Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis ....................................................................................................................................11
Tabellenverzeichnis ........................................................................................................................................16
Abkürzungsverzeichnis ...................................................................................................................................20
Zusammenfassung..........................................................................................................................................23
Summary.........................................................................................................................................................40
1 Einleitung und Ziele des Vorhabens .....................................................................................................57
2 Definition Klimaneutralität des Gebäudebestands ..............................................................................58
2.1 Bilanzierung ..........................................................................................................................58
2.2 Festlegungen im Rahmen der Studie....................................................................................61
3 Technikentwicklung ..............................................................................................................................65
3.1 Reduktion des Nutzenergiebedarfs ......................................................................................65
3.1.1 Heizwärme .......................................................................................................................65
3.1.1.1 Wärmedämmung 66
3.1.1.2 Fenster 75
3.1.2 Beleuchtung .....................................................................................................................79
3.1.2.1 Tageslichtnutzung 79
3.1.2.2 Künstliche Beleuchtung 80
3.1.3 Lüftung .............................................................................................................................82
3.2 Verteilung, Speicherung und Übergabe................................................................................83
3.2.1 Wärmespeicher ................................................................................................................83
3.2.1.1 Dezentrale Wärmespeicher 83
3.2.1.2 Zentrale Wärmespeicher 86
3.2.1.3 Latentwärmespeicher 86
3.2.1.4 Eisspeicher 89
3.2.2 Kältespeicher....................................................................................................................89
3.2.3 Übergabesysteme Heizwärme und Kälte.........................................................................89
3.2.4 Trinkwassererwärmung....................................................................................................90
3.2.5 Elektrische Speicher .........................................................................................................90
3.2.5.1 Blei-Säure-Batterie 90
3.2.5.2 Lithium-Ionen 91
3.2.5.3 Redox-Flow- und Natrium-Schwefel-Batterie 91
3.2.6 Power to Gas (PtG)...........................................................................................................92
3.3 Energiewandlung ..................................................................................................................93
3.3.1 Brennertechniken.............................................................................................................93Climate Change Klimaneutraler Gebäudebestand 2050
7
3.3.1.1 Fossile Energieträger 93
3.3.1.2 Biomassekessel 94
3.3.2 KWK-Techniken ................................................................................................................95
3.3.2.1 Biomasse 100
3.3.3 Wärmepumpen ..............................................................................................................102
3.3.3.1 Wärmepumpen in Wohngebäuden 102
3.3.3.2 Großwärmepumpen 103
3.3.3.3 Gaswärmepumpen 103
3.3.4 Kältebereitstellung und Klimatisierung..........................................................................104
3.3.4.1 Kompressionskältemaschinen 105
3.3.4.2 Ad- und Absorptionskältemaschinen 106
3.3.4.3 Kontrollierte natürliche Lüftung 107
3.3.5 Umweltwärme................................................................................................................108
3.3.5.1 Solarthermie 108
3.3.5.2 Wärmerückgewinnung/ Abwärmenutzung 109
3.3.6 Regenerative Stromerzeugung.......................................................................................110
3.3.6.1 Photovoltaik 110
3.3.6.2 Kleinwindenergieanlagen 112
4 Entwicklung einer repräsentativen Gebäudetypologie ......................................................................114
4.1 Wohngebäude ....................................................................................................................114
4.1.1 Flächen- und Volumenermittlung der betrachteten Gebäudetypen.............................118
4.2 Nichtwohngebäude.............................................................................................................119
4.3 Aufbau der Gebäudetypologie............................................................................................125
4.3.1 Auswahl der Typgebäude...............................................................................................125
4.3.2 Auswahl der Wärmeschutzstandards ............................................................................130
4.3.3 Auswahl der Versorgungstechniken...............................................................................131
4.3.4 Beschreibung der verwendeten Rechentools ................................................................134
4.4 Ergebnisse der Berechnung ................................................................................................135
4.4.1 Wohngebäude................................................................................................................135
4.4.2 Nichtwohngebäude........................................................................................................137
4.5 Siedlungs- und Quartiersstrukturen ...................................................................................140
5 Kostenbetrachtungen aus der einzelwirtschaftlichen Perspektive ....................................................142
5.1 Methodik und Ergebnisdarstellung ....................................................................................142
5.2 Rahmenparameter..............................................................................................................143
5.2.1 Kalkulatorischer Zinssatz................................................................................................143Climate Change Klimaneutraler Gebäudebestand 2050
8
5.2.2 Laufzeit ...........................................................................................................................144
5.2.3 Soziale Transfers.............................................................................................................144
5.2.4 Kostendaten ...................................................................................................................144
5.2.4.1 Investitionskosten 144
5.2.4.2 Wartung/Instandhaltung der Wärmeerzeugungs- und sonstiger
Versorgungsanlagen 148
5.2.5 Energiekosten und Energiepreisentwicklung.................................................................149
5.3 Ergebnisse der Kostenbetrachtung.....................................................................................152
5.3.1 Wohngebäude................................................................................................................152
5.3.2 Nichtwohngebäude........................................................................................................157
6 Entwicklung verschiedener Zielbilder für das Jahr 2050 sowie Ableitung von
Transformationspfaden ......................................................................................................................161
6.1 Herangehensweise..............................................................................................................161
6.1.1 Zielsetzung......................................................................................................................161
6.1.2 Methodik........................................................................................................................161
6.1.3 Darstellung des IST-Zustands .........................................................................................162
6.1.3.1 Wohngebäude 162
6.1.3.2 Nichtwohngebäude 163
6.2 Darstellung der Zielbilder und Transformationspfade .......................................................164
6.2.1 Wohngebäude................................................................................................................166
6.2.1.1 Zielbild -70 % 166
6.2.1.2 Zielbild -55% 168
6.2.1.3 Zielbild -40 % 170
6.2.2 Nichtwohngebäude........................................................................................................171
6.2.2.1 Zielbild -45 % 171
6.2.2.2 Zielbild -35 % 172
6.2.2.3 Zielbild -25 % 173
6.2.3 Vergleich der Zielbilder und Transformationspfade ......................................................174
6.2.3.1 Wohngebäude 174
6.2.3.2 Nichtwohngebäude 182
6.2.3.3 Gesamter Gebäudebereich 188
6.3 Wechselwirkung der Zielbilder 2050 mit dem gesamten Energiesystem ..........................191
6.3.1 Das Regenerative Energien Modell Deutschland (REMod-D) ........................................191
6.3.2 Annahmen und Rahmenparameter ...............................................................................195
6.3.3 Ergebnisse der Gesamtsystemoptimierung ...................................................................197
6.3.3.1 Sanierungsstandards 197Climate Change Klimaneutraler Gebäudebestand 2050
9
6.3.3.2 Heizungstechniken und Wärmebereitstellung 197
6.3.3.3 Stromerzeugung 200
6.3.3.4 Stromwandlung und Speicherung 203
6.3.3.5 Kostenanalyse 204
6.4 Zusammenfassung der Zielbilder........................................................................................207
7 Politischer Handlungsbedarf...............................................................................................................211
8 Sensitivitätsbetrachtungen.................................................................................................................213
8.1 Einleitung ............................................................................................................................213
8.2 Sensitivität 1: Lüftung, Kühlung, Beleuchtung, effiziente Geräte.......................................213
8.2.1 Beschreibung der betrachteten Techniken....................................................................213
8.2.1.1 Reduktion der internen Lasten aufgrund effizienterer Elektrogeräte 213
8.2.1.2 Weitere Maßnahmen zur Reduktion des Nutzenergiebedarfs für Kühlung 213
8.2.1.3 Übergabesysteme Heizwärme und Kälte 214
8.2.1.4 Kompressionskältemaschinen 214
8.2.1.5 Kontrollierte natürliche Lüftung 215
8.2.1.6 Nachtlüftung/ passive Kühlung 216
8.2.1.7 Erdkälte 216
8.2.1.8 Adiabate Kühlung 217
8.2.1.9 Solare Kühlung 217
8.2.2 Auswahl der im Rahmen von Sensitivität untersuchten Versorgungstechniken...........217
8.2.2.1 Verringerung interner Lasten 217
8.2.2.2 Lüftung 217
8.2.2.3 Beleuchtung 217
8.2.2.4 Kühlung und Klimatisierung 218
8.2.2.5 Zusammenfassung 219
8.2.3 Änderungen der energetischen Kennwerte der Typologie............................................220
8.2.3.1 Wohngebäude 220
8.2.3.2 Nichtwohngebäude 221
8.3 Sensitivität 2: Auswirkungen des Klimawandels.................................................................226
8.3.1 Beschreibung der verwendeten Klimadaten..................................................................226
8.3.2 Änderungen der energetischen Kennwerte der Typologie............................................227
8.3.2.1 Wohngebäude 227
8.3.2.2 Nichtwohngebäude 231
8.4 Zusammenfassung Einzelgebäudebetrachtung..................................................................236
8.5 Auswirkungen der Sensitivitäten auf die Zielbilder ............................................................238
8.5.1 Wohngebäude................................................................................................................238Climate Change Klimaneutraler Gebäudebestand 2050
10
8.5.2 Nichtwohngebäude........................................................................................................241
8.5.3 Gesamter Gebäudebestand ...........................................................................................244
9 Quellenverzeichnis..............................................................................................................................248
10 Anhang................................................................................................................................................257
10.1 Energetische Kennwerte Wohngebäude ............................................................................257
10.2 Energetische Kennwerte Nichtwohngebäude ....................................................................266
10.3 Technische und ökonomische Parameter für die Gesamtsystemmodellierung.................286
