Masterarbeit David Ole Volkmer

 

Untersuchung der ökonomischen und ökologischen Aspekte der Energieeinsparverordnung

Das Europäische Parlament hat 2014 neue Klimaziele formuliert die bis 2030 den Ausstoß
von Treibhausgasen um 43% im Vergleich zu 1990 reduzieren sollen. Gleichzeitig ist der Gebäudesektor
in der Europäischen Union mit rund 40% am Gesamtenergieverbrauch beteiligt.
Um das propagierte Ziel zu erreichen, hat die Bundesregierung bereits zuvor die sogenannte
Energieeinsparverordnung (EnEV) erlassen, die den Primärenergieverbrauch und Wärmeverlust
von Gebäuden reduzieren soll. Die EnEV beschreibt kontinuierlich strengere energie- und
bautechnische Vorgaben an Wohn- und Nichtwohngebäude. Der Gegenstand dieser Arbeit ist
die Untersuchung der EnEV und deren Entwicklung unter ökonomischen und ökologischen
Aspekten.
Dazu wird im Rahmen dieser Arbeit ein Optimierungsmodell erstellt, welches die simultane
Auslegung von Energiesystem und Hülle eines Gebäudes erlaubt. Um die optimale Kombination
zu ermitteln, stehen dem Modell Komponenten der Gebäudehülle mit verschiedenen
Dämmeigenschaften sowie unterschiedliche konventionelle und erneuerbare Energie- und Speichersysteme
zur Auswahl. Bei der Gebäudehülle wird zwischen den Komponenten Außenwand,
Dach, Boden, Innenwand, Zwischendecke und Fenstern unterschieden. Das Energiesystem hat
die Auswahl zwischen den Komponenten Gaskessel, Heizstab, Wärmepumpe, Blockheizkraftwerk,
Solarthermie und Photovoltaikanlage zur Wärme- und Stromerzeugung sowie zwischen
Warmwasserspeicher und Batteriespeicher zur Energiespeicherung.
Zur Untersuchung des Verbesserungspotentials der EnEV wird ein freistehendes Einfamilienhaus
mit 250m2 Wohnfläche betrachtet und verschiedene Szenarien optimiert und verglichen.
Diese werden so definiert, dass beispielsweise in Deutschland übliche Kombinationen von Gebäudehülle
und Energiesystem forciert werden und dann im Vergleich mit einem Szenario ohne
Einschränkungen gegebenenfalls Verbesserungspotential ausgemacht werden kann. Bei jedem
Szenario wird ein Pareto-Optimum errechnet, welches den Trade-off zwischen der Minimierung
der Gesamtkosten und der CO2-Emissionen darstellt. Bei allen Szenarien suggeriert das Modell,
dass im Bereich der Kosten-minimalen Lösung die Gebäudehülle mit geringem Wärmeschutz
finanzielle Vorteile ermöglicht und die Heizenergie hauptsächlich mittels eines Gaskessels und
geringfügig durch eine solarthermische Anlage gedeckt wird. Zusätzlich wurde stets ein kleiner
Warmwasserspeicher und eine Photovoltaikanlage installiert. Im Bereich der CO2-optimalen
Lösung wurde ausschließlich in den kälteren Klimaregionen der Wärmeschutz der Gebäudehülle
erhöht, tendenziell jedoch das Energiesystem angepasst. Dieses bestand weitestgehend aus einer leistungsstarken Wärmepumpe, einer Photovoltaikanlage sowie einem großen Warmwasserspeicher.
Zu beobachten war ebenfalls, dass durchgehend eine Photovoltaikanlage installiert
wurde, die zwischen 12 − 46% des Eigenbedarfs an Strom deckte. Ein Blockheizkraftwerk
wurde in keinem Fall gewählt. Der Vergleich des Szenarios mit ausschließlich dem nach der
aktuellen EnEV verbauten Wärmeschutz und des Szenarios ohne Einschränkungen der Gebäudehülle
ist besonders hervorzuheben. Hier konnten in manchen Fällen durch den Einsatz von
modernen Energiesystemen und dem Verzicht auf einen hohen Wärmeschutz die annualisierten
Gesamtkosten um bis zu 5, 5% und die jährlich anfallenden CO2-Emissionen um mehr als 50%
reduziert werden.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Investition in einen hohen Wärmeschutz zwar
ökologisch sinnvoll ist, jedoch ein stets abgewogen werden sollte, ob die dadurch erreichbaren
CO2-Emissionen durch ein modernes, meist günstigeres Energiesystem nicht ebenfalls erreicht
werden können. Die Vorschriften der EnEV sehen allerdings ab 2016 vor, dass Neubauten stets
mit einem sehr hohen Wärmeschutz ausgestattet werden müssen. Ein deutlich ökonomischer
Ansatz wäre allerdings, ausschließlich den maximalen CO2-Ausstoß zu reglementieren und dem
Bauherren es freizustellen, wie er diesen einhält.