Wärmeschutz betrachtet.                                          Häuser sind ferner die wohl bedeutendste       die über Wohngebäude. Immerhin lässt                         Shell Hauswärme-Studie sind daher Brenn-           Regine Vogt vom ifeu Institut für Energie-
                                                                                                                                                                                             und teuerste Investitionsentscheidung priva-   sich aus der Bautätigkeitsstatistik ableiten,                stoffe, das heißt Endenergie- und nicht Pri-       und Umweltforschung, Heidelberg spezifi-
                                                                                                                                                                                             ter Haushalte. Immobilien haben Lebens-        dass Nichtwohngebäude weniger zahl-                          märenergieträger.                                  sche Treibhausgasemissionsfaktoren in
Die wichtigsten Forschungsfragen zu technischen                                                                                                                                              zyklen, die in der Regel über eine mensch-     reich als Wohngebäude sind; und dass sie                                                                        einer Kurzexpertise zusammengestellt;
Potenzialen der Hauswärme sind:                                                                                                                                                              liche Generation hinausgehen. Und selbst       im Durchschnitt deutlich größer sind. Die                    Bei den Treibhausgasen erfolgt dagegen             eine Zusammenfassung der Ergebnisse fin-
                                                                                                                                                                                             teilweise baulich-technische Veränderun-       Nutzfläche sonstiger Hochbauten wird auf                     durch Zuweisung der Vorkettenemissionen            det sich im Teil 2 der Shell Hauswärme-
      • Welche technologischen Potenziale stecken (noch) in der heutigen Wärmetech-
                                                                                                                                                                                             gen von Wohngebäuden sind meist auf-           2,1 Mrd. Quadratmeter geschätzt. 5) Oft                      auf die Endenergieträger eine vollständige         Studie.
         nik? Und wie wird dann die Heizung von morgen aussehen?
                                                                                                                                                                                             wendig. Da eine energetische Modernisie-       besitzen Nichtwohngebäude jedoch nicht                       Bilanzierung der Treibhausgasemissionen.
      • Welche Brennstoff- bzw. Energieoptionen stehen der Hauswärme künftig zur Ver-                                                                                                       rung des gesamten Wohnungsbestandes            einmal eine Heizung. Die folgenden Aus-                                                                         Die Projektleitung und wissenschaftliche
        fügung? Wie werden sich Brennstoffe weiter entwickeln?                                                                                                                               viel Geld kostet, müssen auch die Moder-       führungen beziehen sich daher ausschließ-                    Schließlich sind bei den Kosten der Wär-           Arbeit auf Seiten Shell lag bei Dr. Jörg
      • Welche Trends zeichnen sich im baulichen Wärmeschutz ab? Inwieweit verän-                                                                                                           nisierungskosten als zentrales ökonomi-        lich auf Wohngebäude.                                        meversorgung Investitions-, Betriebs- und          Adolf; Analysen technischer Potenziale
         dern sich Wohngebäude in den kommenden Jahren?                                                                                                                                      sches Beurteilungs- und Vergleichskriterium                                                                 Brennstoffkosten zu unterscheiden. Wäh-            erfolgten durch Diplom-Wirtschaftsingeni-
                                                                                                                                                                                             unterschiedlicher Szenarien und Hand-          Energie zur Anwendung im Wohnbereich                         rend Investitionen in Wärmetechnik und             eur Uwe Schabla sowie wirtschaftswissen-
      • Wohin entwickeln sich Gebäudeeffizienzstandards? Und inwieweit beeinflussen                                                                                                         lungsoptionen eingeführt werden.               kann unterschiedlichen Zwecken dienen.                       Wärmeschutz Fixkosten sind, handelt es             schaftliche Fragestellungen durch Diplom-
         sie den tatsächlichen Energieverbrauch?                                                                                                                                                                                            Sie wird zur Wohnraumbeheizung, für die                      sich bei Betriebs- und Energieträgerkosten         Verwaltungswissenschaftler      Alexander
                                                                                                                                                                                                                                            Warmwasserbereitstellung, zum Kochen,                        um variable Kosten. Brennstoffkosten stel-         Marczewski.
                                                                                                                                                                                             Inhalte und Abgrenzungen                       Kühlen oder Gefrieren oder für die                           len in der Regel eine wichtige Position bei
Die wichtigsten Forschungsfragen der Hauswärme-                                                                                                                                              Schließlich ist der Untersuchungsgegen-        Beleuchtung benötigt. Der mit Abstand                        den Energieausgaben der Haushalte dar.             Zusätzlich wurde bei der Erstellung der
szenarien lauten:                                                                                                                                                                            stand     häuslicher  Wärmeversorgung          wichtigste Anwendungszweck ist die                                                                              Shell Hauswärme-Studie wiederum eine
                                                                                                                                                                                             genauer zu bestimmen. Welche Gebäude,          Bereitstellung von Wärme zur Beheizung                       Bei der energetischen Modernisierung von           Reihe von Experten und Entscheidungsträ-
      • Wie werden sich Zahl und Fläche der zu beheizenden Wohngebäude in den                                                                                                               welche Anwendungen von Energie wer-            von Wohnraum. Daher fokussiert die Stu-                      Gebäuden dominiert jedoch die Betrach-             gern aus Wissenschaft, Unternehmen, Ver-
         kommenden Jahren entwickeln?                                                                                                                                                        den im Folgenden betrachtet und welche         die im Folgenden hauptsächlich auf die                       tung der Investitionskosten. Wenn sich             bänden und Politik befragt, denen Shell an
      • Wie hoch wird der Energieverbrauch für Hauswärme sein? Und wie sieht der                                                                                                            nicht? Welche Bilanzierungen von Ener-         Bereitstellung häuslicher Wärme – und                        Märkte alternativer Brennstoffe weiter ent-        dieser Stelle seinen Dank ausspricht.
         Brennstoff-/Energieträgermix der Zukunft aus?                                                                                                                                       gie, Treibhausgasen und Kosten werden          daher auch der Name Shell Hauswärme-                         wickeln, ist zudem mittelfristig mit einer stär-
                                                                                                                                                                                             vorgenommen?                                   Studie.                                                      keren Korrelation und Koppelung der                Eine Auswahl relevanter Daten, Quellen
      • Wie viele Treibhausgasemissionen werden durch Hauswärme verursacht?
                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Preise aller Brennstoffe und Wärmeener-            und nützlicher Web-Links findet sich am
      • Wie hoch sind die Kosten der energetischen Gebäudemodernisierung?                                                                                                                   Zunächst ist abzugrenzen zwischen Wohn-        Energie wird heute jedoch nicht nur zur                      gien zu rechnen. Von daher beschränken             Ende der Studie.
      • Und welche Modernisierungsstrategien für Wohngebäude sind ökonomisch am                                                                                                             und Nichtwohngebäuden. Wohnge-                 Wärmeerzeugung, sondern auch zur Küh-                        sich ökonomische Kosten- und Effizienzbe-
        günstigsten?                                                                                                                                                                         bäude sind vollständig oder teilweise für                                                                   trachtungen im Folgenden auf die Investiti-        Weitere Informationen sind im Internet
                                                                                                                                                                                             die Wohnversorgung von Haushalten              5) Vgl. Tobias Just, Bauen als Klimaschutz, Deutsche Bank   onskosten der Wärmeversorgung.                     unter folgender URL abrufbar:
                                                                                                                                                                                                                                               Research, Aktuelle Themen Nr. 433, Frankfurt/M. 2008,
                                                                                                                                                                                             bestimmt. Nichtwohngebäude sind – nach            S. 14.                                                                                                       www.shell.de/shellhauswaermestudie
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
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TECHNISCHE POTENZIALE     HAUSWÄRME
Die Einflussfaktoren auf die Wärmeversorgung von Wohngebäuden sind vielfältig. Zu den wich-
tigsten Faktoren gehören Klima- und Witterungsbedingungen, Heiz- und Gebäudetechnik, Brenn-
stoffe und Nutzerverhalten.

Für eingesetzte Technologien sind die vorherrschenden Klima- und Witterungsbedingungen
extern vorgegeben. Nutzerverhalten kann durch Technik zwar beeinflusst werden, bedient sich
der Technik aber im Wesentlichen. Eine systematische Untersuchung der wichtigsten Determinan-
ten der Wärmeversorgung von Wohngebäuden fokussiert sich daher auf drei Kategorien von
                                                                                                                        3                                                                                       4
EinflussgröSSen, welche die Energie- und Umweltbilanz der Wärmeversorgung von Wohngebäu-
                                                                                                                        Neben der Wärmetechnik und den verwendeten Brennstoffen                                Schließlich legen Wärmetechnik in Kombi-
den systematisch und wesentlich bestimmen: Heizsysteme, Brennstoffe und Gebäude.                                        wird der Energieverbrauch und damit die energiebedingten                               nation mit den verwendeten Energieträ-
                                                                                                                        Emissionen schließlich maßgeblich vom Gebäude selbst und                               gern und Gebäudetechnik zusammen die
                                                                                                                        den Umgebungsbedingungen an seinem Standort beeinflusst.                               Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes
                                                                                                                                                                                                               fest. Hierzu werden die wichtigsten Kenn-
                                                                                                                        Von entscheidender Bedeutung für den Wärmeschutz ist dabei                             ziffern sowie historische und künftige
                                                                                                                        die thermische Gebäudehülle. In Neubauten kommen heute oft                             Trends bei energetischen Gebäudestan-
                                                                                                                        energetisch optimierte Bauweisen und Materialien zum Einsatz.                          dards analysiert und synoptisch darge-
                                                                                                                        Bestandsbauten können bzw. müssen nachgerüstet werden, um                              stellt.
                                                                                                                        moderne Effizienzstandards zu erreichen. Veränderungen an
                                                                                                                        der Hülle bereits bestehender Gebäude sind jedoch meist mit
                                                                                                                        erheblichen bautechnischen Maßnahmen verbunden.

                                                                                                                        Gleichwohl ist eine energetisch optimierte Gebäudehülle unab-
                                                                                                                        dingbar, um einen niedrigen spezifischen Energieverbrauch zu
                                                                                                                        erreichen.

                                                                                                                  1        2
       Moderne Heizsysteme, die dem jeweiligen Stand der Technik entsprechen, werden vor allem im Neubau verwendet.     Die Energie- und Klimabilanz der Wärmeversorgung wird neben der Wärmetechnik weiterhin ganz maßgeblich von
       Durch Neubau und ggfs. Abriss von Wohngebäuden bestimmen auf lange Sicht die jeweils eingebauten Wärmeer-        den eingesetzten Brennstoffen (einschließlich sonstiger Wärmeenergieträger), von ihren (Produkt)-Eigenschaften, ihrer
       zeuger den künftigen Stand der Heiztechnik.                                                                      Herkunft und Herstellung bestimmt.

       Generell übersteigt die Lebensdauer von Gebäuden diejenige von Heizanlagen; die Wärmetechnik eines Gebäudes      Im zweiten Kapitel werden daher die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Brennstoffe – und sonstigen Heizener-
       oder Teile davon werden im Lebenszyklus einer Immobilie oft mehrfach modernisiert bzw. ausgetauscht.             gieträger – untersucht und Entwicklungstrends skizziert.

       Dabei ist Modernisierung von Heizsystemen im Wohnungsbestand in der Regel mit nur geringfügigen baulichen Maß-
                     nahmen verbunden. Umso wichtiger ist es, zunächst zu untersuchen, welchen Stand und welche Ent-
                     wicklungspotenziale heutige sowie künftige Wärmetechnik aufweisen.
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
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                                                                                                                                                               1/Wirkungsgrad bezogen auf den Brennwert                                                                            der BauPGHeizkesselV ist ein Brennwert-
                                                                                                                                                                                                                                                                                   kessel ein Heizkessel, der für die Konden-
                                                                                                                                                                                                                                                                                   sation eines Großteils des in den Abgasen

                            HEIZSYSTEME
                                                                                                                                                              100%
                                                                                                                                                                                                                                                                                   enthaltenen Wasserdampfes konstruiert ist.
                                                                                                                                                                                                                                                                                   Seit Mitte der 1990 Jahre ist dieser Kessel-
                                                                                                                                                                                                                                                                                   typ mit stetig steigendem Anteil im Markt
                                                                                                                                                               75%                                                                                                                 zu finden. Durch die zusätzliche Nutzung
                                                                                                                                                                                                                                                                                   der Verdampfungswärme des in den
                                                                                                                                                                                                                                                                                   Abgasen enthaltenen Wasserdampfs –
                                                                                                                                                                                                                                                                                   auch Latentwärme genannt – müssen
                                                                                                                                                                                                                                                            Ab                     Heizkessel und Abgassystem aufgrund der
                                                                                                                                                               50%
                                                                                                                                                                                                                       Ab                                  1995                    Kondensatbildung aus korrosionsbeständi-
                                                                                                                                                                                                                      1980                                                         gen Materialien wie z.B. Edelstahl konstru-
                                                                                                                                                                                   Bis
                                                                                                                                                                                  1978                                                                                             iert werden. Brennwertkessel leiten das
                                                                  umgewandelt bzw. muss erzeugt werden;         Wärmeträger übertragen. Wasser ist auf-        25%                                                                                                                 entstehende Kondensat ohne Vorbehand-
Wärmetechnik                                                      hierfür werden Wärmeerzeuger einge-           grund seiner sehr hohen spezifischen Wär-                                                                                                                          lung in die Abwasserleitung. Die Brenn-
                                                                  setzt.                                        mekapazität das übliche Medium für die                                                                                                                             stoffausnutzung ist bei Brennwertkesseln
                                                                                                                weitere Wärmeübertragung.                                                                                                                                          nahezu optimal bei einem Wirkungsgrad
Kernfunktion einer Heizung ist es, Wohn-                          Es gibt Einzelöfen bzw. -heizungen und                                                                                                                                                                           von nahe 100% mit der Bezugsgröße
                                                                                                                                                                0%
räume – vor allem in der kalten Jahreszeit                        Heizsysteme mit einem Wärmeerzeuger           Weitere Möglichkeiten der Wärmeerzeu-                        Standardkessel                   Niedertemperaturkessel                 Brennwertkessel               Brennwert.
– mit Wärme zu versorgen. Insbesondere                            und einer zentralen Wärmeversorgung.          gung sind die Nutzung von Umweltener-                Quelle: BDH (2011); eigene Darstellung

soll eine Heizung ein behagliches Raum-                           Bei Zentralheizungen muss die erzeugte        gie etwa durch Wärmepumpen oder – nur                                                                                                                              Niedertemperaturkessel haben geringere
klima schaffen; dabei gelten Empfindungs-                         Wärme im Gebäude bzw. in der Woh-             für Warmwasser oder heizungsunterstüt-                                                                                                                             Investitionskosten als Brennwertkessel.
temperaturen von 20 bis 22 Grad Celsius                           nung meist über ein Rohrleitungssystem ver-   zend – solarthermische Anlagen.              Gas- und Ölheizungen                                     Ab Anfang der 1980er Jahre wurde der                         Demgegenüber haben Brennwertkessel
als angenehm. Lüftungs- und Klimatechnik                          teilt werden (Wärmeverteilung). Die Wär-                                                   Eine mit Erdgas oder Heizöl befeuerte Hei-               Standardkessel mehr und mehr durch den                       einen geringeren Brennstoffverbrauch und
verfolgt dagegen das weitaus größere                              meabgabe der Heiz- bzw. Nutzwärme             Elektroheizungen wie Nachtspeicheröfen       zungsanlage besteht aus einer Kombina-                   Niedertemperaturkessel verdrängt. Nach                       damit verbunden geringere Energiekosten.
Ziel, den Zustand der Raumluft hinsichtlich                       erfolgt hauptsächlich über Heizkörper. Ziel   erzeugen die Wärme direkt in den Räu-        tion von Brenner mit Brennstoffversorgung,               der BauPGHeizkesselV ist ein Niedertem-                      Während im Bestand der Niedertempera-
Reinheit, Temperatur und Feuchte zu steu-                         eines Heizsystems ist es, die Temperatur in   men. Bei Fernwärme wird keine Wärme im       Kessel, Schornstein und meist einer Rege-                peratur-Heizkessel ein Heizkessel, der kon-                  turkessel dominiert, werden im Neubau
ern. Klimaanlagen finden sich in einer Viel-                      Wohnräumen auf einem behaglichen              Haus erzeugt, sondern nur Wärme aus          lung. Der folgende Abschnitt liefert einen               tinuierlich mit einer Eintrittstemperatur von                heute mehrheitlich Brennwertkessel einge-
zahl von Industrie- und Bürogebäuden. Im                          Niveau zu halten. Für eine effiziente Nut-    externen Heiz(kraft)werken bezogen.          Überblick über die derzeit dominierenden                 35 bis 40 Grad Celsius betrieben werden                      setzt.9)
Wohnbereich dominiert jedoch weiterhin                            zung von Brennstoffen und Wärmeenergie                                                     Kesseltypen, der nächste Abschnitt be-                   kann und in dem es unter bestimmten
die einfache Fensterlüftung, auch wenn Lüf-                       ebenso wie für die Schaffung eines behag-     Im Folgenden werden der technische           schreibt die Brennertypen.                               Umständen zur Kondensation des in den                        Alle diese Heizkessel benötigen ein
tungsanlagen zur kontrollierten Be- und                           lichen Raumklimas müssen alle drei Kom-       Stand von heute in Wohngebäuden zum                                                                   Abgasen enthaltenen Wasserdampfes                            Abgassystem zum Ableiten der bei der
Entlüftung in immer besser gedämmten                              ponenten eines Heizsystems optimal auf-       Einsatz kommenden Wärmeerzeugern             Kesseltypen                                              kommen kann. Die Kesseltemperatur von                        Verbrennung entstehenden Abgase und
Gebäuden an Bedeutung gewinnen.6)                                 einander abgestimmt sein.                     bzw. Wärmelieferanten dargestellt sowie      Bis Ende der 70er Jahre dominierte bei                   Niedertemperaturkesseln liegt zwischen                       eine Brennstoffversorgung. Die Brennstoff-
                                                                                                                ihre Entwicklungs- und Einsatzpotenziale     den mit Öl und Erdgas befeuerten Heiz-                   35 und 75°C und wird in Abhängigkeit                         versorgung kann entweder ein Anschluss
Daher wird im Weiteren unter Wärmetech-                           Im Folgenden werden technische Optio-         untersucht. Zu den wichtigsten Wärmeer-      kesseln der Standard- oder Konstanttem-                  der Außentemperatur der jeweiligen Heiz-                     an das Erdgasnetz oder bei Öl- und Fest-
nik die Gesamtheit aller heiztechnischen                          nen und Potenziale der Wärmetechnik           zeugern gehören:                             peraturkessel. Nach der Verordnung über                  last angepasst. Je niedriger die Außentem-                   stofffeuerungen ein Lagerraum für den
Anlagen und Komponenten verstanden,                               untersucht; Schwerpunkt ist die Wärmeer-                                                   das Inverkehrbringen von Heizkesseln und                 peratur, desto höher die Kesseltemperatur.                   Brennstoff sein. Brennwertkessel benötigen
die der Wärmebereitstellung im Wohnge-                            zeugung. Anschließend werden Fragen           • Erdgas- und Ölheizungen, mit jeweils      Geräten nach dem Bauproduktengesetz                      Aufgrund der der Heizlast angepassten                        zusätzlich für das Ableiten des entstehen-
bäude dienen. Eine moderne Heizungsan-                            der Wärmeverteilung einschließlich der          unterschiedlichen Brennertechnologien      (§1 BauPGHeizkesselV) ist ein „Standard-                 Fahrweise und der gegenüber Standard-                        den Kondenswassers einen Anschluss an
lage besteht wiederum aus drei Kompo-                             Wärmespeicherung sowie die Wärmeab-             und Kesseltypen;                           heizkessel ein Heizkessel, bei dem die                   kesseln deutlich verbesserten Wärmedäm-                      das Abwassersystem.
nenten: einem Wärmeerzeuger, einer                                gabe und die Abstimmung der Komponen-                                                      durchschnittliche Betriebstemperatur durch               mung, liegen die Verluste von Niedertem-
Wärmeverteilung und der Wärmeüberga-                              ten des Heizsystems aufeinander erörtert.     • elektrisch betriebene Heizsysteme         seine Auslegung beschränkt sein kann“.                   peraturkesseln deutlich unter denjenigen                     Gas- und Öl-Feuerungstechnik
be.7)                                                                                                              (Nachtspeicheröfen und Wärme-                                                                      von Standardkesseln. Voraussetzung dafür                     Gas- und Öl-Feuerungen sind zusammen
                                                                                                                   pumpe);                                   Hierbei handelt es sich um einen aus Guss-               ist, dass die Heizungsanlage mit einer                       mit Heizkesseln wesentlicher Bestandteil
Wärme für die Beheizung und Warmwas-                              WärmeErzeuger                                                                              oder Stahlgliedern zusammengesetzten                     geeigneten Regelung ausgestattet ist.                        von Wärmeversorgungseinrichtungen. Üb-
serbereitstellung wird in der Regel nicht                                                                       • Feststoff-Feuerungen für Holz und Kohle;   Kessel, der mit konstant hohen Kessel- und                                                                            licherweise werden in den Wärmeerzeu-
oder kann nicht in der Form bezogen wer-                          In den meisten Wohngebäuden im deut-                                                       damit verbunden hohen Abgastemperatu-                    Im Bestand dominiert dieser Kesseltyp. Auf                   gern von Zentralheizungen Erdgas- oder
den, in der sie letztendlich im Wohnge-                           schen Raumwärmemarkt wird Wärme               • solarthermische Anlagen (für Warmwas-     ren betrieben werden muss, um die Tau-                   längere Sicht zur Vermeidung von Konden-                     Heizölfeuerungen eingesetzt.
bäude benötigt wird. Wärme wird aus                               durch eine Zentralheizung bereitgestellt.        ser oder heizungsunterstützend);          punktunterschreitung der Abgase im Kessel                sat und Korrosion im Heizkessel werden
unterschiedlichen Energieträgern und                              Rund vier Fünftel aller Heizsysteme im                                                     und im Abgassystem und damit Kondensa-                   die Abgase nur soweit abgekühlt, dass es                     Unter den 17,8 Millionen messpflichtigen
anderen Energieformen in Wärmeenergie                             Wohnungsbestand basieren heute auf Ver-       • auf dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopp-     tion zu vermeiden. Diese Kessel haben                    in der Heizungsanlage nicht zu einer Tau-                    Wärmeerzeugern im Bestand (2009)
                                                                  brennungstechnologien. In einem Brenner          lung basierende Wärmeerzeuger             daher einen sehr schlechten (feuerungs-                  punktunterschreitung kommt.8)                                dominieren mit einer Anzahl von 10,6 Mil-
6) Vgl. Recknagel. Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik,     wird Wärme durch Verbrennung von                 (Mikro-KWK-Anlagen und stromerzeu-        technischen) Wirkungsgrad (vgl. Abbil-                                                                                lionen erdgasbefeuerte Heizkessel gefolgt
   75. Auflage, München 2011, S. 419 und 927.                     Brennstoffen erzeugt. Die bei der Verbren-       gende Heizungen).                         dung 1) und sind als Neuanlagen nicht                    Eine Weiterentwicklung des Niedertempe-                      von 6 Millionen heizölbefeuerten Heizkes-
7) Vgl. Richtig heizen, Weishaupt (Hrsg.), 4. Aufl., Schwendi,
   Oktober 2010, S. 48-53; für eine detaillierte Aufgliederung
                                                                  nung entstehende Wärme der Abgase                                                          mehr zugelassen. Heutzutage sind nur                     raturkessels ist der Brennwertkessel. Nach                   seln. Die Überprüfung von Öl- und Gas-
   der Bestandteile von Heizungsanlagen vgl. Recknagel.           wird dann im Kessel über große Übertra-       • ein Wärmeerzeuger, aber dennoch kein      noch etwa 6% der Ölheizungen mit einem
   Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, a.a.O., S. 533-                                                                                                                                                          8) Vgl. RWE Bau-Handbuch, EW Medien und Kongresse           9) V
                                                                                                                                                                                                                                                                                       gl. Handbuch für Heizungstechnik, Buderus Heiztechnik
   812.                                                           gungsflächen (Wärmetauscher) an einen            Wärmelieferant ist die Fernwärme.         Konstanttemperaturkessel ausgestattet.                      GmbH (Hrsg.), 14. Ausgabe, Frankfurt/M. 2010, S. 16/38.      GmbH (Hrsg.), 34. Aufl., Berlin 2002, S. 86.
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
14                                                                                                                                                                                                                                                                                             Technische Potenziale HEIZSYSTEmE                                  15

   2/Funktionsprinzip eines Brennwertkessels mit Gasgebläsebrenner                                                                                                           3/Funktionsprinzip eines Blaubrenners
                                                                               Verbrennungsluft    Vorlauf                                                                                                                                                               Zündelektrode                          Rezirkulationsöffnungen
                                                                                                              Die Verbrennungsluft wird über ein Gebläse in                    Kernstück eines Rezirkulationsbrenners ist ein
                                                                       Abgas                                  die Brennkammer des Kessels gefördert und                        Mischsystem, welches das Gemisch aus Heizöl                       Ölpumpe                                                Mischrohr
                                                                                                              vermischt sich dort mit dem Erdgas, wird gezün-                  und Verbrennungsluft mit einer blauen Flamme ruß-
                                                                                                   Mischer                                                                     frei verbrennen lässt, was einen sauberen Brenner                            Düsenstock                 Luftblende                                           Äußere
                                                                                                              det und verbrennt. Die dabei entstehende
                                 Brenner                                                                      Wärme wird an das Kesselwasser übertragen;                       und Heizkessel zur Folge hat. Diese Technologie                                                                                                              Rezirkulation
                                                                                                   Rücklauf   das Abgas wird dabei soweit abgekühlt, dass                      wird daher auch Blaubrenner genannt.
          Gaszuleitung                                                                  Luft-                 der in ihm enthaltene Wasserdampf konden-
                                                                                        Abgas-                siert und über den Kondensationsablauf in den                    Heizöl wird durch die Ölpumpe über die Ölzufuhr
                                                                                                              Abfluss geleitet wird. Zusätzlich wird die Ver-                  zum Düsenstock gefördert. Nachdem es dort vor-
                                                                                        System                brennungsluft im Luft-Abgas-System und Wär-                      gewärmt wurde, wird es durch eine Düse kegelför-
               Vorgewärmte                                                                                    meübertrager durch das vorbeiströmende                           mig zerstäubt. Durch die Luftblende wird die zur
                                                                                                              Abgas vorgewärmt, was zusätzliche Bildung                        Verbrennung benötigte Luft um den Heizölkegel
            Verbrennungsluft                                                                                                                                                   gefördert und vermischt sich aufgrund der hohen
                                                                                                              von Kondensat zur Folge hat. Das warme Kes-
                                                                                                              selwasser wird in Heizkesseln mit einer witte-                   Geschwindigkeit. Nach der Zündung durch die                                                                      Innere Rezirkulation                         Flammrohr
                         Kesselwasser                                                                         rungsgeführten Regelung im Mischer auf die                       Zündelektrode verbrennt das Gemisch. Die in den
                      Wärmeübertrager                                                                         gewünschte Vorlauftemperatur gemischt und                        Brenner zurückgeführten (rezirkulierenden) Abgase
                                                                                 Kondensatablauf              dann im Heizungssystem zu den Heizkörpern                        lassen die Heizöltemperatur im Brenner stark anstei-
                                                                                                              verteilt. Das in den Wärmeübertragern abge-                      gen. Es verdampft und verbrennt rußfrei, d.h. ohne
                                                                                                              kühlte Wasser wird über den Rücklauf zum Kes-                    Kohlenstoffausscheidung, mit einer blauen Flamme.         Gebläse              Ölzufuhr
                        Luft-Abgas-Wärmeübertrager                                                                                                                             Die rückgeführten ausgebrannten Abgase senken
                                                                                                              sel gefördert und im Kessel bei Bedarf erneut
  Quelle: Handbuch der Gebäudetechnik (2009), IWO (2010); eigene Darstellung                                  erwärmt.                                                         zusätzlich die Stickoxid-Emissionen.                    Quelle: Handbuch der Gebäudetechnik (2009), IWO (2010); eigene Darstellung

befeuerten Heizkesseln wird in der Verord-                   schende atmosphärische Brenner angebo-           und in der Brennkammer vollständig ver-                     die Auswahl des Brenners und der dazu-                      daher deutlich unter denen der Gelbbren-                                 geben sie am Tag über Lüfter mit leich-
nung über kleine und mittlere Feuerungsanla-                 ten, die sich durch deutlich niedrigere          brannt wird.11)                                             gehörigen Öl-Düse. Der Brenner muss                         ner. Demgegenüber dominieren Gelb-                                       ten Bereitstellungsverlusten wieder ab.14)
gen (1. Bundesimmissionsschutzverordnung)                    Stickoxid-Emissionen kennzeichnen. Sie                                                                       durch seine Einstellungen optimal auf den                   brenner den Bestand und sind preisgünsti-
geregelt.                                                    dominieren inzwischen auch im Bestand            Bei Wärmeerzeugern großer Leistung wer-                     Kessel abgestimmt sein. Heutzutage wer-                     ger in der Anschaffung als Blaubrenner.                               Elektrische Heizungen benötigen lediglich
                                                                                                              den Rotationsbrenner eingesetzt. Ein mit                    den Brenner und Kessel meist als eine Ein-                                                                                        einen Stromanschluss, sind wartungsarm
Gasfeuerungen                                                Gasbrenner mit Gebläse                           ca. 6000 min -1 rotierender Becher sorgt für                heit angeboten und betrieben.                               Die lokalen Schadstoffemissionen wie zum                              und günstig einzubauen. Dafür sind die
Erdgas muss aufgrund seiner physikali-                       Für größere Leistungen werden vorwie-            die Zerstäubung des Heizöls, ehe es sich                                                                                Beispiel unverbrannte Kohlenwasserstoffe,                             Heizkosten höher als zum Beispiel die
schen Eigenschaften zur Vermischung mit                      gend Gasgebläsebrenner verwendet. Sie            mit Luft vermischt und anschließend sicher                  Hochdruckzerstäubungsbrenner                                Ruß, Stickoxide oder Feinstaub liegen bei                             Brennstoffkosten einer Gas- oder Ölhei-
Verbrennungsluft nicht vorbehandelt wer-                     gleichen in Aufbau und Funktion den Öl-          gezündet und verbrannt wird. Kessel in die-                 Gelbbrenner                                                 Öl- und Gasfeuerungen deutlich unter den                              zung. Und auch das Raumklima wird nicht
den. Zusätzliche Sicherheitseinrichtungen                    Druckzerstäubungsbrennern/-Gebläse-              ser Leistungsklasse findet man jedoch                       Vollautomatische Hochdruckzerstäubungs-                     lokalen Emissionen von Feststofffeuerun-                              selten als weniger angenehm empfunden.
wie beispielsweise Druckwächter sind                         brennern. Die Verbrennungsluft wird ähn-         kaum in Ein- und Mehrfamilienhaushalten.                    brenner sind die am häufigsten vertretenen                  gen.
jedoch notwendig.                                            lich wie bei Ölbrennern durch ein Gebläse                                                                    Ölbrenner. Heizöl wird unter großem                                                                                               In Deutschland setzen heute (2009) knapp
                                                             in großen Mengen in die Brennkammer              In geringerer Anzahl werden Verdamp-                        Druck durch eine Düse in kleine Tropfen                     Elektrische Heizungen                                                 zwei Mio. Haushalte auf Strom als Heiz-
Im Raumwärmemarkt unterscheidet man                          gefördert, mischt sich dort mit der benötig-     fungsbrenner eingesetzt. Hier wird das                      zerstäubt, die sich mit über ein Gebläse                    Ein weiterer wichtiger Wärmeerzeuger                                  mittel; darunter ca. 1,6 Mio. Haushalte mit
Gasbrenner mit Gebläse und atmosphäri-                       ten Menge Gas und wird gezündet.                 Heizöl in Folge von hohen Oberflächen-                      und eine Stauscheibe zur besseren                           sind elektrische Heizungen. Im Gegensatz                              Nachtspeicherheizungen. Die meisten
sche Brenner oder Gasbrenner ohne                                                                             temperaturen verdampft, ehe es mit Luft                     Gemischbildung geförderte Verbrennungs-                     zu Zentralheizungen wird hier die Wärme                               Stromspeicherheizungen stehen in Miet-
Gebläse. Je nach eingesetztem Brenner                        Am häufigsten im Markt vertreten ist der         vermischt und gezündet wird. Diese Tech-                    luft in der Brennkammer vermischen. Das                     direkt in den Räumen durch Stromheizun-                               wohnungen, die vor 1978 errichtet wur-
unterscheidet sich auch die Art des ver-                     Diffusionsbrenner. Eine Weiterentwicklung        nologie findet sich vorwiegend in Wär-                      Luft-Heizöl-Gemisch wird durch Zündelek-                    gen bereitgestellt. Bei elektrischen Wider-                           den.15) Der Einbau und die Nutzung von
wendeten Kessels.10)                                         der Diffusionsbrenner sind die Premix- oder      meerzeugern kleiner Leistung bis zu 15 kW                   troden gezündet und verbrennt in der                        standsheizungen wird Strom durch einen                                Nachtspeicheröfen wurde früher seitens
                                                             vormischenden Gasgebläsebrenner. Sie             in so genannten Einzelraumheiz- oder                        Brennkammer. Der beim Verbrennen der                        elektrischen Leiter mit einem Ohmschen                                Politik und Stromversorgern mit Steuerermä-
Atmosphärische Gasbrenner oder                               kennzeichnen sich durch eine vollständig         Ölöfen.                                                     kleinen Tropfen verbleibende Restkohlen-                    Widerstand geleitet. Dabei wird elektri-                              ßigungen und niedrigen Sondertarifen
Gasbrenner ohne Gebläse                                      homogene Vormischung von Erdgas und                                                                          stoff sorgt dafür, dass die Flamme leuchtet.                sche Energie in Wärme umgewandelt.                                    gefördert, um nächtliche Stromlasttäler aus-
Bei Heizkesseln mit Gasbrennern ohne                         Verbrennungsluft und sehr geringe Emissi-        In jüngster Zeit verwenden auch moderne                     Daher werden diese Brenner auch Gelb-                       Grundsätzlich wird hier zwischen zwei                                 zugleichen. Günstige Nachtstromtarife
Gebläse oder atmosphärischen Brennern                        onswerte. Luft- und Gasmenge können im           Brennwertkessel dieses Brennerprinzip, da                   brenner genannt.12)                                         Heizungstechniken unterschieden:13)                                   werden jedoch immer seltener angeboten.
strömt das Erdgas mit hoher Geschwindig-                     Gegensatz zu atmosphärischen Brennern            es eine stufenlose Leistungsmodulation im                                                                                                                                                     Aufgrund der geringen energetischen
keit aus den Gasdüsen und zieht die Ver-                     exakt aufeinander abgestimmt werden,             kleinen Leistungsbereich ermöglicht. Ihr                    Blaubrenner                                                 • Stromdirektheizungen, die den Strom                                Gesamteffizienz des Systems Nachtspei-
brennungsluft aufgrund der Injektorwirkung                   was höhere Wirkungsgrade der Anlagen             Anteil an allen Ölfeuerungen ist jedoch                     Sie sind durch eine nahezu vollständige                       unmittelbar nahezu verlustfrei in Wärme                             cherofen sieht die aktuelle Energieeinspar-
aus der Umgebung mit an. Durch den Ver-                      ermöglicht.                                      sehr gering und ist in den vergangenen                      Gemischbildung von Heizöl und Verbren-                        umwandeln, sobald er durch einen                                    verordnung (2009) zudem ihre schritt-
zicht auf drehbare und verschleißempfindli-                                                                   Jahren stetig zurückgegangen.                               nungsluft gekennzeichnet. Das durch die                       Widerstandsdraht geleitet wird;                                     weise Außerbetriebnahme vor – mit aller-
che Teile sind sie einfach im Aufbau.                        Diese Brennertechnologie findet in Brenn-                                                                    Düse zerstäubte Heizöl verdampft durch                                                                                            dings sehr langen Fristen von 30 Jahren.16)
                                                             wertkesseln ihren Einsatz, die mittlerweile      In für Ein- und Mehrfamilienhäusern typi-                   im Brenner zurückgeführte Abgase. Die                       • Speicherheizungen, dazu gehören ins-
Atmosphärische Gasbrenner werden in                          mehr als 50% aller neu abgesetzten Wär-          schen      Öl-Zentralheizungen    werden                    durch ein Gebläse und eine Blende zuge-                        besondere Nachtspeicheröfen. Letztere                              Die Zahl der Nachtspeicheröfen ist ent-
speziell geeigneten Kesseln genutzt und                      meerzeuger ausmachen.                            nahezu ausschließlich Druckzerstäubungs-                    führte Verbrennungsluft und das gasför-                        sind thermisch isoliert, werden nachts                             sprechend rückläufig – im Jahre 2006
finden seit 1965 Verwendung im kleinen                                                                        bzw. Gebläsebrenner eingesetzt. Diese                       mige Heizöl können sich optimal vermi-                         aufgeladen, speichern Wärmeenergie                                 waren es noch rund 2,2 Mio. Geräte.
und mittleren Leistungsbereich. Seit 1992                    Ölfeuerungen                                     Technologie hat in allen Leistungsklassen                   schen und mit einer blauen Flamme nahezu                       in Steinen (Magnesit) zwischen und
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            14) Vgl. www.nachtspeicheroefen.com
werden als Weiterentwicklung hochvormi-                      Ölfeuerungen basieren darauf, dass meist         die größte Verbreitung gefunden. Die                        vollständig verbrennen. Die lokalen Schad-
                                                                                                                                                                                                                                      13) Vgl. Günther Frey et al., Energieeffizienzpotenziale durch       15) Vgl. Bundeskartellamt, Heizstrom – Marktüberblick und Ver-
                                                             vorgewärmtes und durch eine Düse zer-            Größe des eingesetzten Kessels bestimmt                     stoffemissionen von Blaubrennern liegen                         Ersatz von elektrischem Strom im Raumwärmebereich, Saar-              fahren. Bericht, Bonn, September 2010, S. 3-6 sowie Bun-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                desnetzagentur, Monitoringbericht 2010, Bonn 2010,
10) V
     gl. Handbuch für Heizungstechnik, a.a.O., S. 117-161   stäubtes Heizöl zusammen mit Luft ver-                                                                                                                                       brücken 2007, S. 10 f. Wärmepumpen werden in der Regel
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                S. 79.
    sowie Handbuch der Gebäudetechnik, Wolfram Pistohl,                                                       11) Vgl. Handbuch für Heizungstechnik, a.a.O., S. 86-116                                                                   auch mit Strom betrieben, erzeugen jedoch keine Wärme,
    7. Aufl., Köln 2009, H 150-153.                          mischt und anschließend sicher gezündet               sowie Handbuch der Gebäudetechnik, H 147-149.          12) Vgl. Handbuch für Heizungstechnik, a.a.O., S. 88.           sondern verdichten sie.                                           16) Vgl. § 10a EnEV (2009).
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
16                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Technische Potenziale HEIZSYSTEmE                            17

   4/WIE FUNKTIONIERT EINE KOMPRESSIONSWÄRMEPUMPE?                                                                                                                                                                  Bedingungen (Gebäudebestand, niedrige                               abgegeben wird.21) Durch einen Gas-                              Einzelfeuerstätten
                                                                                                                                                                                                                    absolute Temperaturen, hoher Temperatur-                            oder Ölbrenner erzeugte Wärme, die von                           Einzelfeuerstätten wie offene Kamine,
    Wärmepumpen basieren auf dem Prinzip von Kältemaschinen. Wärmepumpen machen Umwelt- oder
                                                                                                                                                                                                                    hub) kann die Jahresarbeitszahl jedoch                              außen zugeführt wird, werden Kälte- und                          Kamin- oder Kachelöfen werden größten-
    Umgebungswärme mit einem niedrigen Temperaturniveau über einen thermodynamischen Prozess (Car-                                                                        KOMPRESSOR
                                                                                                                                                                                                                    auch auf Werte um 2 fallen.19)                                      Lösemittel wieder voneinander getrennt                           teils mit Scheitholz und in geringerem
    not) für Heizzwecke nutzbar.                                                                                                                                                                                                                                                        und der Prozess beginnt von Neuem. Ther-                         Umfang mit Holzpellets betrieben. Die
    In einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert ein Kältemittel. Kältemittel sieden bereits bei niedrigen Umge-                                                                                                     Wärmepumpen weisen gegenüber kon-                                   mische Wärmepumpen für den Raumwär-                              Brennstoffbeschickung erfolgt zumeist von
    bungstemperaturen. Zunächst geht die Wärme aus einer Wärmequelle in einem Wärmetauscher (Ver-                                                                                                                   ventionellen Wärmeerzeugern deutlich                                memarkt befinden sich derzeit noch im                            Hand. Pro Jahr werden ca. 300.000 bis
    dampfer) auf das Kältemittel über; das Kältemittel verdampft dabei.                                                                                        VERDICHTEN
                                                                                                                                                                                                                    höhere Investitionskosten auf; das gilt ins-                        Entwicklungsstadium bzw. in der Marktein-                        400.000 Einzelfeuerstätten verkauft.
    Das nun gasförmige Kältemittel wird von einem elektrisch angetriebenen Verdichter (Kompressor) zusam-

                                                                                                                                                 VERDAMPFEN
                                                                                                                                                                                                                    besondere für Sole- und Wasser-Wasser-                              führung. Mittelfristig haben sie das Poten-

                                                                                                                  VERDAMPFER

                                                                                                                                                                                                     VERFLÜSSIGER
                                                                                                                                                                               VERFLÜSSIGEN
    mengepresst; dabei erwärmt es sich. In einem zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger) kondensiert das ver-
    dichtete Kältemittel. Es wird wieder flüssig und gibt die Wärme an einen Heizkreislauf oder einen Warm-                                                                                                         Wärmepumpen. Dafür sind die Brennstoff-                             zial, einen signifikanten Beitrag zur zukünf-                    Zusätzlich zur ausschließlichen Beheizung
    wasserspeicher ab.                                                                                                                                                                                              kosten von Wärmepumpen geringer,                                    tigen, effizienten Wärmeversorgung beizu-                        einzelner Räume nimmt in der jüngsten Ver-
    Anschließend wird das Kältemittel über ein Expansionsventil entspannt; bei niedrigerem Druck sinkt die                                                    ENTSPANNEN                                            zumindest solange die Wärmepumpe aus-                               tragen.22)                                                       gangenheit der Anteil von Holzeinzelfeue-
    Siedetemperatur. Das kalte Kältemittel wird zum Verdampfer geleitet, nimmt dort Wärme auf und verdampft                                                                                                         reichend Wärme bereitstellen kann. Die                                                                                               rungen mit Wassertasche zu. Diese kön-
    dort wieder – der Prozess beginnt aufs Neue. Die strombetriebene Kompressionswärmepumpe ist der
    Hauptanwendungsfall von Wärmepumpen im privaten Raumwärmesektor.                                                                                          EXPANSIONSVENTIL
                                                                                                                                                                                                                    energetische Bilanz von Wärmepumpen                                 Feststofffeuerungen                                              nen – wie auch Solarthermieanlagen –
                                                                                                                                      Quelle: Stiftung Warentest (2007), BWP (2011); eigene Darstellung
                                                                                                                                                                                                                    ist neben ihrer eigenen Effizienz von der                           In der Nachkriegszeit haben in den alten                         unterstützend zu einer bestehenden
                                                                                                                                                                                                                    Energiebilanz des Strom erzeugenden                                 Bundesländern und bis zur Wiedervereini-                         Pumpenwarmwasserheizung eingesetzt
                                                                                                                                                                                                                    Kraftwerksparks einschließlich Netzüber-                            gung in den neuen Bundesländern mit                              werden.24)
Wärmepumpen                                               • Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen                                  besysteme, Schallschutz, wasser- und                                                 tragungsverlusten abhängig.                                         Braun-, Steinkohle oder Koks befeuerte
Seit einigen Jahren gewinnen Wärmepum-                       in der Regel Grundwasser als Wärme-                               bodenrechtliche Genehmigungen, etc.                                                                                                                      Heizungen zusammen mit Holzheizungen                             Holzzentralheizungen
pen als Komplett-Wärmeerzeuger an                            quelle. Da Grundwasser im Jahresver-                                                                                                                   Die durchschnittliche Heizleistung heutiger                         den Raumwärmemarkt dominiert. Feststoff-                         Bei Holzzentralheizungen dominieren wie
Bedeutung. Derzeit 380.000 Haushalte                         lauf eine nahezu konstante Temperatur                             Die Effizienz einer Wärmepumpe über                                                  Wärmepumpen liegt bei 12 kW. Wärme-                                 heizungen weisen in Bezug auf Emissio-                           bei Einzelfeuerstätten Stückholzkessel.
mit Wärmepumpe. Man unterscheidet                            von 8 bis 10°C aufweist, kann der volle                           eine Heizperiode wird – im Gegensatz zu                                              pumpen werden heute vorwiegend im                                   nen, Brennstoffversorgung und bequemer                           Daneben kommen in den vergangenen
Kompressionswärmepumpen und thermi-                          Wärmebedarf auch am kältesten Tag                                 konventionellen Feuerungen – nicht durch                                             Neubau eingesetzt; bei der energetischen                            Nutzung des Kessels deutliche Nachteile                          Jahren zunehmend Pellet- und Hackschnit-
sche Wärmepumpen; die folgenden Aus-                         gedeckt werden. Allerdings erfordert                              den Wirkungsgrad oder den Nutzungs-                                                  Sanierung im Bestand liegt ihr Anteil noch                          gegenüber öl- und gasbefeuerten Zentral-                         zelheizungen bzw. so genannte Kombikes-
führungen beziehen sich daher hauptsäch-                     die Erschließung von Wasserquellen                                grad, sondern durch die Jahresarbeitszahl                                            unter 10%. Die Zahl neu installierter Wär-                          heizungen auf. Sie wurden deswegen im                            sel, die unterschiedliche Holzarten ver-
lich hierauf.                                               (per Brunnen) Arbeitsaufwand.                                      angegeben.18) Hierbei ist zu unterscheiden                                           mepumpen lag in den letzten Jahren bei                              Laufe der Jahre meist gegen öl- und erd-                         brennen können, zum Einsatz. Während
                                                                                                                               zwischen so genannten gemessenen Jah-                                                etwa 50.000 pro Jahr. Dabei erfreuen                                gasbefeuerte Heizungen ausgetauscht.                             Stückholzkessel von Hand beschickt wer-
Kompressionswärmepumpen                                   • Luft-Wasser-Wärmepumpen ziehen ihre                               resarbeitszahlen und den nach VDI Richtli-                                           sich Luft-/Wasser-Wärmepumpen zuneh-                                                                                                 den müssen, erlauben Holzpellets und
Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip                      Wärmepumpe in der Regel aus der                                   nie 4650 berechneten normativen Jahres-                                              mender Beliebtheit; erdgekoppelte Sys-                              Heute ist Kohle als Brennstoff im Raumwär-                       Hackschnitzel den Einsatz einer automati-
wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Sie                     Außenluft. Luft-Wasser-Wärmepumpen                                arbeitszahlen (JAZ), die zur Berechnung                                              teme bestritten zuletzt (2010) nur noch                             memarkt kaum mehr vorhanden. Zuneh-                              schen Brennstoffversorgung – bei Pellets
entnimmt der Umwelt Wärme und hebt,                          sind aufgrund der nicht notwendigen                               der Förderung nach dem Marktanreizpro-                                               knapp die Hälfte des Wärmepumpenab-                                 mender Beliebtheit erfreut sich in den letz-                     oder Hackschnitzeln zumeist mit einer
man kann auch sagen „pumpt“, deren Tem-                      Erdkollektoren wie Sole-Wasser-Wär-                               gramm (MAP) benötigt werden. Die Jah-                                                satzes. Der Wärmepumpenbestand in                                   ten Jahren dagegen die Holzheizung.                              Schnecke oder bei Pellets mit einem
peratur auf ein Niveau, das für eine Haus-                   mepumpen einfach konstruiert und kos-                             resarbeitszahl errechnet sich aus dem Ver-                                           Deutschland wird auf zur Zeit (2010)                                                                                                 Gebläse.
heizung erforderlich ist. Dazu benötigt die                  tengünstig, haben jedoch einen gravie-                            hältnis von abgegebener Wärme zu zuge-                                               380.000 Heizsysteme geschätzt.20)                                   Festbrennstoffkessel werden ausschließlich
Wärmepumpe Antriebsenergie; dies ist in                      renden Nachteil: Je kälter es ist, desto                          führter Antriebsenergie (für Verdichter,                                                                                                                 für die Verbrennung von festen Brennstof-                        • Scheit- oder Stückholzkessel: Man unter-
der Regel Strom. Der Temperaturhub kann                      geringer ist die Heizleistung. Bei sehr                           Pumpe und Regelung). Je höher die Jahres-                                            Thermische Wärmepumpen                                              fen hergestellt. War in den 1960er und                             scheidet Durch- oder Oberbrandkessel
jedoch auch mit Hilfe gas- oder ölbefeuer-                   niedrigen Außentemperaturen und gerin-                            arbeitszahl, desto effizienter ist die Wär-                                          Derzeit in sehr geringer Anzahl werden                              1970er Jahren bei den so genannten                                 und Scheitholzvergaserkessel. Wäh-
ter Verbrennungsmotoren erfolgen. Darü-                      ger Anschlussleistung kann daher eine                             mepumpe.                                                                             neben Kompressionswärmepumpen ther-                                 Umstellbrandkesseln auch die Nutzung                               rend bei ersteren das Holz nach oben
ber hinaus können (reversible) Wärmepum-                     zusätzliche Heizquelle erforderlich sein.                                                                                                              mische Wärmepumpen eingesetzt. Thermi-                              flüssiger und gasförmiger Brennstoffe mög-                         abbrennt, nutzen letzere das Prinzip der
pen auch zur aktiven Kühlung eingesetzt                                                                                        Die monatliche Arbeitszahl kann schwan-                                              sche Wärmepumpen bestehen aus einem                                 lich, ist diese heute aufgrund der verschärf-                      Umkehrflamme, auch unterer Abbrand
werden. Lüftung und Kühlung sind jedoch                   Entscheidend für die Effizienz einer Wär-                            ken und ist stark vom Temperaturhub sowie                                            geschlossenen System mit einem Stoffge-                             ten Anforderungen an die Emissionen für                            genannt. Durch ein Gebläse wird die
nicht Inhalt dieser Studie.17)                            mepumpe ist der Temperaturhub; das ist                               Art und Anteilen der Wärmesenken (Hei-                                               misch aus einem Kälte- und einem Lösemit-                           mit flüssigen oder gasförmigen Brennstof-                          Flamme nach unten gerichtet, Vergasung
                                                          die Temperaturdifferenz zwischen Wärme-                              zung/Warmwasser) abhängig. Wärme-                                                    tel. Je nach Lösemittel unterscheidet man                           fen betriebenen Heizkessel nicht mehr                              und Verbrennung des Holzes werden
Wärmepumpen sind nach ihrer Wärme-                        quelle und Wärmesenke (Heizung/                                      pumpen für neue Wohngebäude erzielen                                                 das Absorptionsprinzip (flüssiges Lösemit-                          möglich. Wurden früher als feste Brenn-                            räumlich voneinander getrennt. Opti-
quelle zu unterscheiden: Sie können                       Warmwasser). Günstig sind Wärmequel-                                 im Feld mittlere Jahresarbeitszahlen von                                             tel, zum Beispiel Ammoniak) und das                                 stoffe Kohle, Koks und Holz genutzt, so                            male Verbrennung heißt weniger Holz-
Wärme aus dem Erdreich, aus der Luft                      len, die auch im Winter möglichst hohe                               etwa 3 bis 4 – das heißt, aus einer Kilo-                                            Adsorptionsprinzip (festes Lösemittel, zum                          werden heute nahezu ausschließlich Holz-                           verbrauch, weniger Schadstoffe und
oder aus dem Wasser beziehen.                             Temperaturen aufweisen (Boden/Grund-                                 wattstunde Strom werden 3 bis 4 kWh                                                  Beispiel Zeolith). Das Kältemittel verdampft                        Spezialkessel vertrieben.23)                                       geringerer Ascheanfall.25) Moderne
                                                          wasser), und Heizungssysteme, die mit                                Wärme erzeugt.                                                                       in beiden Systemen unter Aufnahme von                                                                                                  Stückholzvergaserkessel können in ihrer
• Sole-Wasser-Wärmepumpen       nutzen                   niedrigen Temperaturen arbeiten – zum                                                                                                                     Umweltwärme und wird vom Lösemittel                                 Grundsätzlich ist zu unterscheiden zwi-                            Leistung moduliert werden. Stückholz-
  Erdwärme. Hier zirkuliert eine frostsi-                 Beispiel Fußbodenheizungen.                                          Luft-Wasser-Wärmepumpen weisen mit                                                   absorbiert. So entsteht Wärme, die über                             schen Einzelfeuerungen, die nur den sie                            kessel laufen jedoch nicht kontinuierlich
  chere Sole (Glykol-Lösung) in Erdson-                                                                                        2,9 die geringsten Jahresarbeitszahlen auf,                                          einen Wärmetauscher an das Heizsystem                               umgebenden Raum beheizen, und Holz-                                den ganzen Tag. Für Stückholzkessel
  den oder Erdkollektoren – daher auch                    Ist der Temperaturunterschied zwischen                               Sole- bzw. Erdreich-Wasser-Wärmepum-                                                                                                                     zentralheizungen, die zugleich Wärme                               sind daher ausreichend bemessene Puf-
  der Name erdnahe Geothermie. Hierzu                     Wärmequelle und Heizung groß, steigt                                 pen mit 3,9 die besten. Unter ungünstigen                                                                                                                und Warmwasser über einen Pufferspei-                              ferspeicher vorzusehen, die überschüs-
  bedarf es geeigneter Böden und Flä-                     der Stromverbrauch – die Wärmepumpe                                                                                                                       19) Vgl. ISE Fraunhofer, Feldmessung Wärmepumpen im                cher bereitstellen.                                                sige Wärme aufnehmen können. Nach
                                                                                                                                                                                                                        Gebäudebestand. Kurzfassung zum Abschlussbericht, Frei-
  chen. Die Leistung der Wärmepumpe                       arbeitet ineffizienter, gegebenenfalls ist ein                                                                                                                burg 2010, S. 4-8 sowie dass., Wärmepumpen Effizienz.                                                                              der 1. BImSchV ist ein Puffervolumen von
                                                                                                                               18) Von der Jahresarbeitszahl ist die Leistungszahl COP (coef-
  hängt unter anderem von Tiefe und                       bivalenter Betrieb angezeigt. Zudem ist                                  ficient of performance) zu unterscheiden. Während letztere                           Messtechnische Untersuchung von Wärmepumpenanla-
                                                                                                                                   die Effizienz einer Wärmepumpe in einem definierten                                  gen zur Analyse und Bewertung der Effizienz im realen
  Größe der Sonden bzw. Kollektoren ab.                   der Einbau von Wärmepumpen an weitere                                    Betriebspunkt auf dem Prüfstand angibt, gibt die Jahresar-                           Betrieb, Freiburg 2011, S. 4.                                   21) Vgl. Handbuch für Heizungstechnik, a.a.O., S. 380.           24) Vgl. FNR, Heizen mit Holz. Technik. Brennstoff. Förderung,
                                                                                                                                                                                                                                                                                        22) Zu aktuellen Technologie-Initiativen für Gas- und Öl-Wär-       Gülzow 2011, www.fnr.de
                                                          Bedingungen gebunden: zum Beispiel                                       beitszahl Auskunft über die tatsächliche Effizienz einer Wär-                    20)Vgl. BWP, Wärmepumpen-Absatzzahlen für 2010: Der
                                                                                                                                                                                                                                                                                            mepumpen vgl. www.igwp.de sowie www.iwo.de
17)Vgl. BWP, Heizen mit Wärmepumpe – klimafreundlich,                                                                             mepumpenanlage im Jahresverlauf einschließlich Verlusten                            Markt konsolidiert sich, Presseinformation, Berlin, 27. Januar                                                                    25) Vgl. FNR, Scheitholzvergaser-/Kombikessel. Marktüber-
   zukunftssicher, wartungsarm, Berlin, Februar 2011.     Dämmstandard, Platz für Wärmeüberga-                                     und Nebenantrieben.                                                                 2011.                                                            23) Vgl. Handbuch für Heizungstechnik, a.a.O., S. 221 ff.            sicht, Gülzow 2010, S. 9-26, www.fnr.de
Shell hauSWÄRMe-Studie - Nachhaltige Wärmeerzeugung für Wohngebäude Fakten, Trends und Perspektiven - HWWI
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