Bericht Energiekataster

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Energiekataster Winterbach
März 1999
Inhaltsverzeichnis
1
Vorbemerkung .............................................................................................................. 3
2
Einleitung ...................................................................................................................... 5
3
Die Winterbacher Gebäudetypologie ........................................................................... 7
3.1
3.2
3.3
4
Motivation und Methode ............................................................................................................ 7
Dokumentation .......................................................................................................................... 8
Mittlerer Heizwärmebedarf der typischen Häuser ..................................................................... 8
3.3.1 Heizwärmebedarf bei Wärmedämmung ............................................................................ 9
Endenergiebedarf für Raumheizung und Warmwasser in Wohngebäuden .............11
4.1
Berechnung des Heizwärmebedarfs aller Winterbacher Wohngebäude ................................ 11
4.1.1 Warmwasserbereitung ..................................................................................................... 13
4.2
Verteilung der Heizungsanlagen und Energieträgereinsatz ................................................... 13
4.3
Endenergieeinsatz für Raumheizung und Warmwasser......................................................... 15
4.3.1 Heizwärmebedarf im Istzustand ...................................................................................... 15
4.3.2 Nicht leitungsgebundene Energieträger .......................................................................... 15
4.3.3 Leitungsgebundene Energieträger .................................................................................. 16
4.3.4 Warmwasserbereitung ..................................................................................................... 16
4.3.5 Zusammenfassung .......................................................................................................... 16
5
Endenergieeinsatz in den übrigen Sektoren ..............................................................17
5.1
5.2
5.3
6
Industrie und Gewerbe ............................................................................................................ 17
Öffentliche Gebäude ............................................................................................................... 18
Zusammenfassung.................................................................................................................. 18
Bilanzierung der Treibhausgasemissionen ...............................................................19
6.1
Endenergiebedarf für die gesamte Gemeinde ........................................................................ 19
6.1.1 Vorbemerkungen ............................................................................................................. 19
6.1.2 Hochrechnen des Endenergiebedarfs und Vergleich mit Zählerwerten .......................... 19
6.2
Höhe der Treibhausgasemissionen ........................................................................................ 20
7
Beschreibung ausgesuchter Minderungspotentiale .................................................23
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
8
Vorbemerkung......................................................................................................................... 23
Wärmedämmung von Gebäuden ............................................................................................ 23
7.2.1 Räumliche Verteilung des Wärmebedarfs in Winterbach ................................................ 23
7.2.2 Technisches Potential zur Reduktion des Wärmebedarfs ............................................... 25
7.2.3 Kosten und Wirtschaftlichkeit von Wärmedämmaßnahmen ............................................ 25
7.2.4 Abschätzung des gesamten Investitionsvolumens .......................................................... 26
Erneuern von Heizungsanlagen .............................................................................................. 27
Möglichkeiten der Solarenergienutzung ................................................................................. 28
7.4.1 Ermittlung der für solare Nutzung geeigneten Dachflächen ............................................ 28
7.4.2 Übersicht über vorhandene Anlagen in Winterbach ........................................................ 28
7.4.3 Anlagenkonzepte zur Solarenergienutzung ..................................................................... 29
7.4.4 Einsatzpotentiale ............................................................................................................. 30
Die Möglichkeiten der Biomassenutzung ................................................................................ 30
7.5.1 Systematik der Biomassenutzung ................................................................................... 30
7.5.2 Restholzpotential aus dem Winterbacher Wald ............................................................... 31
Die Bedeutung der Nahwärmeversorgung im zukünftigen Wärmemarkt ............................... 31
Ausblick ........................................................................................................................33
8.1
8.2
8.3
Aktionsmöglichkeiten des Fördervereins ................................................................................ 33
Aktionsmöglichkeiten der politischen Gemeinde .................................................................... 33
Energievision 2050.................................................................................................................. 34
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Energiekataster Winterbach
9
März 1999
Zusammenfassung ......................................................................................................37
10 Literatur ........................................................................................................................39
11 Anhang .........................................................................................................................40
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Energiekataster Winterbach
1
März 1999
Vorbemerkung
Die ersten Kontakte zwischen dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung und dem
Förderverein Erneuerbare Energien Winterbach (FEEWi), die schließlich in das Projekt „Energiekataster Winterbach“ mündeten, liegen zum Zeitpunkt der Ausarbeitung dieses Berichts bereits zweieinhalb
Jahre zurück. Am 19. September 1996 wurden anläßlich eines Vortrags über das Forschungsvorhaben des Bundesbauministeriums „Schadstoffminderung im Städtebau – Modellvorhaben Wiernsheim“
die ersten Gespräche über eine mögliche Zusammenarbeit zwischen ZSW und FEEWi geführt.
Daran schloß sich die Phase an, während der der Förderverein Sponsoren suchte, um die Beratungsleistungen des ZSW finanzieren zu können (siehe unten). Doch auch die inhaltliche Arbeit stand
schon kurze Zeit später im Vordergrund. Mitglieder des Fördervereins suchten insgesamt rund 300
Haushalte in Winterbach auf, um im direkten Gespräch Daten über Gebäude, sowie den Bedarf an
Elektrizität und Brennstoffen für Heizung und Warmwasser zu erheben.
Diese sich über mehrere Monate hinziehende Kampagne hatte den angenehmen Nebeneffekt, daß
einerseits das Projekt „Energiekataster Winterbach“ vor Ort eine relativ große Bekanntheit erlangte
und zum zweiten auf diese Weise ein sogenannter Solarstammtisch initiiert wurde, bei dem regelmäßig Themen zur Nutzung erneuerbarer Energien diskutiert werden. Aus diesen Gesprächen und Diskussionen entwickelte sich bei den Winterbacher Bürgern eine zunehmend positive Einstellung zu
erneuerbaren Energien. Das führte dazu, daß innerhalb eines Jahres die Zahl der thermischen Solaranlagen von 15 auf 36 und die der Photovoltaikanlagen von 3 auf 10 anstieg.
Am 28. März 1998 schließlich wurde das ZSW beauftragt den Förderverein bei der Datenerhebung
und -aufbereitung fachlich zu beraten, sowie die Daten anschließend auszuwerten und in einem Bericht zusammenzufassen, welcher hier nun vorliegt.
Die sehr arbeitsintensive Datensammlung, die für die Bilanzierung des Endenergiebedarfs und der
Treibhausgasemissionen, sowie die Ermittlung von Potentialen für erneuerbare Energien einer ganzen
Gemeinde notwendig sind, wurden ehrenamtlich von den Mitgliedern des Fördervereins durchgeführt.
Insgesamt 800 Stunden Eigenleistungen kamen zusammen. In diesem Zusammenhang wurde eine
Bestandsaufnahme des gesamten Gebäudebestands von Winterbach durchgeführt, bei der pro Gebäude die Anzahl der Wohneinheiten, das Baujahr, die Dachausrichtung und die Dachneigung festgehalten werden mußten. Gleichzeitig wurden auch in den Fällen wo vorhanden, die Ergebnisse der
Haushaltsbefragungen berücksichtigt. Zur Datenerhebung gehörte zudem noch eine Umfrage bei den
Winterbacher Industrie- und Gewerbebetrieben über ihren Energiebedarf, sowie Zahlen über den Verbrauch leitungsgebundener Energieträger (Strom, Erdgas), über die die Neckarwerke Stuttgart Auskunft gaben.
An dieser Stelle muß nochmals erwähnt werden, daß das Projekt in dieser Form ohne die Spenden
einiger Banken, Firmen und auch Privatpersonen in dieser Form nicht zustandegekommen wäre. Die
Spenderliste umfaßt folgende Namen:

Firma Dobler, Beutelsbach

Firma Michel, Schorndorf

Firma Siegle, Remshalden

Herr Konrad Gass

Kreissparkasse Schorndorf

Landesbank Baden-Württemberg (Fördernr.: 97030079)

Volksbank Schorndorf

Winterbacher Bank
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Energiekataster Winterbach
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Energiekataster Winterbach
2
März 1999
Einleitung
In einem Industrieland wie Deutschland müssen, wie verschiedene Forschungsarbeiten bislang gezeigt haben, die CO2-Emissionen langfristig um etwa 80 % gesenkt werden. Die Enquete-Kommission
des Deutschen Bundestages „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“ und die Studie „Zukunftsfähiges Deutschland“ des Wuppertal-Instituts nennen dafür einen Zeitraum bis zum Jahr 2050. Ausgangspunkt dafür ist die u.a. vom Intergovernmental Penal on Climate Change (IPCC) empfohlene,
langfristige Halbierung der globalen Treibhausgasemissionen, die im Falle des CO 2 derzeit 23 Mrd.
Tonnen jährlich betragen. Berücksichtigt man schließlich gleiche „Emissionsrechte“ für alle Erdbewohner (Prinzip der Nachhaltigkeit), so resultieren daraus die überdurchschnittlichen Reduktionsforderungen in den Industrieländern.
Unter einer kurzfristigen Perspektive ist von Bedeutung, daß die völkerrechtsverbindlichen Festlegungen im sog. Kyoto-Protokoll, welches während der vorletzten Konferenz der Vertragsstaaten im japanischen Kyoto im Dezember 1997 verabschiedet wurde, inzwischen von den Umweltministern der
Europäischen Union in nationale Reduktionsziele der EU-Staaten übertragen wurde. Deutschland
muß demnach, genauso wie Dänemark, seine CO2-Emissionen um 21 % bis zum Zeitpunkt 2010 –
bezogen auf das Ausgangsjahr 1990 – absenken.
Wie nebenstehende Grafik zeigt,
sind die Emissionen in Gesamtdeutschland während der vergangenen Jahre zwar spürbar zurückgegangen. Im Sinne des Reduktionszieles, entsprechend des KyotoProtokolls, sind bereits 10 % erreicht, doch ist das weniger auf eine
aktive Klimaschutzpolitik, als auf die
dramatischen Änderungen im industriellen Sektor der neuen Bundesländer nach der Wiedervereinigung zurückzuführen. Betrachtet
man ausschließlich die Emissionen
Westdeutschlands, so ist dort ein
gleichbleibendes Niveau oder sogar
ein leichter Anstieg zu verzeichnen.
Unter dem Blickwinkel der langfristigen Daseinsvorsorge, ist auch ein Blick auf die noch vorhandenen
Reserven der konventionellen Energieträger von Bedeutung. Nach den Angaben der Bundesanstalt
für Geowissenschaften und Rohstoffe /BMWi 97-98/ betragen die derzeit zu günstigen Kosten ausbeutbaren Reserven für Erdöl 44 Jahre, für Erdgas 64 Jahre und für Kohle 185 Jahre, sofern der
jetzige Verbrauch konstant bleibt. Vergleicht man diese Werte mit der durchschnittlichen Nutzungsdauer von Gebäuden, die bei 100 Jahren oder sogar noch höher liegt, dann werden es die zukünftigen
Bewohner der in der unmittelbaren Nachkriegszeit und in den 60er-Jahren gebauten Häuser Mitte des
nächsten Jahrhunderts erleben, daß für die Raumheizung kein Erdöl mehr zur Verfügung steht, bzw.
einige Jahre später auch das Erdgas knapp wird. Weicht die Mineral- und Erdgaswirtschaft dann auf
Vorkommen aus, die nur unter deutlich höheren Kosten auszubeuten sind, ist spätestens dann mit
einem drastischen Anstieg der Preise für fossile Energieträger zu rechnen.
Aufgrund des vom Menschen verursachten, globalen Treibhauseffekts können wir uns es jedoch andererseits gar nicht mehr erlauben, alle Vorräte an fossilen Energieträgern zu verbrennen. Denn durch
den dadurch ausgelösten Anstieg der mittleren Bodentemperaturen im Bereich zwischen 2 und 5°C,
würden sich die Klimazonen auf der Erde in einer für die natürlichen Ökosysteme unerträglichen Geschwindigkeit verschieben.
Doch auch die Stromerzeugung in Atomkraftwerken hat es mit begrenzten Vorräten ihres Brennstoffs
zu tun. Man geht davon aus, daß das spaltbare Uran 238 bei derzeitigem Verbrauch noch einige
Jahrzehnte ausreichen wird. Zudem darf nicht außer acht gelassen werden, daß ein zwar seltenes,
jedoch im Einzelfall sehr hohes Schadensrisiko besteht und daß das Problem der Entsorgung abgebrannter Brennelemente, auch heute nach 40 Jahren Kernenergieentwicklung und -betrieb, immer
noch ungeklärt ist.
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Energiekataster Winterbach
März 1999
Unter den betrachteten Umständen und Randbedingungen gilt es, in Zukunft eine nachhaltige Energieversorgung aufzubauen, die sich abstützt auf:

die Reduktion der Energienachfrage durch die konsequente Anwendung intelligenter Energiesparmaßnahmen,

eine hohe Effizienz bei der Energieumwandlung, d.h. den Einsatz von gekoppelter Strom- und
Wärmeerzeugung in Blockheizkraftwerken und hocheffizienten Heizkraftwerken,

den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energiequellen, die in Kombination mit rationeller Energienutzung, eine tragende Säule unserer Energieversorgung werden können.
Die Energieversorgung wird in Zukunft aufgrund der Charakteristiken der geschilderten Verfahren und
Anlagentechniken, durch eine zunehmende Dezentralisierung gekennzeichnet sein. Aus diesem
Grunde werden Energiesysteme auch in immer stärkeren Maße lokal optimiert werden müssen, d.h.
die Handlungsebene der Kommune wird immer wichtiger.
Das Energiekataster Winterbach liefert, neben einer Bilanzierung des Endenergieeinsatzes und der
Treibhausgasemissionen, wichtige Daten, die eine Grundlage für die Planung der zukünftigen Energieversorgung darstellen.
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Energiekataster Winterbach
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Die Winterbacher Gebäudetypologie
3.1
Motivation und Methode
Zur exakten Erfassung des gesamten Energiebedarfs für die Raumheizung der Wohngebäude Winterbachs, müßte der Nutzwärmebedarf jedes einzelnen Gebäudes bekannt sein. Unter dem Nutzwärmebedarf versteht man die Wärmemenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums, z.B. ein Jahr,
einem Gebäude zugeführt werden muß, um eine bestimmte, vorgegebene Raumtemperatur einzuhalten. Ein gleichbedeutender Begriff dafür ist auch der Heizwärmebedarf.
Der Aufwand, diesen für jedes einzelne Gebäude zu ermitteln oder zu berechnen, wäre selbst in einer
Gemeinde wie Winterbach viel zu groß und auch durch nichts zu rechtfertigen. Es wurde daher ein
Weg gewählt, der sich bereits bei ähnlichen Projekten, in anderen Städten und Gemeinden wie z.B.
Pforzheim, Heidelberg, Wiernsheim und Waiblingen bewährt hat /Pforzheim 1992/, /Heidelberg 1992/,
/ExWoSt 1998/, /Waiblingen 1998/ und der zu einer genügend großen Genauigkeit führt.
Die Methodik zeichnet sich dadurch aus, daß aus der Gesamtheit aller Wohngebäude charakteristische Gebäudetypen festgelegt und die einzelnen Gebäude einem dieser Typen zugeordnet werden.
Gebäudetypen sind definiert durch die Gebäudeart und das Baualter. Ziel ist die möglichst genaue
Bestimmung des Raumwärmebedarfs der repräsentativen Gebäudetypen, so daß es möglich ist, aus
der Summe über alle Gebäude den Raumwärmebedarf der ganzen Stadt oder Gemeinde hochzurechnen.
Nach Art des Gebäudes wird unterschieden in:
 Ein-/Zweifamilienhäuser, gekennzeichnet durch eine oder zwei Hauptwohnungen fallweise auch
ergänzt um eine Einliegerwohnung.
 Reihenhäuser, die im allgemeinen nur jeweils eine Wohnung aufweisen. Aufgrund von Unterschieden beim Wärmebedarf, erfolgte hierbei noch eine Unterteilung in Reiheneck- und Reihenmittelhäuser. In Anlehnung an die Ein-/Zweifamilienhäuser werden auch aneinandergekettete Häuser
mit jeweils zwei Wohnungen und getrennten Eingängen als Reihenhäuser gezählt.
 Kleine Mehrfamilienhäuser, mit drei bis zehn Wohneinheiten.
 Große Mehrfamilienhäuser mit mehr als 10 Wohneinheiten.
Da beim Bau der Gebäude je nach Baualter verschiedene Materialien Verwendung fanden und deshalb der wärmetechnische Zustand verschieden ist, ist es wichtig, sog. Baualtersklassen einzuführen,
von denen jede durch eine überwiegend einheitliche Bauweise gekennzeichnet ist. Aufgrund der bisherigen Entwicklung im Wohnungsbau, bieten sich acht verschiedene Baualtersklasssen für jede Gebäudeart an. Die Einteilung orientiert sich zum einen an einschneidenden historischen Ereignissen,
welche sich auch auf die Art und Weise des Bauens auswirkten, beziehungsweise auf die Änderung
von Normen und Verordnungen, in denen vor allem in neuerer Zeit jeweils Mindeststandards für den
Aufbau der Gebäudehülle festgeschrieben wurden.
Baualtersklasse A (bis 1918)
Fachwerkbauten, wobei die Ausfachung aus Lehm, Stroh, Steinen oder Ziegel bestand. Daneben war
die Bauweise mit massiven Backsteinwänden ebenfalls verbreitet.
Baualtersklasse B (1919 - 1948)
Bis ca. 1932 baute man oft noch mit Fachwerk und Ziegelausriegelung sowie Ziegelmauerwerk. Dann
verschwanden die Fachwerkhäuser und es wurde vorwiegend Ziegel in massiver Form verwendet. Ab
ca. 1938 wurden bereits auch Hohlblocksteine mit Splitt, Schlacke und minderwertigem Bims eingesetzt.
Baualtersklasse C (1949 - 1957)
Die Gebäude nach dem 2. Weltkrieg wurden sehr einfach und mit qualitativ minderwertigerem Material
zunächst mit Hohlblocksteinen aus Bauschutt, Ziegelsplitt, Kies aber auch mit Bims errichtet, wobei
die Bauherren die Steine oft in Handarbeit selbst herstellten. Ab ca. 1953 standen bereits Hohlblocksteine mit höherwertigerem Bims und Hochlochziegel zur Verfügung. Im Vordergrund stand die Schaffung von Wohnraum, auf Wärmedämmung legte man keinen Wert.
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Energiekataster Winterbach
März 1999
Baualtersklasse D (1958 - 1968)
Diese Zeit ist geprägt von intensiver Bautätigkeit. Die Gemeinden wuchsen sehr stark und es wurden
vermehrt neue Wohngebiete erschlossen. Die Baumaterialien waren vor allem Bimshohlblocksteine
und Hochlochziegel, wobei letztere besonders für die Innenwände verwendet wurden.
Baualtersklasse E (1969 - 1978)
Infolge der Ölkrise entstand in dieser Zeit ein zunehmendes Bewußtsein für die Notwendigkeit, die
immer knapper werdenden Energieressourcen zu schonen. Dies machte sich auch bei den Baumaterialien bemerkbar, indem die Industrie neben wärmetechnisch verbesserten Bimshohlblocksteinen
bereits porosierte Ziegelsteine (Leichthochlochziegel) anbot.
Baualtersklasse F (1979 - 1983)
1977 trat die 1. Wärmeschutzverordnung (1. WSVO) in Kraft, so daß bei allen ab 1. Januar 1979 neu
errichteten Gebäuden eine entsprechende Isolierung der Wärmehülle vorgeschrieben wurde. Es entstanden verbesserte Leichthochlochziegel (Unipor, Poroton). Dieser Trend setzt sich bis heute weiter
fort.
Baualtersklasse G (1984 - 1994)
Die 1.WSVO wurde 1982 durch die verschärfte 2. WSVO abgelöst, was eine weitere Verbesserung für
den Wärmeschutz bewirkte.
Baualtersklasse H (ab 1995)
Es gilt die 3. Wärmeschutzverordnung, wodurch weitere Einsparungen des Raumwärmebedarfs vorgeschrieben sind. Gebäude benötigen vor der Errichtung einen rechnerischen Wärmeschutznachweis.
3.2
Dokumentation
Die Auswahl der zum jeweiligen Typ passenden Häuser erfolgte in mehreren Schritten:
1. Begehung in Winterbach im gesamten Kernort mit Mitgliedern des Fördervereins, bei der eine
entsprechende Auswahl von Gebäuden fotografiert wurde.
2. Ermittlung der Baualter der als typisch ausgesuchten Gebäude mit Hilfe der vom Förderverein
erstellten, adressenscharfen Gebäudedatei.
3. Kontrolle der Baualter mit Fachleuten aus Winterbach und Auffüllen der noch vorhandenen Lücken in der Gebäudetypologie.
Die Dokumentation der ausgewählten Musterhäuser erfolgt in Form einer Matrix, bei der in den Spalten die acht verschiedenen Baualtersklassen und in den Zeilen die Gebäudearten bzw. Gebäudeklassen Einfamilienhaus (EFH), Reihenhaus (RH), kleines Mehrfamilienhaus (KMH), sowie großes Mehrfamilienhaus (GMH) verzeichnet sind. Bei den Reihenhäusern wird in den folgenden Abschnitten zwischen Reiheneckhäusern (REH) und Reihenmittelhäusern (RMH) unterschieden.
Die Winterbacher Gebäudetypologie umfaßt insgesamt 25 typische Wohngebäude. Bei den Einfamilienhäusern sind alle Baualtersklassen von der Zeit vor 1918 bis nach 1995 besetzt. Reihenhäuser
treten dagegen in der ältesten Baualtersklasse nicht auf, während in der Zeit von 1919 bis 1948 keine
Mehrfamilienhäuser gebaut wurden. Die großen Mehrfamilienhäuser sind in Winterbach sowieso erst
viel später, als in den großen Städten gebaut worden. Aus diesem Grunde sind bei dieser Gebäudeart
nur drei Baualtersklassen, nämlich E, F und G besetzt.
Die Winterbacher Gebäudetypologie ist im Anhang auf insgesamt zwei Seiten ausführlich dokumentiert Die Bilder der jeweils typischen Wohngebäude sind in der entsprechenden Baualtersklasse (Spalten) und Gebäudeart (Zeilen) eingeordnet.
3.3
Mittlerer Heizwärmebedarf der typischen Häuser
Da Winterbach nur wenige Kilometer von Waiblingen entfernt liegt und somit zur selben Region gehört, kann man davon ausgehen, daß in beiden Orten die Wohnhäuser während der verschiedenen
Phasen der Bebauungsgeschichte, denselben oder zumindest einen sehr ähnlichen Aufbau der Gebäudehülle vorweisen. Aus diesem Grunde konnte bei der Berechnung des mittleren Raumwärmebedarfs der 25 verschiedenen, typischen Häuser, auf die Gebäudetypologie von Waiblingen zurückgegriffen werden. Einen Überblick über die mit Hilfe einer Gebäudesimulation errechneten Werte des
Raumwärmebedarfs gibt Tabelle 3.1.
8
Energiekataster Winterbach
März 1999
Zunächst ist der Nutzwärmebedarf für die Raumheizung ( = Heizwärmebedarf) und die Energiekennzahl für den Urzustand angegeben. Der Urzustand entspricht dem bei Bau des Hauses realisierten
Wandaufbau, so wie er in den meisten Fällen aus den Bauakten zu entnehmen war. Teilweise mußten
auch, vor allem für die ganz alten Gebäude, plausible Annahmen getroffen werden.
Die dazugehörige Energiekennzahl (EKZ), mit der der auf die beheizte Wohnfläche bezogene, spezifische Heizwärmebedarf ausgedrückt wird, wurde aus den oben genannten Gründen in Winterbach mit
dem Wert aus Waiblingen gleichgesetzt.
Beim zweiten wichtigen Parameter jedoch, der mittleren Wohnfläche waren Anpassungen an die Winterbacher Verhältnisse notwendig. So stellte sich heraus, daß vor allem bei den Einfamilien- und kleinen Mehrfamilienhäusern die mittlere Wohnfläche in den jeweiligen Baualtersklassen um bis zu 30 %
kleiner angesetzt werden mußte, als in Waiblingen. Dies ergab sich unter anderem durch den Vergleich der berechneten Werte des Nutzwärmebedarfs mit den vom Förderverein im Rahmen der
Haushaltsbefragung ermittelten Verbrauchswerten in Winterbach.
Bei der Berechnung des mittleren Heizwärmebedarfs der Reihenhäuser aus den Baualtersklassen B
und C, die in der Dokumentation in Abschnitt 3.2 auftauchen, war in diesem Fall eine Vereinfachung
notwendig. Da für diese beiden Typen keine Daten aus Waiblingen vorlagen, wurden die insgesamt
33 Gebäude der Baualtersklasse D zugeschlagen. Diese Vereinfachung wurde im weiteren auch bei
der Berechnung der Häufigkeitsverteilung gemacht.
3.3.1 Heizwärmebedarf bei Wärmedämmung
Die Anwendung der Gebäudesimulation erlaubt es, nach dem Urzustand, ohne großen Zusatzaufwand, auch den Wärmebedarf eines wärmegedämmten Hauses zu berechnen und damit die möglichen Energieeinsparungen zu bestimmen.
Dazu wurden folgende Dämmaßnahmen zugrunde gelegt: Dämmung mit einem Material der WLG 40
(Wärmeleitfähigkeit = 0,04W/mK) und der angegebenen Dicke:
 von 12 cm bei der Außenwand
 von 6 cm bei der Kellerdecke bzw. dem Boden gegen Erdreich
 von 6 cm bei einem Flachdach
 von insgesamt 18 cm bei Schrägdächern (einschließlich vorhandene Dämmung)
 von 10 cm bei der obersten Geschoßdecke zum nicht ausgebauten Dachgeschoß
Für die sanierten Fenster wurde Wärmeschutzverglasung vorgesehen mit einem k-Wert von
1,3 W/m²K.
Für die Baualtersklasse H (ab 1995), die bereits unter die 3.WSVO fällt, sind keine zusätzlichen Sanierungsmaßnahmen vorgesehen. Dem liegt die Annahme zugrunde, daß die Realisierung eines geringeren Nutzwärmebedarf als nach 3. WSVO vorgeschrieben, sinnvoller durch eine von vornherein
darauf ausgelegte Gebäudeplanung und -konstruktion erfolgt (z.B. Niedrigenergiebauweise), als ein
nach 3. WSVO gebautes Haus nachträglich zu dämmen. Zudem weisen die Fenster dieser Häuser im
allgemeinen schon einen k-Wert von 1,3 auf und die Dämmung der Dachschrägen ist überwiegend
bereits auf eine Stärke von 18 cm ausgelegt.
Im zweiten Abschnitt der Tabelle 3.1 sind die Ergebnisse dieser Berechnungen dargestellt. Die Auswirkungen der angenommenen Maßnahmen zur Verbesserung des passiven Wärmeschutzes sind
sehr deutlich. Die möglichen Einsparungen liegen überwiegend im Bereich zwischen 50 und 60 %. Im
Einzelfall können sie sogar Werte um die 70 % erreichen.
9
Energiekataster Winterbach
März 1999
Urzustand
Typ
Alters-klasse
saniert
beheizte
Fläche
W.bedarf
EKZ
Wbedarf
EKZ
Ersparnis
Ersparnis
m²
MWh/a
kWh/m²a
MWh/a
kWh/m²a
MWh/a
%
Anzahl
Gebäude
EFH
A (vor 1918)
118
44,0
373
12,3
104
32
72
141
EFH
B (1919-48)
111
36,1
325
10,8
97
25
70
79
EFH
C (1949-57)
105
31,0
295
9,9
94
21
68
93
EFH
D (1958-68)
123
31,9
259
11,4
93
20
64
196
EFH
E (1969-78)
122
27,9
229
11,1
91
17
60
222
EFH
F (1979-83)
130
26,9
207
11,4
88
15
57
99
EFH
G (1984-94)
136
21,6
159
11,0
81
11
49
128
H (ab1995)
149
15,0
101
15,0
101
0
0
39
EFH
997
REH
D (1958-68)
105
25,0
239
9,5
91
15
62
92
REH
E (1969-78)
138
29,3
213
11,9
87
17
59
84
REH
F (1979-83)
117
22,4
192
10,2
87
12
55
43
REH
G (1984-94)
98
15,4
157
7,3
75
8
52
44
H (ab1995)
102
9,5
93
9,5
93
0
0
33
REH
296
RMH
D (1958-68)
97
18,6
192
7,9
81
11
58
20
RMH
E (1969-78)
133
21,1
158
9,9
74
11
53
28
RMH
F (1979-83)
117
18,2
156
7,4
63
11
60
12
RMH
G (1984-94)
98
13,0
132
6,8
69
6
48
10
RMH
H (ab1995)
102
7,6
74
7,6
74
0
0
20
90
KMH A (vor 1918)
300
74,7
249
25,8
86
49
65
37
KMH
C (1949-57)
350
67,6
193
24,5
70
43
64
16
KMH
D (1958-68)
350
62,7
179
24,2
69
39
61
39
KMH
E (1969-78)
320
45,1
141
19,2
60
26
57
67
KMH
F (1979-83)
370
50,3
136
21,5
58
29
57
31
KMH
G (1984-94)
350
41,7
119
19,6
56
22
53
40
KMH
H (ab1995)
356
29,9
84
29,9
84
0
0
28
258
GMH
E (1969-78)
1100
143,0
130
59,4
54
84
58
7
GMH
F (1979-83)
1200
151,2
126
60,0
50
91
60
4
GMH
G (1984-94)
800
80,0
100
40,8
51
39
49
7
18
Tabelle 3.1:
Mittlerer Raumwärmebedarf der typischen Gebäude im Urzustand und Einsparpotential
durch Wärmedämmung
10
Energiekataster Winterbach
4
März 1999
Endenergiebedarf für Raumheizung und Warmwasser in
Wohngebäuden
Der Endenergiebedarf für Raumheizung und Warmwasser entspricht der Summe der Heizwerte aller
Energieträger, die für die Wärmeversorgung eines oder mehrerer Gebäude zum Einsatz kommen. Er
errechnet sich aus dem Nutzwärmebedarf für Raumheizung (=Heizwärmebedarf; siehe Kapitel 3 und
Abschnitt 4.1) und Warmwasserbereitung, dividiert durch den mittleren Jahreswirkungsgrad der jeweils eingesetzten Anlagentechnik.
4.1
Berechnung des Heizwärmebedarfs aller Winterbacher Wohngebäude
Aus der vom Förderverein erarbeiteten adressenscharfen Gebäudedatei, konnte die Häufigkeitsverteilung der verschiedenen Gebäudearten auf die acht Baualtersklassen ermittelt werden. Durch Verknüpfung mit den Nutzwärmebedarfswerten der insgesamt 25 Gebäudetypen, war es anschließend –
in einem zweiten Schritt – möglich auf den Heizwärmebedarf aller Winterbacher Wohngebäude hochzurechnen.
Tabelle 3.1 im vorigen Kapitel gibt zunächst auch Auskunft darüber wie sich die insgesamt 1.659
Wohngebäude auf die verschiedenen Gebäudearten, wie Einfamilienhaus und Reihenhaus, etc. verteilen. Auch in Winterbach überwiegt das Einfamilienhaus bei weitem. Sein Anteil am Gebäudebestand beträgt allein 60,1 % oder 997 absolut. Auch die Reihenhäuser machen noch einen sehr großen
Anteil aus. Insgesamt sind es 386 oder 23,3 %. Dabei sind die langen Reihenhauszeilen nicht besonders stark vertreten, da allein 296 Reiheneckhäuser gezählt werden und nur 90 Reihenmittelhäuser.
Kleine Mehrfamilienhäuser, die in den allermeisten Fällen zwischen drei und sechs Wohnungen aufweisen, sind immerhin noch 258 mal anzutreffen. In Prozenten sind das 15,6 %. Schließlich sind noch
die großen Mehrfamilienhäuser, mit jeweils mehr als 10 Wohnungen zu erwähnen, die insgesamt nur
18 mal vorkommen.
Tabelle 4.1 gibt ergänzend dazu die Häufigkeitsverteilung über die einzelnen Baualtersklassen an.
Die größte Bautätigkeit war in den Jahren zwischen 1958 und 1978, d.h. in den Baualtersklassen D
und E zu verzeichnen. Dies gilt ganz eindeutig für die Einfamilien-, die Reihen- und die kleinen Mehrfamilienhäuser. Im Verlauf dieser 20 Jahre wurden immerhin 42,1 % des heutigen Gebäudebestands
errichtet. Werden die Reihenhäuser der Baualtersklassen B und C der Altersklasse D zugeschlagen,
wie in Tabelle 4.1 bereits gemacht, erhöht sich der Anteil sogar auf 45,5 %.
Im Vergleich dazu machen die bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges errichteten Gebäude lediglich
einen Anteil von 17,5 % aus. Insgesamt sind das 290 Häuser. Auch wenn einige der alten Gebäude
heute nicht mehr stehen, so wird beim Vergleich dieser beiden Bauphasen doch sehr deutlich, wie
stark die Bautätigkeit in den 50er und 60er-Jahren bzw. bis hinein in die 70er-Jahre war.
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
Summe
Tabelle 4.1:
A
141
0
0
37
0
178
B
79
0
0
0
0
79
C
93
0
0
16
0
109
D
196
92
20
39
0
347
E
222
84
28
67
7
408
F
99
43
12
31
4
189
G
128
44
10
40
7
229
H
Summe
39
997
33
296
20
90
28
258
0
18
120
1659
Häufigkeitsverteilung der Winterbacher Wohngebäude auf die Baualtersklassen und
Gebäudearten; Aufteilung der Gemeinde in sechs Teilgebiete
Auf der Grundlage der bislang dokumentierten Daten, ist es nun einfach, den Heizwärmebedarf von
allen Wohngebäuden zu berechnen. Wird dieser zunächst nach Baualtersklassen gegliedert, so ergibt
sich das in Tabelle 4.2 dargestellte Resultat.
Die starke Bautätigkeit in den 20 Jahren zwischen 1958 und 1978 schlägt sich erwartungsgemäß
auch beim Heizwärmebedarf nieder. Dies hat zwei Ursachen: zum ersten die große Zahl von Gebäuden, die in dieser Zeitspanne errichtet wurden und zum zweiten, der im Vergleich zum heutigen Standard, ziemlich schlechte Wärmedämmstandard dieser Häuser.
11
Energiekataster Winterbach
März 1999
Doch auch die ältesten Häuser, das heißt die Baujahre vor 1948 haben einen Anteil von 21,3 % am
gesamten Heizwärmebedarf.
Baualtersklasse
Heizwärmebedarf
[MWh/a]
A
178
8.937,7
B
79
2.919,2
C
109
4.047,4
D
347
11.535,2
E
408
13.541,2
F
189
6.098,5
G
229
6.441,3
H
120
2.092,1
1.659
55.612,6
Summe
Tabelle 4.2:
Anzahl
Gebäude
Aufsummierter Heizwärmebedarf der Wohngebäude im Urzustand, unterteilt nach Baualtersklassen
Der gesamte Heizwärmebedarf sämtlicher Wohngebäude in Winterbach beträgt für den bei der Errichtung realisierten Urzustand rund 55.600 MWh pro Jahr. Bezieht man diesen Wert auf die Zahl der
Wohnhäuser, so benötigt jedes Gebäude durchschnittlich 33,5 MWh/a. Auf die Zahl der Wohnungen
bezogen – in Winterbach gibt es insgesamt 3.120 Wohneinheiten – benötigt jede Wohnung durchschnittlich 17,8 MWh/a. Um diese Zahlen etwas griffiger zu machen, ist die Umrechnung in ein Energieäquivalent Heizöl sehr hilfreich. So entspricht der Heizwärmebedarf eines durchschnittlichen Gebäudes in Winterbach dem Energiegehalt von 3.350 Litern Heizöl und der einer durchschnittlichen
Wohnung entsprechend 1.780 Liter.
Verteilt man den gesamten Heizwärmebedarf auf die Gebäudeklassen, so resultiert daraus die in Abbildung 4.1 dargestellte Verteilung. Die Linie kennzeichnet die Anzahl der Häuser und der Balken den
jeweiligen aufsummierten Heizwärmebedarf.
35
1200
30
Heizwärmebedarf [GWh/a]
25
800
20
600
15
400
10
Anzahl der Gebäude
1000
997
296
258
200
90
5
18
0
0
EFH
REH
RMH
Art der Gebäude
KMH
GWh/a
GMH
Summe
Abbildung 4.1: Verteilung des Heizwärmebedarfs auf die Gebäudearten; Darstellung in Relation zur Anzahl der Gebäude (1 GWh entspricht 1.000 MWh)
Analog zu ihrer großen Anzahl, weisen die Einfamilienhäuser den weitaus höchsten Anteil auf. Sie
vereinigen 31.900 MWh/a, oder 57,4 % des Heizwärmebedarfs auf sich.
12
Energiekataster Winterbach
März 1999
4.1.1 Warmwasserbereitung
Die Abschätzung des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung erfolgt mit einem einfachen Ansatz gleich für die gesamte Gemeinde. Zugrundegelegt wird ein durchschnittlicher Nutzwärmebedarf
von 600 kWh/a pro Einwohner in Winterbach. Hochgerechnet auf alle Einwohner resultieren daraus
rund 4.580 MWh/a, unter Berücksichtigung der amtlichen Einwohnerzahl zum 30. 6. 1998 in Höhe von
7.636.
Die Berechnung des Endenergieeinsatzes, d.h. der Menge der Energieträger, die zur Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt werden müssen, erfolgt unter der Annahme, daß in allen Gebäuden, in
denen sich Zentralheizungen oder Gasthermen befinden, diese zur Brauchwasserbereitung eingesetzt
werden. In Häusern mit Einzel- und Kachelöfen wird unterstellt, daß für diesen Zweck elektrischer
Strom eingesetzt wird, was selbstverständlich auch in strombeheizten Gebäuden der Fall ist.
4.2
Verteilung der Heizungsanlagen und Energieträgereinsatz
Um festzustellen welche Energieträger in welcher Menge zum Heizen eingesetzt werden, ist es notwendig die Zusammensetzung der Gesamtheit aller Heizungsanlagen zu kennen. Die dazu erforderlichen Daten, wurden vom Schornsteinfeger geliefert. Eine Übersicht dazu gibt Tabelle 4.3 (Seite 12).
Die Erhebung gliedert sich in sechs verschiedene Teilgebiete, die folgendermaßen definiert sind:

Gebiet 1: Gewerbe- und Wohngebiet nördlich der Rems

Gebiet 2: Bereich östlich der Hauptstraße zwischen Rems und Bahnlinie mit Mühl- und Schorndorfer Straße

Gebiet 3: Bereich westlich der Hauptstraße zwischen Rems und Bahnlinie mit Rems- und Holzstraße. Beide Seiten der Hauptstraße werden zu diesem Bereich gezählt.

Gebiet 4: Bereich westlich der Straße Im Oberdorf und Schlichtener Straße südlich der Bahnlinie
(Eisenbahn- und Engelbergstraße). Die beiden Grenzstraßen werden ebenfalls vollständig diesem
Bereich zugeordnet

Gebiet 5: Bereich östlich der Straße Im Oberdorf und Schlichtener Straße mit Lerchen- und Bussardstraße.

Gebiet 6: dieses Gebiet umfaßt die Ortsteile Engelberg und Manolzweiler gemeinsam
Zunächst fällt auf, daß nicht nur Wohngebäude vom Schornsteinfeger erfaßt wurden, sondern zusätzlich noch 158 Nichtwohngebäude, entsprechend der Differenz zwischen 1.817 und 1.659. Nicht erfaßt
sind andererseits jedoch diejenigen Häuser, die ausschließlich mit Strom beheizt werden, oder fossil
befeuerte Heizungsanlagen aufweisen, bei denen der Schornsteinfeger aufgrund der geringen Leistung nicht meßpflichtig ist.
Läßt man die insgesamt 383 Gasthermen, die ausschließlich der Warmwasserbereitung dienen, unberücksichtigt, zählt Tabelle 4.3 insgesamt 2.154 Systeme, die zur Raumheizung eingesetzt werden. Alle
kamingebundenen Anlagen für Erd- und Flüssiggas, die Erdgas-Einzelöfen und die Öl-Kachelöfen
sind jedoch oftmals mehrmals pro Wohnung und damit auch pro Haus vorhanden, so daß die Zahl der
mit fossilen Brennstoffen beheizten Gebäude mit 1.817 deutlich geringer ist.
13
Energiekataster Winterbach
März 1999
Kamin- Außengebunden wand
Zentral
2
3
4
5
6
Summe
bis 85
33
68
43
33
23
200
86-95
68
137
77
66
94
442
96+ff
15
13
19
11
12
Summe
116
218
139
110
129
3
18
12
9
1
43
Dezentrale Heizer
54
194
162
91
89
590
Kombi (RH+WW)
1
6
2
6
1
16
Summe
Warmwasser
55
200
164
97
90
38
134
67
64
80
bis 85
38
59
46
53
104
11
311
86-95
33
71
40
82
84
23
333
70
0
0
712
606
383
96+ff
5
17
13
13
25
4
77
Summe
76
147
99
148
213
38
721
3
25
9
6
20
3
66
bis 85
2
2
86-95
3
3
96+ff
0
0
Summe
5
5
2
2
Dezentrale Heizer
1
1
Kombi (RH+WW)
0
0
Summe
Warmwasser
1
1
0
0
Kachelöfen
KaminAußengebunden wand
Flüssiggas
Zentral
Heizöl
Erdgas
Zentral
1
Summe Zentralheizung
192
365
238
258
342
43
1.438
Anzahl Raumheizungen
Erfasste Gebäude
Wohngebäude Winterbach
253
608
423
370
453
47
2.154
173
452
345
377
411
59
1.817
69
396
334
326
429
105
1.659
Tabelle 4.3:
Verteilung der Heizungsanlagen in Winterbach
Die derzeit in Betrieb befindlichen Zentralheizungssysteme sind nahezu gleich auf die beiden wichtigsten Brennstoffe Erdgas und Heizöl verteilt. 712 Erdgaskessel stehen 721 mit Heizöl befeuerte Anlagen
gegenüber. Die insgesamt fünf Flüssiggasanlagen, die in den Ortsteilen Engelberg und Manolzweiler
stehen, fallen dagegen kaum ins Gewicht.
Wie sich die Erdgas- und Heizölanlagen auf die drei Altersklassen aufteilen, zeigt in grafischer Form
Abbildung 4.2. Sie bezieht sich ausschließlich auf die Zentralheizungen.
In der Altersklasse ab 1996 besteht ebenfalls, wie beim gesamten Bestand an Zentralheizungen, nur
ein geringer Unterschied zwischen Erdgas und Heizöl. Bei letzterem gibt es 10 % mehr Anlagen. Die
mittlere Altersklasse ist dagegen beim Erdgas deutlich stärker besetzt. 442 Anlagen stehen hier 333
Heizölkesseln gegenüber, das sind 32,7 % mehr. Umgekehrte Verhältnisse sind schließlich bei den
Kesseln Baujahr 1985 und älter anzutreffen. Hier ist die Zahl der Heizölanlagen mehr als 50 % höher
als beim Erdgas. Diese Altersstruktur ist dadurch bedingt, daß sich der Markt für Heizöl etliche Jahre
früher entwickelte, als der Markt für Erdgas.
14
Energiekataster Winterbach
März 1999
500
442
450
Anzahl der Feuerstätten
400
333
350
311
300
250
200
200
150
70
77
100
50
0
bis ´85
Erdgas
86 - '95
Erdgas
ab ´96
Erdgas
bis ´85
Heizöl
86 - '95
Heizöl
ab ´96
Heizöl
Heizsysteme
Abbildung 4.2: Verteilung der Zentralheizungssysteme auf die Altersklassen (ohne Flüssiggas)
4.3
Endenergieeinsatz für Raumheizung und Warmwasser
4.3.1 Heizwärmebedarf im Istzustand
Da von den Hausbesitzern auch bislang schon wärmetechnische Verbesserungen durchgeführt wurden, entspricht der auf den Angaben in den Bauakten basierende Nutzwärmebedarf des Urzustands
nicht mehr dem tatsächlichen Stand. Aus diesem Grunde ist es notwendig, einen entsprechenden
Istzustand zu definieren. Der Istzustand soll den heutigen Nutzwärmebedarf der Gesamtheit der Winterbacher Wohngebäude widerspiegeln.
Da es mit einem sehr großem Aufwand verbunden ist, diesen für die in der Gebäudetypologie gewählten Musterhäuser im Einzelfall zu ermitteln, war es notwendig, mit Hilfe pauschaler Abschätzungen
zum Ergebnis zu kommen. Auch in diesem Punkt entspricht die Vorgehensweise den im Klimaschutzgutachten Waiblingen vorgenommenen Abschätzungen. In den Gesprächen mit den Waiblinger Baufachleuten wurde weitgehend geäußert, daß die Einsparung infolge nachträglich durchgeführter
Dämmaßnahmen rund 10 % des Nutzwärmebedarfs im Urzustand entspricht.
Die Umsetzung dieser pauschalen Aussage in ein Rechenschema erfolgte mit Hilfe von Reduktionsfaktoren für jede Baualtersklasse. Für die Altersklassen A bis D beträgt der entsprechende Wert 0,85,
für die Altersklasse E 0,92 und für F 0,97. Bei G und H sind keine nachträglichen Dämmaßnahmen
unterstellt, der Reduktionsfaktor beträgt somit 1,0. Der auf diese Art und Weise berechnete Heizwärmebedarf für den Istzustand der Winterbacher Wohngebäude beträgt 50.200 MWh/a. Bezogen auf
den Ausgangswert beträgt die Minderung ca. 9,7 %. Auf diesen Wert stützt sich die im folgenden beschriebene Berechnung des Endenergieeinsatzes im Bereich der Raumheizung.
4.3.2 Nicht leitungsgebundene Energieträger
Unter diese Rubrik fallen in Winterbach das Heizöl, Kohle, Holz und das Flüssiggas. Heizöl wird dabei
in Zentralheizungen und in Einzelöfen, wie z.B. Außenwandofen, Kachelofen eingesetzt. Dasselbe gilt
für das Flüssiggas. Holz und Kohle werden dagegen nur in Einzelöfen verfeuert.
Der Einsatz von Einzelöfen weist die Besonderheit auf, daß die Wohnungen im allgemeinen nicht
vollständig beheizt werden. Der Bedienungskomfort spielt in diesem Zusammenhang eine nicht unerhebliche Rolle. Die Teilbeheizung einer Wohnung wird mit dem sog. Nutzungsfaktor ausgedrückt, für
den des Werte in der Literatur gibt. Für die in Frage kommen Typen von Einzelöfen betragen diese:
 für Holz- und Kohleeinzelöfen: 0,5
 für heizölbefeuerte Einzelöfen: 0,76
Mit Hilfe plausibler Annahmen über die Verteilung der hier genannten Heizungssysteme auf den Gebäudebestand in den verschiedenen Baualtersklassen, konnte mit Hilfe des in Abschnitt 4.1 berechne15
Energiekataster Winterbach
März 1999
ten Heizwärmebedarfs der typischen Gebäude und den mittleren Wirkungsgraden der Anlagen auf
den Endenergieeinsatz geschlossen werden (Tabelle 4.4).
Heizöl-Zentral Heizöl-Einzel
[MWh/a]
[MWh/a]
Kohle
[MWh/a]
Holz
[MWh/a]
Flüssiggas
[MWh/a]
Nutzwärmebedarf
19.241
748
1.507
1.507
171
Endenergieeinsatz
24.889
875
1.159
1.159
206
Endenergieeinsatz zur Raumheizung – nicht leitungsgebundene Energieträger
Tabelle 4.4:
4.3.3 Leitungsgebundene Energieträger
Im Anwendungsbereich der Raumwärme kommen Erdgas und Strom als leitungsgebundene Energieträger zum Einsatz. Der Stromeinsatz zum Heizen ist in Winterbach im Vergleich gesamten Endenergieeinsatz deutlich geringer, als z.B. in Waiblingen, doch mit insgesamt 1.015 MWh/a für die privaten
Haushalte und das Kleingewerbe zusammen immer noch beträchtlich hoch.
Die Berechnung der zum Heizen eingesetzten Erdgasmenge erfolgte, indem vom gesamten Heizwärmebedarf der durch die anderen Energieträger gedeckte Anteil abgezogen wurde. Aus dem übrigen Heizwärmebedarf konnte dann durch Division mit dem mittleren Wirkungsgrad aller Erdgasanlagen (0,84) die entsprechende Endenergiemenge berechnet werden (Tabelle 4.5). Die beim Strom
angegebene Endenergiemenge bezieht sich im Gegensatz zur oben genannten Zahl nur auf die Beheizung von Wohngebäuden.
Erdgas
[MWh/a]
Strom
[MWh/a]
Nutzwärmebedarf
26.181
875
Endenergieeinsatz
31.167
893
Endenergieeinsatz zur Raumheizung – leitungsgebundene Energieträger
Tabelle 4.5:
4.3.4 Warmwasserbereitung
Aufgrund der höheren Verluste bei der Brauchwassererwärmung vor allem während des Sommers,
werden für alle Techniken deutlich niedrigere mittlere Wirkungsgrade angesetzt. Sie betragen bei ÖlZentralheizungen 0,55, bei Erdgas-Systemen 0,62 und bei elektrischer Warmwasserbereitung 0.88.
Der Endenergieeinsatz für die Warmwasserbereitung ist in Tabelle 4.6 zusammengestellt.
Erdgas
[MWh/a]
Strom
[MWh/a]
Heizöl
[MWh/a]
Nutzwärmebedarf
2.352
235
1.995
Endenergieeinsatz
3.618
267
3.627
Tabelle 4.6;
Endenergieeinsatz für die Warmwasserbereitung
4.3.5 Zusammenfassung
Der Gesamtüberblick des Endenergieeinsatzes ist aus Tabelle 4.7 ersichtlich. Sie umfaßt die Anwendungsbereiche Raumwärme und Warmwasser und ist nach Energieträgern gegliedert.
Heizöl
[MWh/a]
Erdgas
[MWh/a]
Kohle
[MWh/a]
Holz
[MWh/a]
Strom
[MWh/a]
Flüssiggas
[MWh/a]
Raumwärme
24.889
31.167
1.159
1.159
893
206
Warmwasser
3.627
3.618
28.516
34.785
Summe
Tabelle 4.7:
267
1.159
1.159
1.160
Endenergieeinsatz zur Raumheizung und Warmwasserbereitung
16
206
Energiekataster Winterbach
März 1999
5
Endenergieeinsatz in den übrigen Sektoren
5.1
Industrie und Gewerbe
Zur Ermittlung des Endenergiebedarfs führte der Förderverein eine Umfrage bei den Winterbacher
Betrieben durch. Es wurden rund 100 Unternehmen angeschrieben, knapp 50 haben schließlich geantwortet. Für die Organisatoren der Umfrage ist eine Rücklaufquote von nahezu 50 % ohne Zweifel
als großer Erfolg zu werten.
Die angeschriebenen Betriebe gehören einerseits zur Industrie, die in der Wirtschaftsstatistik bei mehr
als 20 Beschäftigte anfängt, zum Kleingewerbe mit weniger als 20 Beschäftigten und zum Dienstleistungssektor, wie z.B. Einzelhändler, Ärzte, Banken, Gaststätten, etc.. Kleingewerbe und Dienstleistungsbetriebe werden üblicherweise zum Sektor der Kleinverbraucher gezählt.
Die Firmen, die geantwortet haben, beschäftigten während des Jahres 1997 insgesamt 1.652 Angestellte und Arbeiter. Sortiert man die Betriebe nach der Zahl ihrer Mitarbeiter und betrachtet den Energiebedarf der 10 größten einerseits, sowie den von weiteren 10 auf Platz 11 bis 20 andererseits, so
ergibt sich folgendes Bild:
16000
14000
12000
MWh
10000
8000
6000
4000
2000
0
Strom
ERDGAS
Heizöl, schwer
Die 10 Größten
Heizöl, leicht
Weitere 10 Firmen
Abbildung 5.1: Endenergiebedarf der nach der Zahl der Mitarbeiter 10 größten Betriebe; Vergleich mit
weiteren 10 Betrieben auf Platz 11 bis 20
Der Endenergieeinsatz der analysierten 20 Betriebe beträgt in der Summe 28.870 MWh/a. Allein
8.940 MWh davon entfallen auf die Elektrizität, 14.690 MWh auf Erdgas und der Rest auf das Heizöl,
wobei darunter sich auch 458 MWh schweres Heizöl befinden.
Nahezu 90 % des gesamten Strombedarfs wird von den 10 größten Betrieben konsumiert, während
es beim Erdgas mehr als 89 % und beim leichten Heizöl 88 % sind. Diese Zahlenverhältnisse verschieben sich nur unwesentlich, wenn als Sortierkriterium der Gesamtenergiebedarf der Betriebe herangezogen wird.
Mit Hilfe plausibler Annahmen in Anlehnung an die von den Neckarwerken gelieferten Verbrauchsdaten für Erdgas und Strom, wurde schließlich eine Hochrechnung auf den Endenergiebedarf der gesamten 100 Betriebe hochgerechnet. Da dafür jedoch nicht sehr belastbare Zahlen vorlagen, ist dies
lediglich als Abschätzung zu betrachten (Tabelle 5.1).
Strom
[MWh/a]
Erdgas
[MWh/a]
Heizöl, leicht
[MWh/a]
Heizöl, schwer
[MWh/a]
Summe
[MWh/a]
47 Betriebe (Umfrage)
9.575
15.800
4.970
460
30.800
Hochrechnung
2.925
4.200
1.070
12.500
20.000
6.040
460
39.000
Summe
Tabelle 5.1:
Endenergiebedarf der Winterbacher Industrie-, Gewerbe- und Dienstleistungsbetriebe
17
Energiekataster Winterbach
5.2
März 1999
Öffentliche Gebäude
Der Energieverbrauch kommunaler Gebäude und Einrichtungen in Winterbach kann dem Energiebericht der Neckarwerke Stuttgart AG entnommen werden. Für das Jahr 1997 ergibt sich dabei folgendes Bild (Tabelle 5.2):
Strom
Städtische Einrichtungen
Bauhof
Feuerwehrhaus
Freibad
Grund- und Hauptschule
Kelter
Kindergarten Drechslerweg
Kindergarten Feinbauweg
Kindergarten Lerchenstraße
Kindergarten Lindenstraße
Kläranlage
Leichenhalle
Museum
Rathaus
Salierhalle
Straßenbeleuchtung
Licht/Kraft
[MWh/a]
10,4
7,3
134,8
64,8
13,4
1,2
3,6
5,0
2,4
402,9
0,4
2,7
24,2
158,7
423,1
Summe
Heizstrom
[MWh/a]
0,0
0,0
61,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
46,7
0,0
12,6
0,0
41,0
0,0
0,0
1.237,1
Tabelle 5.2:
161,3
Erdgas
Heizöl
Summe
[MWh/a]
0,0
0,0
0,0
643,0
105,7
0,0
0,0
33,9
0,0
0,0
0,0
31,4
59,5
478,7
0,0
[MWh/a]
116,7
111,6
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
193,7
0,0
0,0
0,0
231,2
0,0
[MWh/a]
127,0
118,9
195,8
707,8
119,1
1,2
3,6
38,8
49,1
596,6
13,0
34,1
124,7
868,6
423,1
1.352,2
424,9
3.175,5
Endenergiebedarf der öffentlichen Gebäude in Winterbach
Von den insgesamt 3.175 MWh entfallen 44 % auf den Strom, 42,6 % auf das Erdgas und 13,4 % auf
das Heizöl.
5.3
Zusammenfassung
An dieser Stelle wird der Endenergiebedarf der Industrie, des Kleingewerbes, der Dienstleistungsbetriebe und der öffentlichen Einrichtungen zusammengefaßt.
Strom
[MWh/a]
Erdgas
[MWh/a]
Heizöl, leicht
[MWh/a]
Heizöl, schwer
[MWh/a]
Summe
[MWh/a]
Industrie + Kleinverbrauch
12.500
20.000
6.040
460
39.000
Öffentliche Einrichtungen
1.400
1.350
425
Summe
13.900
21.350
6.465
460
42.175
Tabelle 5.3:
Gesamter Endenergiebedarf von Industrie und Kleinverbrauch
18
Energiekataster Winterbach
März 1999
6
Bilanzierung der Treibhausgasemissionen
6.1
Endenergiebedarf für die gesamte Gemeinde
6.1.1 Vorbemerkungen
Die Bilanzierung beruht im wesentlichen auf Daten des Jahres 1997. Das trifft zum einen auf die Verbrauchszahlen für Erdgas und Strom in Winterbach zu, die von den Neckarwerken Stuttgart AG zur
Verfügung gestellt wurden. Aber auch die Verbrauchsdaten der Winterbacher Betriebe und der öffentlichen Einrichtungen beziehen sich darauf.
Keine so scharfe Abgrenzung auf das Jahr 1997 war dagegen bei der Erhebung des Gebäudebestands möglich. Die Ortsbegehungen fanden alle im Laufe des darauffolgenden Jahres 1998 statt,
wodurch die Ergebnisse die in dieser Zeitspanne bestehenden Gebäude repräsentieren. Im Bau befindliche, oder noch nicht bezogene Häuser wurden dabei jedoch nicht berücksichtigt.
Zur Bilanzierung der Treibhausgasemissionen ist es eigentlich erforderlich, eine Gradtagszahlbereinigung für den Energieeinsatz im Bereich der Raumwärme durchzuführen, um den Einfluß vom langjährigen Mittel abweichender Witterungsverhältnisse während der Heizperiode herauszurechnen. Der
Heizwärmebedarf der Wohngebäude und der daraus abgeleitete Endenergieeinsatz, beruht jedoch
auf Wärmebedarfssimulationen, die sich auf den Wetterdatensatz der jeweiligen Klimaregion – dem
sog. Testreferenzjahr - stützen. Dieser Datensatz repräsentiert einen über mehrere Jahre gemittelten
Witterungsverlauf, was zur Folge hat, daß jährliche Schwankungen keinen Einfluß auf das Ergebnis
haben. In diesem Fall ist dann keine nachträglich Gradtagszahlbereinigung notwendig.
Sie müßte jedoch bei dem auf Verbrauchswerten eines Jahres Heizenergieeinsatz der Industrie, des
Gewerbes, der Dienstleistungsbetriebe und der öffentlichen Einrichtungen durchgeführt werden. Da in
diesen Fällen die Daten jedoch nicht sehr genau waren und der Wärmebedarf der öffentlichen Gebäude kaum ins Gewicht fällt, wurde in vorliegenden Fall auf eine Gradtagszahlbereinigung verzichtet.
6.1.2 Hochrechnen des Endenergiebedarfs und Vergleich mit Zählerwerten
Die in den Kapiteln drei bis fünf beschriebene Vorgehensweise zur Ermittlung des Endenergiebedarfs
in Winterbach, erlaubt eine stufenweise Hochrechnung auf die Summenwerte. Der resultierende Wert
für den Erdgaseinsatz bietet schließlich die Möglichkeit, durch Vergleich mit dem durch Zählerablesung entstandenen Wert der Neckarwerke Stuttgart, die Rechenwerte zu kontrollieren. Die Zusammenfassung der gerechneten Werte des Endenergiebedarfs ergibt für Winterbach folgendes Bild
(Tabelle 6.1):
Raumheizung Wohngebäude
Warmwasserbereitung
Industrie / Gewerbe / KV
Öffentliche Gebäude
Strom private Haushalte
Summe
Tabelle 6.1:
Strom
Erdgas
Heizöl
Holz
Kohle
Flüssiggas
[MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a]
[MWh/a]
893
31.167
25.764
1.159
1.159
206
267
3.618
3.627
12.500
15.000
5.500
1.398
1.352
425
11.743
26.801
51.137
35.316
1.159
1.159
206
Summe
[MWh/a]
60.348
7.512
33.000
3.175
11.743
115.778
Berechneter Endenergieeinsatz in Winterbach
Im Gegensatz zu dem in Tabelle 5.1 berechneten Endenergiebedarf für Erdgas mit 20.000 MWh/a
und Heizöl mit 6.500 MWh/a, sind in Tabelle 6.1 niedrigere Werte eingesetzt. Die Ursache dafür ist,
daß bei der Berechnung des Wärmebedarfs für alle bewohnten Gebäude schon ein großer Teil des
Wärmebedarfs der Gebäude mitgezählt wurde, in denen sich Wohnungen und Dienstleistungsbetriebe
befinden. Um somit eine Doppelzählung zu vermeiden, wurden die entsprechenden Werte in Tabelle
6.1 etwas reduziert. Einen Anhaltspunkt dafür gab der Zählerwert für Erdgas von den Neckarwerken.
Die Reduktion bei Erdgas beträgt 5.000 MWh und bei Heizöl 1.000 MWh.
Der Stromverbrauch der privaten Haushalte wurde in Tabelle 7.1 um 267 MWh niedriger angesetzt, da
anzunehmen ist, daß auch der Stromeinsatz zur Warmwasserbereitung praktisch vollständig dieser
Kundengruppe zugerechnet werden muß und somit nicht doppelt gezählt werden darf.
19
Energiekataster Winterbach
März 1999
Vergleicht man die berechneten Verbrauchswerte von Erdgas mit dem Zählerwert der Neckarwerke
für 1997, so ergibt sich eine Abweichung um 5,4 % nach oben. Angesichts der teilweise vorhandenen
Unsicherheiten, die in den Daten steckten und der dadurch notwendigen Abschätzungen, ist diese
Abweichung durchaus tolerierbar.
Unter Berücksichtigung des Ablesewerts für Erdgas, beträgt der gesamte derzeitige Winterbacher
Endenergieeinsatz – ohne den Verkehr – rund 113.000 MWh/a. Dieser Wert wird anschließend auch
bei der Berechnung der Treibhausgasemissionen zugrundegelegt. Daraus errechnet sich ein Bedarf
von 14.800 kWh pro Einwohner und Jahr. Das entspricht dem Energiegehalt von 1.480 Litern Heizöl.
Der vergleichbare Wert für die Landgemeinde Wiernsheim im Enzkreis liegt – ebenfalls ohne den Verkehr gerechnet – bei 11.850 kWh/a. Die Kreisstadt des Rems-Murr-Kreises, Waiblingen hat entsprechend 18.800 kWh pro Einwohner und Jahr zu verzeichnen, während der Bundesdurchschnitt bei
22.400 kWh/a liegt.
6.2
Höhe der Treibhausgasemissionen
Die Berechnung der Treibhausgasemissionen erfolgt mit dem Datensatz von GEMIS 3.0 /GEMIS
1997/ auf der Basis des vorher dokumentierten Endenergiebedarfs. Aufgrund des sehr geringen Anteils von rund einem Viertel Prozent wird das Flüssiggas in diesem Fall vernachlässigt.
Bei der Emissionsbilanzierung wird prinzipiell unterschieden in einen Anteil, der aus dem Einsatz des
Energieträgers vor Ort resultiert und in Emissionen, die im Laufe der Bereitstellung des Energieträgers
entstehen, wie z.B. der Energieaufwand bei der Ölförderung, der Transport des Rohöls, dessen Aufbereitung in der Raffinerie sowie die anschließende Verteilung bis zum Einsatz als Endenergieträger.
Den zuletzt genannten Anteil nennt man Emissionen der Prozeßkette. Sie betragen im allgemeinen
nur einen Bruchteil der durch die Nutzung vor Ort entstehenden Emissionen, dürfen jedoch nicht unberücksichtigt bleiben.
In der Übersicht über die Emissionssituation in Winterbach (Tabelle 7.2) sind beide Anteile bereits
zusammengefaßt.
Treibhausgase
CO2 (Kohlendioxid)
CH4 (Methan)
N2O (Distickstoffoxid oder Lachgas)
CO2-Äquivalente
Tabelle 6.2:
Emissionen
[t/a]
40.027
Spezifische
Emissionen
[kg/a]
5.241,8
188
24,6
1
45.101
0,175
5.906,4
Absolute und spezifische Treibhausgasemissionen in Winterbach
Vom Treibhausgas Kohlendioxid (Abkürzung: CO2), das üblicherweise als Leitgröße bei der Emissionsbilanzierung betrachtet wird, werden pro Jahr derzeit rund 40.000 Tonnen in die Atmosphäre geblasen. Pro Einwohner sind das 5,2 t/a. Wie sich die Summe der CO 2-Emissionen auf die verschiedenen Energieträger verteilt, zeigt Abbildung 6.1.
Erdgas und Heizöl tragen nahezu zu gleichen Teilen zu den Winterbacher CO 2-Emissionen bei. Der
im Vergleich zum Heizöl um 37 % höhere Erdgasanteil in der Endenergiebilanz, gleicht sich bei der
Emissionsberechnung durch die höheren Emissionsfaktoren des Heizöls nahezu aus.
Mit einem Anteil von 44 % verursacht der Strom jedoch bei weitem am meisten Emissionen. An dieser
Stelle wurde mit den mittleren Emissionsfaktoren des bundesdeutschen Kraftwerksmix gerechnet.
Diese sind jedoch um den Faktor 2,9 höher als bei Erdgas, trotz des Atomstromanteils von rund 30 %.
20
Energiekataster Winterbach
März 1999
Kohle/Holz
1%
Erdgas
28%
Strom
44%
Heizöl
27%
Abbildung 6.1: Verteilung der energiebedingten CO2-Emissionen auf die Energieträger
Zu den Treibhausgasen zählen jedoch noch andere Stoffe, wie z.B. das Methan (CH4) und das Lachgas (N2O). Die von diesen Gasen emittierten Mengen sind zwar deutlich geringer, als die von CO 2,
dafür ist jedoch ihr Treibhauspotential deutlich höher. Um dieses Treibhauspotential zu beschreiben,
hat sich in der Klimaforschung der Begriff der CO2-Äquivalente durchgesetzt. Er besagt, daß das
Treibhauspotential von Methan und Lachgas in ein äquivalentes Treibhauspotential einer entsprechenden Menge CO2 umgerechnet und zu den CO2-Emissionen addiert wird.
Die Höhe der CO2-Äquivalente betragen für Winterbach 45.100 t/a, das entspricht immerhin einer
Steigerung von 12,5 % im Vergleich zu den ausschließlichen CO 2-Emissionen. Umgerechnet auf jeden Einwohner Winterbachs, ergibt das 5,9 Tonnen pro Jahr.
Wie das Winterbacher Ergebnis der Emissionsbilanzierung im Vergleich zu anderen Städten und Gemeinden sowie zum bundesdeutschen Mittelwert einzuordnen ist, zeigt Abbildung 6.2
10
8,8
9
spez.CO2 Emissionen [t/a]
8
6,8
7
6
4,8
5,2
Wiernsheim
Winterbach
5
4
3
2
1
0
Waiblingen
BRD
Abbildung 6.2: Die CO2-Emissionen Winterbachs im Vergleich
Die im Vergleich zu Winterbach noch stärker durch Wohnen geprägte Enzkreisgemeinde Wiernsheim
liegt mit 4,8 Tonnen pro Einwohner und Jahr am unteren Ende der Skala. Winterbach weist mit 5,2 t/a
einen um 8,3 % höheren Mittelwert auf, eine Folge des größeren Anteils von Industrie und Gewerbe.
Ein deutlicher Unterschied besteht demgegenüber zur Stadt Waiblingen mit 6,8 t/a, deren Wirtschaftsstruktur viel stärker durch Industrie und Kleinverbrauch gekennzeichnet ist. Für Deutschland beträgt
der mittlere spezifische Emissionswert derzeit rund 8,8 t/a (ebenfalls ohne Verkehr). Die Differenz ist
21
Energiekataster Winterbach
März 1999
darauf zurückzuführen, daß in diesem Fall auch die Emissionen der Grundstoffindustrie mitgezählt
werden. Im Unterschied zwischen dem nationalen Emissionswert und den Werten für die genannten
Städte und Gemeinden drücken sich unterschiedlich große Anteile, der in den Konsum- und Investitionsgütern steckenden Treibhausgasemissionen aus, die bei der lokalen Bilanz nicht mitgerechnet
werden.
22
Energiekataster Winterbach
März 1999
7
Beschreibung ausgesuchter Minderungspotentiale
7.1
Vorbemerkung
Nach der Beschreibung des Istzustands, stellt sich die Frage, welche Schritte in Winterbach im Sinne
der in der Einleitung genannten Kriterien für eine nachhaltige Energieversorgung möglich sind, um die
Treibhausgasemissionen Schritt für Schritt zu reduzieren. Dabei wird sicher nicht unmittelbar das zitierte Reduktionsziel von 80 % bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts in den Bereich des Möglichen
rücken, aber in diesem Fall gilt ebenso das Sprichwort, daß auch eine lange Reise mit dem ersten
Schritt beginnt.
In den folgenden Abschnitten werden einige Möglichkeiten in den Bereichen Wärmedämmung, Heizungsanlagenerneuerung, Solarenergienutzung, sowie Einsatz von Biomasse aufgezeigt. Hierbei
erlauben es die Daten des „Energiekatasters Winterbach“, zumindest teilweise auch quantitative Aussagen zu Minderungspotentialen und Investitionsvolumina zu machen.
7.2
Wärmedämmung von Gebäuden
7.2.1 Räumliche Verteilung des Wärmebedarfs in Winterbach
Die Potentiale zur Reduktion des Heizwärmebedarfs mit Hilfe verbesserter Wärmedämmung systematisch auszuschöpfen, bedeutet auch zu wissen, wo welche Arten von Häusern stehen und wie ihr derzeitiger Wärmedämmstandard aussieht. Auf dieser Basis können dann Strategien für die letztlich flächendeckende Verbesserung des passiven Wärmeschutzes entwickelt und Konzepte für verschiedene Teilgebiete einer Kommune ausgearbeitet werden.
Im Rahmen der Arbeiten zum Energiekataster Winterbach, wurde die Gemeinde dementsprechend in
sechs verschiedene Teilgebiete unterteilt, fünf Teilgebiete für den Kernort und eines für die Ortsteile.
(siehe auch Abschnitt 4.2). Die Beschreibung der Teilgebiete wird an dieser Stelle nochmals wiederholt und kommentiert:

Gebiet 1: Gewerbe- und Wohngebiet nördlich der Rems

Gebiet 2: Bereich östlich der Hauptstraße zwischen Rems und Bahnlinie mit Mühl- und Schorndorfer Straße

Gebiet 3: Bereich westlich der Hauptstraße zwischen Rems und Bahnlinie mit Rems- und Holzstraße. Beide Seiten der Hauptstraße werden zu diesem Bereich gezählt.

Gebiet 4: Bereich westlich der Straße Im Oberdorf und Schlichtener Straße südlich der Bahnlinie
(Eisenbahn- und Engelbergstraße). Die beiden Grenzstraßen werden ebenfalls vollständig diesem
Bereich zugeordnet

Gebiet 5: Bereich östlich der Straße Im Oberdorf und Schlichtener Straße mit Lerchen- und Bussardstraße.

Gebiet 6: dieses Gebiet umfaßt die Ortsteile Engelberg und Manolzweiler gemeinsam
Die Einteilung in lediglich sechs Teilgebiete ist zwar für eine Gemeinde von der Größe Winterbachs
für die Ausarbeitung eines Wärmeatlas etwas zu groß – ca. 12 bis 15 Gebiete wären in diesem Fall
eher angebracht gewesen – jedoch ließ sich eine detailliertere Analyse im vorgegebenen Rahmen
nicht durchführen.
Die insgesamt sechs Gebäudematrizen, in denen für jedes Teilgebiet die Häufigkeitsverteilung der
Wohngebäude über die Baualtersklassen, sowie über die Gebäudeklassen (Gebäudearten) festgehalten ist, stehen in Tabelle 7.1.
Die Häufigkeitsverteilung der Wohngebäude über die Baualtersklassen A bis H in der Gesamtgemeinde weist bei D und E die höchsten Werte aus. Die Verhältnisse in den Teilgebieten können davon
jedoch durchaus abweichen. So zeigt die Analyse, daß das Gebiet 1, nördlich der Rems in der BAK G
die größte Häufigkeit aufweist. Dasselbe gilt für die Ortsteile Engelberg und Manolzweiler (Gebiet 6),
sowie annähernd auch in den Gebieten 2 und 3.
23
Energiekataster Winterbach
Gebiet 1
nördlich
der Rems
März 1999
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
Summe
Gebiet 2
Mühlstr.
Schorndorferstr.
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
Summe
Gebiet 3
Remsstr.
Holzstr.
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
Summe
Gebiet 4
Eisenbahnstr.
Engelbergerstr.
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
Summe
Gebiet 5
Lerchenstr.
Bussardstr.
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
Summe
Gebiet 6
Engelberg
Manolzweiler
Summe
Gesamtsumme
Tabelle 7.1:
EFH
REH
RMH
KMH
GMH
A
0
0
0
2
0
2
11
0
0
3
0
14
102
0
0
29
0
131
25
0
0
2
0
27
1
0
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
178
B
4
0
0
0
0
4
43
0
0
0
0
43
11
0
0
0
0
11
8
0
0
0
0
8
5
0
0
0
0
5
8
0
0
0
0
8
79
C
3
0
0
1
0
4
23
0
0
6
0
29
12
0
0
5
0
17
26
0
0
1
0
27
22
0
0
1
0
23
7
0
0
2
0
9
109
D
6
4
0
4
0
14
36
19
5
14
0
74
11
22
3
5
0
41
45
11
1
3
0
60
82
36
11
9
0
138
16
0
0
4
0
20
347
E
16
1
0
2
0
19
29
25
2
18
3
77
19
15
0
12
0
46
73
19
6
8
0
106
69
24
20
22
4
139
16
0
0
5
0
21
408
F
4
1
0
1
0
6
14
19
4
3
3
43
24
7
1
7
0
39
28
6
1
4
0
39
24
10
6
16
1
57
5
0
0
0
0
5
189
G
17
0
0
3
0
20
25
22
7
16
5
75
20
10
0
11
0
41
27
9
3
6
0
45
10
3
0
3
1
17
29
0
0
1
1
31
229
H
0
0
0
0
0
0
8
10
8
15
0
41
5
2
0
1
0
8
5
1
0
8
0
14
14
20
12
3
0
49
7
0
0
1
0
8
120
Summe
50
6
0
0
0
69
189
95
26
75
11
396
204
56
4
70
0
334
237
46
11
32
0
326
227
93
49
54
6
429
90
0
0
14
1
105
1659
Häufigkeitsverteilung der Winterbacher Wohngebäude auf die Baualters- und Gebäudeklassen in den sechs Teilgebieten
Die ältesten Häuser (BAK A) stehen dagegen überwiegend in Gebiet 3. Die Gebiete 2 und 3 fallen in
diesem Punkt deutlich dagegen ab.
Ein Blick auf die Gebäudeklassen zeigt in jedem Teilgebiet die Dominanz der Einfamilienhäuser. Doch
schon die Reihenhäuser sind nicht mehr überall vertreten. Sie fehlen in Gebiet 6 ganz, während ihr
Anteil in Gebiet 1 marginal ist. Die kleinen Mehrfamilienhäuser konzentrieren sich in Gebiet 2 und 3,
während sie in den zwei Gebieten südlich der Bahnlinie schon deutlich weniger anzutreffen sind. Der
Bestand der großen Mehrfamilienhäuser verteilt sich im wesentlichen auf die Gebiete 2 und 5.
Die Auswirkungen der räumlichen Verteilung der Gebäude auf die räumliche Verteilung des Heizwärmebedarfs kann den Grafiken im Anhang des Berichts entnommen werden.
24
Energiekataster Winterbach
März 1999
7.2.2 Technisches Potential zur Reduktion des Wärmebedarfs
Nachträgliche Wärmedämmaßnahmen an Wohngebäuden haben nach Einschätzung von Fachleuten,
gegenüber dem Urzustand zu einer Einsparung von bisher rund 10 % geführt. Entsprechend der in
Abschnitt 4.3.1 beschriebenen Abschätzung muß man heute von einem mittleren Heizwärmebedarf
aller Winterbacher Wohngebäude in Höhe von 50.000 MWh/a ausgehen.
In Abschnitt 3.3.1 wurden die fünf Maßnahmen erläutert, auf deren Grundlage, die Auswirkungen einer wärmetechnischen Sanierung der 25 repräsentativen Mustergebäude berechnet wurden. An dieser Stelle erfolgt noch einmal eine Zusammenstellung der Kennwerte der verschiedenen Dämmaßnahmen:

Außenwand: 12 cm, WLG 40

Kellerdecke bzw. Boden gegen Erdreich: 6 cm, WLG 40

Flachdach: 6 cm, WLG 40

Schrägdach: 18 cm, WLG 40


Oberste Geschoßdecke zum nicht ausgebauten Dachgeschoß: 10 cm, WLG 40
Fenster: Wärmeschutzverglasung mit k-Wert 1,3
Durch eine derartige Verbesserung des passiven Wärmeschutzes aller Wohngebäude oder bewohnten Gebäude in Winterbach, kann der Heizwärmebedarf von heute 50.000 MWh/a auf rund 22.000
MWh/a reduziert werden. Dies bedeutet eine Einsparung von 56 %.
Wie sich dieses technische Einsparpotential auf die sechs Teilgebiete aufteilt, ist in Abbildung 7.1
dargestellt.
14.000
12.000
MWh/a
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
Ge-01
Ge-02
Ge-03
Ge-04
Istzustand
Ge-05
Ge-06
gedämmt
Abbildung 7.1: Verteilung des technischen Einsparpotentials der Wärmedämmung auf die Teilgebiete
Läßt man – als Gedankenexperiment – den Brennstoffeinsatz und die Struktur der Heizungsanlagen
in den Winterbacher Wohngebäuden unverändert, so können langfristig allein mit Hilfe der verbesserten Wärmedämmung die CO2-Emissionen pro Jahr um 7.800 Tonnen oder 19,5 % reduziert werden.
Durch Zubau neuer Wohn- und Gewerbeflächen wird diese mögliche Einsparung selbstverständlich
wieder teilweise kompensiert.
7.2.3 Kosten und Wirtschaftlichkeit von Wärmedämmaßnahmen
Die Durchführung von Wärmedämmaßnahmen bedeutet in gewissem Umfang immer auch eine Erneuerung der Gebäudehülle. So ist bei Anbringen einer Dämmschicht auf die Außenwand ein neuer
Außenputz und ein neuer Anstrich fällig, während der Austausch der alten Fenster gegen neue, eine
technische (Dichtigkeit) und optische Aufwertung der Fassade nach sich zieht.
Beim Schrägdach kann dagegen die Wärmedämmung von innen angebracht werden, eine neue Eindeckung ist somit nicht zwingend notwendig. Auch die Dämmung der Kellerdecke und der obersten
Geschoßdecke sind im Prinzip unabhängig von Instandsetzungen.
25
Energiekataster Winterbach
März 1999
Übertragen auf die Betrachtung der Investitionskosten bedeutet das, daß vor allem im Falle der Außenwand und der Fenster, mit sogenannten Sowieso-Kosten gerechnet werden kann, sofern die Verbesserung der Wärmedämmung im Zuge einer sowieso fälligen Instandsetzung und Erneuerung
durchgeführt wird. Die Gesamtkosten solcher Maßnahmen und die der Wärmedämmung anzurechnenden Mehrkosten werden nachfolgend immer getrennt betrachtet.
Zwei Einfamilien- und zwei kleine Mehrfamilienhäuser, für die im Klimaschutzgutachten Waiblingen unterstützt durch Angebote einer ortsansässigen Gipserfirma - Kosten berechnet wurden, bilden die
Grundlage für die Wirtschaftlichkeitsanalyse. Das Ergebnis der Kostenrechnung zeigt Tabelle 7.2.
Gebäude
EFH-C
EFH-D
KMH-D (freistehend)
KMH-D (aneinandergereiht)
Außenwand
[m²]
126
196
328
830
Kosten pro Maßnahme
spez. Investitionskosten
davon spez. Mehrkosten
[DM/m2]
150
70
[DM/m2]
700
25
[DM]
18.840
EFH-D
KMH-D (freistehend)
Gesamte Investitionskosten
EFH-C
KMH-D (aneinandergereiht)
Fenster
[m²]
19
44
122
252
Kellerdecke
Oberste
(Boden)
Schrägdach Geschoßdecke
[m²]
[m²]
[m²]
72
95
84
84
190
190
521
521
[DM/m2]
[DM/m2]
[DM/m2]
40
40
80
80
55
55
[DM]
13.440
[DM]
2.880
[DM]
7.632
29.400
30.940
3.360
0
4.620
49.200
85.400
7.600
0
10.450
124.515
176.400
20.840
0
28.655
Summe
[DM]
[DM]
0
42.792
68.320
152.650
350.410
davon Mehrkosten
EFH-C
8.792
480
2.880
7.632
0
EFH-D
13.720
1.105
3.360
0
4.620
KMH-D (freistehend)
22.960
3.050
7.600
0
10.450
KMH-D (aneinandergereiht)
58.107
6.300
20.840
0
28.655
Tabelle 7.2:
19.784
22.805
44.060
113.902
Investitionskosten für die Wärmedämmung von EFH und KMH. Angaben rein netto ohne
MWSt.
Werden die Wärmedämmaßnahmen im Zuge von sowieso fälligen Renovierungen der Gebäudehülle
durchgeführt, müssen bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung nur die Mehrkosten eingesetzt werden,
während die sogenannten Sowieso-Kosten reine Instandhaltungskosten sind. Die Einsparkosten betragen dann, auf der Basis der in Tabelle 7.2 ermittelten Investitionskosten, pro Kilowattstunde Heizwärmebedarf zwischen 5,7 und 6,5 Pf/kWh. Der Zinssatz wurde dabei mit 7 % angenommen und die
Abschreibungsdauer entsprach der mittleren Nutzungsdauer der verschiedenen Komponenten der
Wärmehülle der Gebäude. Rechnet man diese Kosten auf die Brennstoffseite um, wobei ein mittlerer
Wirkungsgrad der Heizungsanlage mit 90 % angenommen wird, dann ergeben sich äquivalente
Brennstoffkosten für die Wärmedämmung zwischen 5,1 und 5,8 Pf/kWh.
Die beschriebenen Wärmedämmaßnahmen sind somit derzeit, vor allem in Anbetracht der sinkenden
Heizölpreise, gerade an der Schwelle der Wirtschaftlichkeit oder etwas darunter. Andererseits muß
man berücksichtigen, daß weitreichende und damit teurere Einzelmaßnahmen zur Dämmung angenommen wurden.
Gerade dieser Punkt zeigt, wie wichtig eine konsequent auf eine Lenkungsfunktion angelegte Energiesteuer ist, die im Fall der geschilderten Beispiele relativ rasch – aufgrund steigender Energiepreise
– zur Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen führen würde.
7.2.4 Abschätzung des gesamten Investitionsvolumens
Wieviel Geld aufgewendet werden muß, um alle Wohngebäude in Winterbach der Baualtersklassen A
bis G in ihrem passiven Wärmeschutz zu verbessern, soll anschließend gezeigt werden. Dabei wird
der Grenzfall unterstellt, daß bei jedem Gebäude alle oben genannten Dämmaßnahmen durchgeführt
werden, d.h. das ermittelte Kostenvolumen bezieht sich auf das gesamte technische Potential.
26
Energiekataster Winterbach
März 1999
Da für Reihenhäuser keine Kostenbasis vorhanden war, wurden mit Hilfe pauschaler Reduktionsfaktoren, die die geringere Oberfläche im Vergleich zu Einfamilienhäusern berücksichtigen, die Kosten pro
Gebäude ermittelt.
Auf der Basis der in Tabelle 7.2 ermittelten Investitionskosten pro Gebäude, beläuft sich das abgeschätzte Kostenvolumen auf die in Tabelle 7.3 genannten Werte:
Anzahl
Gebäudeart
Einfamilienhäuser
Reiheneckhäuser
Reihenmittelhäuser
Mehrfamilienhäuser
Summe
Tabelle 7.3:
997
296
90
276
Gesamtkosten
[TDM]
43.000
11.500
2.600
36.000
Mehrkosten
[TDM]
16.000
4.300
960
10.700
1.659
93.000
32.000
Investitionsvolumen für die Wärmedämmung aller Wohngebäude
Einem gesamten Investitionsvolumen von 93 Mio. DM stehen Mehrkosten für die Wärmedämmung in
Höhe von 32 Mio. DM gegenüber. Die restlichen 61 Mio. DM sind sogenannte Sowieso-Kosten für die
Instandsetzung. Aufgrund ihrer großen Zahl, stellen die Einfamilienhäuser den größten Einzelposten,
doch die Mehrfamilienhäuser – wobei in diesem Fall KMH und GMH zusammengefaßt sind – schlagen
aufgrund ihrer größeren Oberfläche auch sehr deutlich zu Buche.
Geht man von einem Zeitraum von 40 Jahren aus, bis es zu einer Rundumsanierung eines Wohngebäudes kommt, dann erstreckt sich der Zeitraum für die Aktivierung dieser Investitionen ungefähr bis
zum Jahr 2030 Erst dann sind auch die letzten Gebäude der Baualtersklasse G wärmetechnisch saniert.
7.3
Erneuern von Heizungsanlagen
Aufgrund der geltenden Heizungsanlagenverordnung müssen Anlagen mit zu hohen Schadstoffemissionen und zu schlechten Wirkungsgraden mit einer Übergangsfrist bis zum Jahr 2002 ersetzt werden.
Da im Fall einer Erneuerung immer auch Anlagen mit besseren Wirkungsgraden eingebaut werden,
reduzieren sich dadurch auch die Treibhausgasemissionen.
Anhand eines kleinen Szenarios werden die Auswirkungen einer umfassenden Erneuerung der Heizungsanlagen beschrieben. Die Betrachtung von zwei verschiedenen Fällen, soll dabei den möglichen
Rahmen abstecken:
1. Zwischenvariante: Erneuerung aller Heizöl- und Erdgaskessel, die vor 1996 installiert wurden,
nach Ablauf einer mittleren Nutzungsdauer von 20 Jahren. Dabei findet kein Brennstoffwechsel
statt, d.h. die neuen Kessel nutzen denselben Brennstoff wie der alte. Der mittlere Anlagenwirkungsgrad der Heizölsysteme beträgt dann in Zukunft 87 %, derjenige der Erdgaskessel 95 %
(Brennwertnutzung).
2. Maximalvariante: Alle Gebäude werden auf Erdgas-Brennwertkessel umgerüstet. Der mittlere
Anlagenwirkungsgrad steigt dann für alle Wohngebäude auf 95 %.
Im ersten Fall müssen insgesamt 609 Heizölanlagen und 850 Erdgas-Brennwertsysteme neu eingebaut werden. Aufgrund der derzeitigen Altersstruktur (siehe Abbildung 4.2) zieht sich dies über einen
Zeitraum von 15 Jahren bis 2015 hin.
Der Austausch der mit Öl betriebenen Heizungsanlagen spart aufgrund der Wirkungsgradsteigerung
rund 840 t CO2 pro Jahr ein, beim Erdgas sind es nochmals rund 800 t. Insgesamt könnten somit die
CO2-Emissionen um ca. 1.600 t oder 4,2 % gegenüber heute reduziert werden. Dies gilt unter der
Voraussetzung, daß keine anderen Reduktionsmaßnahmen berücksichtigt werden.
Geht man von mittleren Erneuerungskosten einer Öl-Zentralheizung in Höhe von 14.500 DM und von
einem Anschaffungspreis für einen Erdgas-Brennwertkessel von 15.000 DM aus, dann belaufen sich
die gesamten Investitionen auf rund 21,5 Mio. DM.
Die Maximalvariante, bei der alle Wohngebäude auf Erdgas umgestellt werden, ebenfalls mit Brennwert-Nutzung, bietet die Möglichkeit, 3.400 t CO2 einzusparen oder bezogen auf heute 8,6 %. Eine
Kostenrechnung wurde für diesen Fall nicht durchgeführt, da die Ermittlung des Investitionsaufwands
für die Erweiterung des Erdgasnetzes den Rahmen dieser Untersuchung gesprengt hätte.
27
Energiekataster Winterbach
7.4
März 1999
Möglichkeiten der Solarenergienutzung
7.4.1 Ermittlung der für solare Nutzung geeigneten Dachflächen
Die Ermittlung des Dachflächenpotentials zur Nutzung der Solarenergie stützt sich zum einen auf den
vom Förderverein erhobenen Daten bezüglich Dachausrichtung und Dachneigung der Wohngebäude.
Zum anderen wurden die mittleren Dachflächen bei Gebäuden mit Schrägdach aus dem Klimaschutzgutachten Waiblingen /Waiblingen 1998/ und dem ExWoSt-Forschungsvorhaben des Bundesbauministeriums „Schadstoffminderung im Städtebau – Modellvorhaben Wiernsheim“ /ExWoSt 1998/ abgeleitet. Das Ergebnis der Flächenermittlung ist in Tabelle 7.4 zusammengestellt.
EFH
Anzahl Wohngebäude
Anzahl Wohngebäude mit Flachdach
Anzahl mit richtiger Ausrichtung
Mittlere Schrägdachfläche pro Gebäude
mittlerer Flächenfaktor Schrägdach
mittlerer Flächenfaktor Flachdach
Kollektorfläche Flachdächer
Kollektorfläche Schrägdächer
Summe Kollektorfläche
Dachfläche große Gewerbebetriebe
Kollektorfläche große Gewerbebetriebe
Kollektorfläche kleine Gewerbebetriebe
Gesamtsumme (gerundet)
Tabelle 7.4:
m²
m²
m²
m²
m²
m²
m²
RH
997
46
643
150
0,35
0,25
1.150
33.758
34.908
KMH
386
38
263
90
0,35
0,25
760
8.285
9.045
m²
258
13
182
250
0,3
0,25
488
13.650
14.138
GMH
18
10
8
360
0,25
0,25
900
720
1.620
Summe
1.659
107
1.096
3.298
56.412
59.710
60.000
15.000
5.000
80.000
Für solare Nutzung geeignete Dachflächen in Winterbach
Die Flächenfaktoren drücken aus, wieviel Prozent eines Daches mit thermischen Kollektoren oder
Photovoltaikgeneratoren belegt werden können. Die benutzten Werte sind ebenfalls den beiden oben
genannten Studien entnommen.
Gebäude mit Flachdächern weisen einerseits keine Einschränkungen hinsichtlich der Ausrichtung
nach Süden auf, andererseits ist jedoch der Flächenfaktor kleiner als bei Schrägdächern, da gegenseitige Verschattung der Kollektoren oder PV-Module vermieden werden muß.
Die für solare Nutzung geeigneten Dachflächen auf Gewerbebauten einschließlich der öffentlichen
Einrichtungen, wie sie in Tabelle 7.4 genannt sind, müssen in diesem Zusammenhang als relativ grobe Abschätzung verstanden werden und sind somit mit Vorsicht zu betrachten.
7.4.2 Übersicht über vorhandene Anlagen in Winterbach
In den letzten Jahren nahm die Solarenergienutzung in Winterbach einen erfreulichen Aufschwung,
nicht zuletzt bedingt durch die Aktivitäten des Fördervereins Erneuerbare Energien. Die dort geführte
Erhebung, für die im Dezember 1998 Redaktionsschluß war, weist bei den thermischen Solaranlagen
eine Gesamtfläche von 820 m 2 aus. Davon entfallen 500 m 2 Absorberfläche auf die solare Wassererwärmung im Freibad und 320 m 2 auf dachintegrierte Flachkollektoren. Im Schnitt entspricht das 0,11
m2 pro Einwohner, der vergleichbare Wert für ganz Deutschland liegt dagegen bei 0,024 m 2/E. Die
gesamte Kollektorfläche in Deutschland beläuft sich auf 1,9 Mio. m 2. Winterbach kann somit eine 4,6
mal so hohe Kollektordichte vorweisen.
Für die solare Stromerzeugung mit Hilfe von Photovoltaikgeneratoren gibt es mittlerweile 12 Anlagen
in Winterbach (ebenfalls Stand Dezember 1998). Die gesamte installierte Leistung beträgt 25,4 kW p,
oder umgerechnet auf die Einwohnerzahl 3,4 W p pro Kopf.
In Deutschland sind im Vergleich dazu derzeit rund 14.000 kW p netzgekoppelte Photovoltaik installiert.
Das ergibt pro Einwohner 0,17 W p. Die Leistungsdichte bei der PV ist sogar um den Faktor 20 höher
als im nationalen Durchschnitt.
Das Leistungsspektrum der Winterbacher PV-Anlagen erstreckt sich von 0,5 kW – eine im Inselbetrieb
ohne Netzkopplung betriebene Anlage - bis zu 5,4 kW bei der Anlage auf dem Dach des evangelischen Kindergartens im Feinbauweg. Auch die zweitgrößte Anlage hat eine Leistung von 5 kW. Sie
wurde im November 1998 auf dem Dach der Schulturnhalle montiert.
Die aufsummierte Einsparung der CO2-Emissionen durch die direkte Solarenergienutzung in Winterbach, beläuft sich nach Berechnungen des Fördervereins auf insgesamt 68,4 t/a. Bezogen auf die
28
Energiekataster Winterbach
März 1999
rund 40.000 Tonnen jährlicher Gesamtemissionen, sind das 0,2 %. Diese Zahl ist natürlich noch sehr
niedrig. Es darf jedoch nicht übersehen werden, daß in der Solarenergienutzung in dieser Hinsicht
noch ein gewaltiges Entwicklungspotential steckt. Dies wird in den folgenden Abschnitten kurz beleuchtet.
7.4.3 Anlagenkonzepte zur Solarenergienutzung
Die Technik zur solaren Stromerzeugung ist in Winterbach sicher hinreichend bekannt. Soll die Photovoltaik in Zukunft eine energiewirtschaftlich relevante Größe werden, so müssen dafür im Verlauf der
nächsten Jahrzehnte netzgekoppelte Anlagen in unterschiedlicher Größe installiert werden. Das prinzipielle Anlagenkonzept wird sich dabei – abgesehen von neuen Herstellungsverfahren für die Module, wie die Dünnschichttechnik – nicht wesentlich von dem der bisher in Winterbach betriebenen PVAnlagen unterscheiden. Dies gilt zumindest solange, wie die solare Elektrizität vom Netz aufgenommen werden kann und nicht gespeichert werden muß. Diese Grenze dürfte jedoch noch lange nicht
erreicht sein.
Ganz anders sieht die Sache bei der Solarthermie aus. Wenn deren Einsatzbereich zukünftig wesentlich über die Warmwasserbereitung hinausgehen und große Anteile des Raumwärmebedarfs einbeziehen soll, sind Systeme mit saisonalen Langzeitspeichern notwendig. Die Komponenten eines solchen Versorgungssystems sind heute alle schon bekannt und einsetzbar ohne daß zukünftige technologische Sprünge abgewartet werden müssen. Was jedoch heute im Prinzip bei den Bürgern noch
vollkommen unbekannt ist, sind die damit verbundenen Versorgungsstrukturen, die immer auf Nahwärmenetzen aufbauen, über die die Wärme aus einer Heizzentrale an die angeschlossenen Gebäude verteilt wird.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit, werden hier vier verschiedene Konzepte zur thermischen Solarenergienutzung erläutert und gegenübergestellt:
Zuerst die solare Brauchwassererwärmung: In diesem Fall beschränkt sich die Substitution konventioneller Energieträger durch Solarenergie, auf den zur Wassererwärmung notwendigen Anteil. Die dazu
in einem Einfamilienhaus notwendige Kollektorfläche beträgt zwischen vier und sechs Quadratmetern.
Zum Ausgleich zwischen fluktuierendem Strahlungsangebot und dem Warmwasserbedarf, ist Kurzzeitspeicherung ausreichend. Im bereits erwähnten Fall wird dafür ein Volumen von 300 bis 400 Litern
benötigt. Die Systemausbeute einschließlich Speicherverlusten kann mit 380 kWh/m 2,a angesetzt
werden.
Bei gut wärmegedämmten Häusern ist es darüber hinaus sinnvoll, während der Übergangszeiten zusätzlich solare Raumheizungsunterstützung einzurichten. Der Flächenbedarf für das besagte Einfamilienhaus ist größer und liegt bei Einsatz von Flachkollektoren, im Bereich von 6 bis 9 m². Auch in diesem Fall reicht eine Kurzzeitspeicherung aus, um ein Kostenoptimum hinsichtlich Investitionsaufwand
und solarer Deckungsrate zu erzielen. Die erforderlichen Speichervolumina gehen hoch bis auf 1 m 3.
Solare Brauchwassererwärmung - gegebenenfalls mit Raumheizungsunterstützung - für mehrere Gebäude gleichzeitig, erfordert den Bau eines entsprechend dimensionierten Nahwärmenetzes. Bei kurzen Leitungslängen werden die Transportverluste im Netz durch kostengünstigere Lösungen bei Errichtung eines größeren Kollektorfeldes wieder ausgeglichen. Auch in diesem Fall können vergleichsweise kleine Speichervolumina zur Kurzzeitspeicherung (Zweitagesspeicher) realisiert werden.
Deutlich größere solare Anteile - die merklich über 20 % bezogen auf den Nutzwärmebedarf für
Raumheizung und Warmwasser hinausgehen - erfordern dagegen ein grundsätzlich anderes Speicherkonzept. In diesem Fall ist es notwendig in die Technik der saisonalen Langzeitspeicherung einzutreten, mit deren Hilfe die hauptsächlich während des Sommerhalbjahres geerntete solare Wärme
für die Heizperiode im Winter gepuffert wird. Mit dieser Technik können solare Deckungsanteile von
bis zu 80 % realisiert werden. Da die Speicher aus Gründen zu minimierender Verluste und Kosten
möglichst groß und kompakt gebaut werden müssen (kleines Oberflächen-Volumen-Verhältnis), ist mit
der Langzeitspeicherung und der damit verbundenen gleichzeitigen Versorgung vieler Häuser, immer
der Bau eines Nahwärmenetzes erforderlich. Bei diesem Anlagenkonzept ist aufgrund zu erwartender
technischer Entwicklungen für die Zukunft ein Ertrag von 250 kWh/m²,a bezogen auf die installierte
Kollektorfläche zu erwarten. Die Speicher- und die Verteilungsverluste sind dabei bereits eingerechnet
/Nast 1998/.
29
Energiekataster Winterbach
März 1999
7.4.4 Einsatzpotentiale
Die folgenden Überlegungen gehen von der zunächst willkürlichen Festlegung aus, daß die gesamte
in Winterbach für die Solarenergienutzung verfügbare Dachfläche in Höhe von 80.000 m 2 jeweils zur
Hälfte für die solare Stromerzeugung mit Photovoltaik und zur thermischen Solarenergienutzung verwendet werden.
Photovoltaik
Werden langfristig 40.000 m2 Photovoltaikgeneratoren in Winterbach installiert, so ist aufgrund einer
vorsichtigen Abschätzung ein mittlerer Stromertrag von gut 5.000 MWh/a zu erwarten. Dabei ist auch
schon berücksichtigt, daß in Zukunft kostengünstige Dünnschichttechnik eingesetzt wird, die jedoch
nicht so hohe Wirkungsgrade wie Anlagen aus kristallinem Silizium erreichen.
Bezogen auf den heutigen Stromverbrauch in Winterbach in Höhe von 26.800 MWh/a, ist es somit
möglich, einen Anteil von 18,7 % solar zu erzeugen. Geht man davon aus, daß Elektrizität in Zukunft
immer effizienter eingesetzt wird und dadurch die Nachfrage sinkt, erhöht sich dieser Anteil natürlich.
In einer ganzen Reihe von Studien wurden Einsparpotentiale von 30 % des heutigen Strombedarfs
ermittelt (u.a./Hennicke, Seifried 1996/). Unter diesen Voraussetzungen würde sich der mögliche Solarstromanteil auf 26,7 % erhöhen.
Bei einer Kapitalverzinsung von 6 % und einer Abschreibungsdauer von 25 Jahren, beträgt der
Strompreis aus PV-Anlagen heute – bei Einstrahlungsbedingungen wie in Süddeutschland - rund 1,50
DM/kWh. Es wird erwartet, daß der Preis, aufgrund steigender Fertigungszahlen und vor allem durch
Einführung der Dünnschichttechnik bis zum Jahr 2010 halbiert werden kann.
Thermische Solarenergienutzung
Die Installation von 40.000 m2 thermische Solarkollektoren in Verbindung mit saisonalen Speichern
und Nahwärmenetzen, könnte auf der Basis der oben genannten spezifischen Systemausbeute von
250 kWh/m²,a insgesamt 10.000 MWh/a Nutzwärme bereitstellen. Bezogen auf den heutigen Heizwärmebedarf in Höhe von 50.000 MWh/a, wäre das ein Anteil von 20 %. Legt man bei diesem Vergleich jedoch den durch konsequente Wärmedämmung erreichbaren Heizwärmebedarf von 22.000
MWh/a zugrunde, so steigt der solare Anteil plötzlich auf 45 % an.
Die Wärmegestehungskosten, die mit solaren Nahwärmesystemen erzielt werden können, liegen heute aufgrund der Erfahrungen bei den Demonstrationsanlagen im Bereich zwischen 25 und 30 Pf/kWh.
Langfristig ist bedingt durch technische Entwicklung und höhere Stückzahlen, eine Abnahme auf unter
20 Pf/kWh zu erwarten.
Beide Beispiele, das Szenario für die Photovoltaik und die Solarthermie haben andererseits jedoch
deutlich gezeigt, welche fundamentale Rolle die effiziente und sparsame Energienutzung im Zusammenhang mit dem Einsatz erneuerbarer Energien spielen. Erst durch eine konsequente Einsparung
von Energie und damit deutlichen Minderung der Energienachfrage, können erneuerbare Energien in
Zukunft zu einer tragenden Säule unserer Energieversorgung werden.
Noch kurz ein Wort zur solaren Warmwasserbereitung. Geht man in einem Gedankenexperiment
davon aus, daß 60 % des gesamten Nutzwärmebedarfs für die Erwärmung des Brauchwassers solar
bereitgestellt werden, dann ist dafür eine Kollektorfläche von rund 7.500 m2 notwendig. Das sind nicht
einmal 10 % der für solare Nutzung geeigneten Dachflächen. Diese Zahl belegt deutlich, daß solare
Brauchwassererwärmung allein als Langfriststrategie nicht ausreicht. Ohne Zweifel ist sie jedoch momentan von großer Bedeutung, um den Markt für solarthermische Systeme und Komponenten zu
erschließen.
7.5
Die Möglichkeiten der Biomassenutzung
7.5.1 Systematik der Biomassenutzung
Die verschiedenen Formen der Biomassenutzung sind für sich betrachtet, schon ein sehr weites Feld.
So muß allein zwischen fünf verschiedenen Aufkommensbereichen unterschieden werden, innerhalb
derer wiederum eine ganze Reihe von Stoffen mit unterschiedlichen Techniken genutzt werden können.
Prof. Scheffer von der Außenstelle Witzenhausen der Gesamthochschule-Universität Kassel hat dafür
eine sehr übersichtliche Systematik präsentiert (Tabelle 7.5):
30
Energiekataster Winterbach
März 1999
Landwirtschaft
Forstwirtschaft
Landschaft
Kommunen
Industrie
Reststoffe:
Stroh
Durchforstungsholz
Aufwüchse von:
Aufwüchse von:
Holzabfälle
Restholz
Naturschutzflächen
Grünflächen
Holzplantagen
Gewässerrändern
Gülle
Straßenrändern
Energiepflanzen
Abfälle aus der
Laub
Lebensmittelverarbeitung
Sträucher
Bäume
Bioabfall
Tabelle 7.5:
Systematik des Biomasseaufkommens
Grundsätzlich muß unterschieden werden in Reststoffe, wie z.B. Stroh und Gülle aus der Landwirtschaft oder Durchforstungsholz aus dem Wald. Als zweite Kategorie sind zu nennen, alle Arten von
verwertbaren organischen Abfällen, wie z. B. der organische Hausmüll, Holzabfälle, etc., die ohne
eine energetische Nutzung der Entsorgung zugeführt werden müssen. Dazu kommt dann noch der
gezielte Anbau von Biomasse für die energetische Nutzung, wie z.B. Energiepflanzen oder Holzplantagen.
Da mit den aufgezählten Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse im allgemeinen, auch ganz verschiedene Problemfelder, wie z.B. Abfallwirtschaft oder Arten der Flächennutzung berührt werden, ist eine
Potentialermittlung ein sehr komplexes Thema. Auch für die Gemeinde Winterbach würde dies eine
eigene Untersuchung erfordern, da dies den Rahmen des Energiekatasters bei weitem gesprengt
hätte.
7.5.2 Restholzpotential aus dem Winterbacher Wald
Für den Teilbereich der Restholznutzung aus dem Wald wurden jedoch Zahlen mit Hilfe des Forstamtsleiters aus Winterbach ermittelt. Demgemäß können auf der Gemarkung Winterbach ca. 1.700
Festmeter Laubholz und 200 Festmeter Nadelholz jedes Jahr energetisch genutzt werden. Diese
Mengen entsprechen 1.190 t Laubholz und 90 t Nadelholz. Unter Berücksichtigung des Heizwertes
von Holz mit 4,3 kWh/kg, resultiert daraus ein Energiegehalt von 5.500 MWh.
Setzt man für die Nutzung einen mittleren Wirkungsgrad einschließlich der Verteilungsverluste von
80 % an, dann ergibt das ein Nutzwärmepotential von 4.400 MWh/a. Bezogen auf den heutigen Heizwärmebedarf, ließe sich damit ein Anteil von 8,8 % decken, bezogen auf den durch Wärmedämmung
reduzierten Bedarf, steigt der Anteil auf 20 %.
Holzabfälle aus Sägewerken, wie Hackschnitzel oder Rinde, sind in dieser Rechnung noch nicht berücksichtigt.
7.6
Die Bedeutung der Nahwärmeversorgung im zukünftigen Wärmemarkt
Die Nahwärme ist das Schlüsselelement für den über rein dezentrale Einzelanwendungen hinausgehenden Einsatz erneuerbarer Energien im Bereich der Wärmeversorgung. Ebenso kommt die KraftWärme-Kopplung – ein Thema, das im Rahmen des Energiekatasters Winterbach noch gar nicht diskutiert wurde – im Siedlungsbereich oder auch im industriell-kommunalen Verbund in vielen Fällen
ebenfalls nicht ohne ein Wärmeverteilungsnetz aus.
Obwohl Blockheizkraftwerke bereits in einem Leistungsbereich angeboten werden, mit dem die Wärmeversorgung einzelner Objekte mit einem Nutzwärmebedarf ab 100 MWh/a (entspricht 10.000 l
Heizöl pro Jahr) möglich ist, ist der Bau eines größeren Blockheizkraftwerkes in Kombination mit einem Nahwärmeverbund oftmals die günstigere Lösung. Große BHKW-Module sind spezifisch gesehen in der Anschaffung und bei den Wartungskosten bedeutend kostengünstiger und weisen dazu
noch eine höhere Stromkennziffer auf, d.h. bei gleicher Wärmeproduktion erzeugen sie mehr Strom,
was wiederum die Wirtschaftlichkeit erhöht. Außerdem ist der Aufwand für die Abgasreinigung bedeutend geringer.
Biomasse als gespeicherte Form der Sonnenenergie kann in vielfältiger Weise und mit sehr unterschiedlichen Leistungsgrößen in die Energieversorgung integriert werden. Ein bis heute immer noch
relativ häufig praktiziertes Beispiel ist am unteren Ende des Leistungsspektrums der Holz-Einzelofen.
Bei Techniken zur energetischen Nutzung von Biomasse ist es jedoch generell so, daß größere Leis31
Energiekataster Winterbach
März 1999
tungseinheiten erstens deutlich kostengünstiger sind, als kleine und zweitens z.B. beim Prozeß der
direkten Verbrennung, die Emissionen je nach Schadstoff zum Teil um Größenordnungen geringer
ausfallen. Die zuletzt genannten Vorteile können in einer Heizzentrale aus der ein Nahwärmenetz
gespeist wird, konsequent genutzt werden.
Thermische Solarenergienutzung, die wesentliche Anteile des Raumwärmebedarfs decken soll, erfordert die saisonale Speicherung der hauptsächlich im Sommer anfallenden Wärme. Aufgrund der technischen und ökonomischen Randbedingungen beim Bau solcher Speicher, können solche Systeme in
Wohnquartieren nur in Verbindung mit einem Nahwärmenetz richtig optimiert werden.
Ist ein Nahwärmenetz mit Heizzentrale bereits installiert, so ist es im Vergleich zur Gebäudeeinzelheizung sehr einfach, den Brennstoff oder die Technologie zu wechseln. Auf diese Art und Weise erhält
die Energieversorgung eine hohe Flexibilität und Zukunftsoffenheit. So kann eine Nahwärmeversorgung z.B. in Kombination mit einem erdgasbefeuerten Blockheizkraftwerk aufgebaut werden, was
auch unter ökonomischen Gesichtspunkten ein günstiger Einstieg ist. Der nachfolgende Wechsel auf
einen biogenen Treibstoff für die Kraft-Wärme-Kopplung oder auf ein reines Biomasse-Heizwerk fällt
dann bei schon bestehender Infrastruktur sehr leicht. Ebenso kann das bereits vorhandene Netz und
die Heizzentrale in eine solare Nahwärmeversorgung integriert werden.
32
Energiekataster Winterbach
März 1999
8
Ausblick
8.1
Aktionsmöglichkeiten des Fördervereins
Ein Thema, das in diesem Bericht bisher nur am Rande gestreift wurde, sind die vielfältigen Möglichkeiten, durch intelligente Technik, den Strombedarf zu reduzieren ohne den Umfang der damit verbundenen Energiedienstleistungen einzuschränken.
Man denke dabei nur an die unzähligen zu groß dimensionierten Umwälzpumpen in Heizungsanlagen,
an die Einsatzmöglichkeiten von Energiesparlampen in Haushalt und Gewerbe, an die mittlerweile
wahrscheinlich millionenfach vorhandenen stand-by-Schaltungen in HiFi-Anlagen, Videorecordern und
Fernsehgeräten, usw.
Insgesamt liegt das unter den heutigen Strompreisen wirtschaftliche Einsparpotential von elektrischer
Endenergie im Bereich von knapp 30 % des heutigen bundesweiten Strombedarfs. /Hennicke Seifried
1996/ geben dafür die folgende, nach Einsparkosten gegliederte Rangfolge der Einsparmaßnahmen
an. Die zugrundeliegenden Berechnungen wurden für das Versorgungsgebiet der Stadtwerke Hannover durchgeführt.















Alle Sektoren: TV, Audio, Bürogeräte
Kleinverbrauch, Industrie: Kühlen, Klima
Industrie: Kraft
Industrie: Licht
Haushalte: Kühlen, Gefrieren
Haushalte: Licht
Kleinverbrauch, Industrie: Lüftung, Ventilatoren
Industrie: Druckluft, Sonstiges
Kleinverbrauch: Licht
Kleinverbrauch, Haushalte: Kraft
Alle Sektoren: Raumwärme (Einsparung, Substitution)
Alle Sektoren: Warmwasser (Einsparung, Substitution)
Kleinverbrauch, Industrie: Prozeßwärme (Einsparung, Substitution)
Kleinverbrauch, Haushalte: Kochen (Einsparung, Substitution)
Haushalte: Waschen, Spülen (Einsparung, Substitution)
Man kann davon ausgehen, daß alle Einsparpotentiale der privaten Haushalte, sowie der mittleren
und kleinen Gewerbe- und Dienstleistungsbetriebe, auch in Winterbach anzutreffen sind. Das trifft
natürlich nicht für die großen Industrie- und Dienstleistungsbetriebe zu.
Um das Thema Stromeinsparung in Winterbach bekannt zu machen und die Realisierung voranzutreiben, wäre ein vom Förderverein Erneuerbare Energien vorbereiteter und durchgeführter Stromsparwettbewerb ein sehr interessanter und sinnvoller Ansatzpunkt. Mittlerweile gibt es auch schon Vorbilder dafür, wie die Aktivitäten in der Gemeinde Schönau im Südschwarzwald zeigen.
Der Förderverein könnte dabei auf den durch seine bisherige Arbeit angestoßenen Aktivitäten und
Strukturen in Winterbach aufbauen. Auf dieser Grundlage müßte es möglich sein, das Thema in der
Gemeinde relativ schnell bekanntzumachen. Außerdem ist das Thema rationelle Stromnutzung aus
strategischen Gründen, ein zweites wichtiges Standbein neben der solaren Stromerzeugung mit Photovoltaik, ganz im Sinne der schon mehrfach erwähnten engen Kopplung zwischen Minderung der
Energienachfrage und Einsatz von erneuerbaren Energiequellen.
8.2
Aktionsmöglichkeiten der politischen Gemeinde
Wichtige Akteure im Klimaschutz bzw. bei der Energiewende zu einer nachhaltigen Energieversorgung sind die Kommunen. An dieser Stelle ist nun nicht der Platz, um die mögliche Rolle der Kommunalverwaltung und der lokalen politischen Gremien in Winterbach ausführlich zu beschreiben. Trotz
sollen hier wenigstens ein paar Stichworte aufgezählt werden:

Bei der Ausweisung von Neubaugebieten, muß z.B. als erstes darauf geachtet werden, daß die
städtebauliche Planung auf die Beeinflussung des Energiebedarfs der zu errichtenden Häuser
durch Gebäudeorientierung, gegenseitige Verschattung und Verschattung durch Bäume Rücksicht
nimmt. Bei ungünstig gewählten Randbedingungen kann dies eine Bedarfserhöhung im Bereich
von 20 % und mehr ausmachen. Zudem ist es wichtig darauf zu achten, daß die Strukturen der
33
Energiekataster Winterbach
März 1999
Wärmeversorgung, die im Falle eines Neubaugebiets neu aufgebaut werden und dann für einige
Jahrzehnte festgeschrieben sind, zukunftsweisend sind und den Einsatz erneuerbarer Energien in
ausreichendem Maß berücksichtigen. Ein wichtiger Faktor ist dabei der Bau von Nahwärmenetzen.

Seit kurzem gibt es in Winterbach einen nebenamtlichen Energieberater, der von der Gemeinde
Winterbach bezahlt wird. Dieser Schritt ist auf jeden Fall zu begrüßen, wobei es sehr wichtig ist,
daß diese Institution auch langfristig Bestand hat und bei Bedarf entsprechend ausgebaut wird.

Mit ihren eigenen öffentlichen Einrichtungen hat die Gemeinde in gewisser Weise immer eine
Vorbildfunktion. Durch Maßnahmen zur Minderung des Energiebedarfs und durch den Einsatz zukunftsweisender Energietechniken, besteht für die Gemeinde Winterbach die Möglichkeit mit gutem Beispiel den Bürgern in Sachen Klimaschutz voranzugehen.

In Winterbach sollte auch geprüft werden, ob es Sinn macht, ein lokales Förderprogramm für Klimaschutzmaßnahmen aufzulegen. Dafür gibt es mittlerweile landauf, landab schon einige Beispiele, deren Erfahrungen sich man zunutze machen könnte.
8.3
Energievision 2050
Generell stellt sich die Frage, welche Art der Energieversorgung am besten zu einer nachhaltigen
Reduktion der Treibhausgasemissionen und damit zum Klimaschutz beitragen kann. Die Antwort darauf gibt - zunächst auf nationaler Ebene - ein solares Langfristszenario, welches einen Zeithorizont
bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts aufweist. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) in Stuttgart hat in Zusammenarbeit mit dem Frauenhofer Institut für Solare Energiesysteme in
Freiburg ein solches Szenario entwickelt /Langniß, Nitsch 1997/. Das Szenario umfaßt, im Unterschied zu den Untersuchungen für Winterbach, auch den Energieeinsatz im Verkehr.
Ziel eines Szenarios ist es, den unter bestimmten Voraussetzungen denkbaren Entwicklungspfad
eines Wirtschaftssektors anhand der wesentlichen Parameter in sich schlüssig zu beschreiben. Dazu
werden für verschiedene Stützjahre innerhalb des betrachteten Zeitraums Momentaufnahmen der
jeweiligen Situation dargestellt.
Jedes Szenario benötigt Grundannahmen über die gesamtwirtschaftliche Entwicklung. Im vorliegenden Fall sind das Eckdaten, wie das Wachstum des Bruttoinlandproduktes (BIP) um 81 % bis 2020,
ein Anstieg des Wohn- und Nutzflächenbedarfs um 15 % sowie die Zunahme der Zahl der PKW um
14 %. Die solare Energieversorgung des Langfristszenarios wird somit vor dem Hintergrund eines
moderaten gesamtwirtschaftlichen Wachstums entworfen.
Daß Energiesparen, oder anders ausgedrückt die Minderung der Energienachfrage, in Zukunft eine
immer bedeutendere Rolle spielen wird, ist bislang schon sehr weitgehend ins öffentliche Bewußtsein
vorgedrungen. Interessant ist es jedoch, die Größenordnung der Effizienzsteigerung zu betrachten,
die langfristig im Bereich des Möglichen liegt, geht man von unserer heutigen Struktur der Energienachfrage und der Bereitstellung von Energieträgern aus.
Die bereits vielfach untersuchten und dokumentierten Einsparpotentiale im Energiesektor Deutschlands (vgl. z.B. /Enquete 1995/) sind der Ausgangspunkt für die im solaren Langfristszenario angenommene Reduktion des Endenergiebedarfs um 42 %. Die größten Potentiale liegen dabei im Bereich
der Raumwärme und beim Verkehr, während der industrielle Prozeßwärmebereich absolut geringere
Einsparungen aufweist. Geringfügige Minderungen sind auch noch bei der stationären Kraftbereitstellung durch Elektrizität möglich. Die Entwicklung des Endenergiebedarfs innerhalb der verschiedenen
Nutzungsarten faßt Abbildung 8.1 zusammen. Die dafür gewählte Einheit ist Petajoule (PJ) Ein PJ
entspricht 0,278 TWh oder 278 Mio. kWh.
Die Minderung des Endenergieeinsatzes hat eine beträchtliche Auswirkung auf die Höhe der Treibhausgasemissionen, langfristig betrachtet ist dies jedoch nicht ausreichend. Ergänzend dazu bietet die
Integration erneuerbarer Energien, vielfältige Möglichkeiten.
34
Energiekataster Winterbach
März 1999
10. 000
1.260
8. 000
2.585
1.194
Kraf t,
stati o
Kraf t,
mo b i l
2.307
1.020
P ro z eß w ärm
1.500
W armw asse
1.150
1.823
4. 000
Rau mh ei z u
Endenrgie,[PJ/a]
1.951
6. 000
1.070
458
1.625
1.475
2.587
395
2. 000
1.988
365
345
1.560
1.310
0
1995
2010
2030
2050
Abbildung 8.1: Entwicklung des Endenergieverbrauchs und Aufteilung auf Nutzungsarten
Abbildung 8.2 dokumentiert das solare Langfristszenario aus dem Blickwinkel des Anteils regenerativer Energiequellen. Auf der senkrechten Achse ist in diesem Fall das Primäräquivalent aufgetragen,
d.h. das Substitutionspotential der erneuerbaren Energien bezüglich der heute eingesetzten Primärenergieträger.
1. 600
1. 400
1. 200
I mp o rt
PV
I mp o rt
SO
G eo t h ermi
Ko l l ekt o ren
Bi o masse
P h o t o vo l t a
W i n d en erg
W asserkraf
1. 000
800
Primärenrgieäquivalent[TWh/a)
600
400
200
0
1996
2010
2030
2050
Abbildung 8.2: Beitrag der erneuerbaren Energiequellen am Primärenergieverbrauch
Heute beträgt der Anteil unerschöpflicher Energieträger lediglich 1,9 % des Bedarfs an Primärenergie.
Den Hauptanteil hat dabei trotz großer Steigerungsraten bei der Windenergienutzung, die Wasserkraft. Die Entwicklung bis zum Jahr 2010 ist durch einen Anstieg auf 7 % gekennzeichnet. Zwanzig
Jahre später wächst der Anteil auf 26,5 %, der sich schließlich bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts nochmals verdoppelt. Der Beitrag der erneuerbaren Energien wächst bis zu diesem Zeitpunkt
auf 58 %.
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Energiekataster Winterbach
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Entscheidend für die weitere Entwicklung sind die Jahre bis 2010. In diesem Zeitraum muß der
Grundstein für die danach selbsttragenden Märkte der erneuerbaren Energien gelegt werden. Das
hochgerechnete Investitionsvolumen bis dahin - beginnend mit dem Basisjahr 1996 - beläuft sich auf
rund 67 Mrd. DM. Um das zu erreichen, sind zielgerichtete, wirksame Markteinführungsprogramme
notwendig, die durch eine allmähliche ökologisch motivierte Korrektur der Marktpreise für Energie
(Internalisierung externer Kosten) flankiert werden müssen.
Interessant ist auch der Blick auf die sich ändernde Struktur des Endenergieverbrauchs infolge der
bisher beschriebenen Entwicklungen. Abbildung 8.3 gibt darüber einen Überblick. Als Einheit sind hier
Etajoule (EJ) gewählt. Ein EJ entspricht 1.000 PJ oder 278 Mrd. kWh.
10
8
S tr om im por t aus R E G
W är m e, Tr eibstoffe aus R
S tr om
aus R E G
S tr om
aus K er nener gie
B r enn-, Tr eibstoffe,
S tr o
B r enn-, Tr eibstoffe, S tr om
B r ennstoffe, S tr om
aus K
Endenrgie,[EJ/a]
6
4
2
0
1995 2030
2010 2050
Abbildung 8.3: Struktur des Endenergieverbrauchs nach eingesetzten Primärenergiequellen
Die Bereitstellung von Brenn- und Treibstoffen sowie von Strom aus festen, flüssigen und gasförmigen
fossilen Energieträgern geht kontinuierlich und auch absolut stark zurück. Von heute 93 % sinkt ihr
Anteil auf 42 % im Jahr 2050. Aufgrund des dann um 42 % verringerten Endenergiebedarfs ist die
Reduktion der absoluten Mengen wesentlich stärker.
Deutlich wird auch, daß die erneuerbaren Energien sich bis Mitte des nächsten Jahrhunderts entsprechend des Langfristszenarios zunächst viel stärker im Wärmemarkt ausbreiten. Berücksichtigt ist
obendrein ein Stromimport aus einstrahlungsreichen Ländern auf der Basis regenerativer Energien.
Der derzeit 5 %-ige Anteil der Kernenergie geht nach 2010 auf null zurück.
Die beschriebene, drastische Veränderung der Primärenergiestruktur im Verlauf von etwas mehr als
50 Jahren ermöglicht eine deutliche Minderung der energiebedingten CO 2-Emissionen. Sie sinken von
derzeit 894 Mio. t/a auf 198 Mio. t/a bis 2050. Auf diese Weise ist die in verschiedenen Studien und
Untersuchungen genannte Zielmarke einer 80 %-igen Verringerung praktisch erreichbar. Die Reduktion um nahezu 700 Mio. t/a CO2 bis 2050 teilt sich folgendermaßen auf die Technologie- und Maßnahmenfelder auf:
Verschiebung der Energieträgerstruktur zu Erdgas:
38 Mio. t/a
Effizientere Energienutzung- und wandlung; Verringerung von Nutzenergie
über das Trendsparen hinaus:
290 Mio. t/a
Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung:
50 Mio. t/a
Ausbau regenerativer Energien:
319 Mio. t/a
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Zusammenfassung
Projekthintergrund
Das Energiekataster Winterbach wurde vom Förderverein Erneuerbare Energien Winterbach (FEEWi)
initiiert und dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) die wissenschaftliche
Begleitung übertragen. Die Finanzierung erfolgte mit Hilfe von Spendengeldern einiger Banken, Firmen und einer Privatperson. Die umfangreiche Datenerhebung, die zur Beschreibung der Energieversorgung und zur Bilanzierung der Treibhausgasemissionen notwendig war, führten die Mitglieder des
Fördervereins in ehrenamtlicher Arbeit selbst durch.
Gebäude und Energie
Zur energetische Analyse wurde der Winterbacher Gebäudebestand in 25 verschiedene Typen eingeteilt, die durch acht Baualtersklassen und durch vier Gebäudeklassen gekennzeichnet sind. Einfamilienhäuser kommen in jeder Baualtersklasse vor, während die Reihen- und die kleinen Mehrfamilienhäuser sieben mal vertreten sind. Große Mehrfamilienhäuser mit mehr als 10 Wohneinheiten wurden
in Winterbach in den Jahren 1969 bis 1994 (drei Baualtersklassen) gebaut.
Die energetische Beschreibung der 25 repräsentativen Gebäude erfolgt mit Hilfe des mittleren Heizwärmebedarfs. Dieser variiert z.B. bei den Einfamilienhäusern zwischen 44.000 und 15.000 kWh/a
(bzw. 4.400 und 1.500 Liter Heizöl), bezogen auf den beim Bau realisierten Urzustand. Die zweite
wichtige Kenngröße, die Energiekennzahl, die den auf die beheizte Wohnfläche bezogenen Heizwärmebedarf beschreibt, sinkt dementsprechend von 373 kWh/m 2,a auf 101 kWh/m2,a.
Durch die Zuordnung sämtlicher Winterbacher Wohngebäude zu den 25 Gebäudetypen, konnte der
gesamte Heizwärmebedarf ermittelt werden. Er beläuft sich für den Urzustand auf rund
55.000 MWh/a. Durch seither erfolgte, nachträgliche Wärmedämmaßnahmen, wurde dieser Wert bis
heute um ca. 10 % auf rund 50.000 MWh/a gesenkt.
Mit Hilfe der Daten des örtlichen Schornsteinfegers zur Verteilung der Heizungsanlagen und des
Energieträgereinsatzes, wurden die Mengen der zur Raumheizung eingesetzten Brennstoffe und
Energieträger berechnet. Den größten Anteil dafür hat das Erdgas mit ca. 35.000 MWh/a gefolgt vom
Heizöl mit 28.500 MWh/a (entspricht 2.850.000 Liter Heizöl). Weitere Energieträger sind Holz, Kohle,
Strom und Flüssiggas.
Zur Ermittlung des Energiebedarfs in Industrie, Gewerbe und Dienstleistungsbetrieben war eine Umfrage unter den Betrieben notwendig. Diese wurde vom Förderverein durchgeführt, knapp 50 % der
angeschriebenen Firmen antworteten. Auch in dieser Gruppe der Energieverbraucher dominiert das
Erdgas mit 20.000 MWh/a. An zweiter Stelle steht der Strombedarf mit 12.500 MWh/a und schließlich
Heizöl, von dem 6.500 MWh/a benötigt werden. Die Zahlen basieren auf dem Bedarf in allen Anwendungsbereichen, wie Produktion (Licht/Kraft, Prozeßwärme oder –kälte), Raumheizung oder Kühlung.
Aufgrund des unvollständigen Datenmaterials und der teilweise eingeschränkten Belastbarkeit, sind in
diesem Fall die Ergebnisse nicht so genau, wie bei den Wohngebäuden.
Gesamter Endenergiebedarf und Treibhausgasemissionen
Faßt man alle Verbrauchssektoren zusammen, auch den Energiebedarf der öffentlichen Gebäude,
beträgt der hochgerechnete Endenergieeinsatz in Winterbach rund 115.800 MWh/a. Die Aufteilung
auf die verschiedenen Energieträger und die Anwendungsbereiche zeigt folgende Tabelle.
Raumheizung Wohngebäude
Warmwasserbereitung
Industrie / Gewerbe / KV
Öffentliche Gebäude
Strom private Haushalte
Summe
Strom
Erdgas
Heizöl
Holz
Kohle
Flüssiggas
[MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a] [MWh/a]
[MWh/a]
893
31.167
25.764
1.159
1.159
206
267
3.618
3.627
12.500
15.000
5.500
1.398
1.352
425
11.743
26.801
51.137
35.316
1.159
1.159
206
Summe
[MWh/a]
60.348
7.512
33.000
3.175
11.743
115.778
Aufgrund des Vergleichs mit den von den Neckarwerken Stuttgart zur Verfügung gestellten Verbrauchswerten für Erdgas, mußte der Wert für Erdgas auf 48.500 MWh/a reduziert werden, wodurch
die Summe auf 113.000 MWh/a sinkt. Trotzdem ist Erdgas – mengenmäßig betrachtet – der dominan37
Energiekataster Winterbach
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te Energieträger in Winterbach (Anteil 43 %), gefolgt von Heizöl (31,2 %) und Strom (23,7 %). Die
übrigen, Holz, Kohle und Flüssiggas spielen nur eine untergeordnete Rolle.
Aus dieser Bedarfsstruktur resultieren CO2-Emissionen in Höhe von 40.000 Tonnen pro Jahr. Aufgrund der hohen spezifischen Emissionsfaktoren entsprechend des bundesdeutschen Kraftwerksmix,
beträgt der Anteil des Stromes in diesem Fall 44 %. Erdgas und Heizöl liegen nahezu gleichauf bei
28 % und 27 %. Bezogen auf die Einwohnerzahl Winterbachs, betragen die spezifischen CO 2Emissionen 5,2 /a.
Werden die zusätzlichen Treibhausgas Methan und Lachgas unter Berücksichtigung ihres deutlich
höheren Treibhauspotentials in sogenannte CO 2-Äquivalente umgerechnet und den CO2-Emissionen
zugeschlagen, dann steigt der Gesamtausstoß auf 45.000 t/a oder 5,9 Tonnen pro Jahr und Einwohner.
Ausgesuchte Minderungspotentiale
Wärmedämmung
Das technische Potential zur Reduktion des Wärmebedarfs der Wohngebäude ist sehr groß. Bei Umsetzung aller Maßnahmen kann der Heizwärmebedarf von heute 50.000 MWh/a auf rund
22.000 MWh/a gemindert werden. Dazu ist es notwendig, folgende Dämmstärken mit Materialien der
WLG 40 zu realisieren: Außenwand 12 cm, Kellerdecke bzw. Boden gegen Erdreich 6 cm, Flachdach
6 cm, Schrägdach 18 cm, Oberste Geschoßdecke 10 cm. Zudem werden Fenster mit Wärmeschutzverglasung und k-Wert gleich 1,3 benötigt. Die CO 2-Emissionen gehen dadurch um 7.800 t oder
19,5 % zurück.
Die Kosten für den eingesparten Brennstoff betragen in diesem Fall zwischen 5,1 und 5,8 Pf/kWh, je
nach Art des Gebäudes. Die Maßnahmen liegen somit an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit oder
etwas darunter.
Durch die energetische Sanierung des gesamten Winterbacher Wohngebäudebestands können bis
zum Jahr 2030 Investitionen in Höhe von 93 Mio. DM angestoßen werden. 32 Mio. DM davon sind
den Wärmedämmaßnahmen zuzurechnen, der Rest sind Sowieso-Kosten für die Instandhaltung und
Erneuerung.
Heizkesselerneuerung
Der Austausch alter Heizkessel gegen neue, ermöglicht es in einer Zwischenvariante den CO2Ausstoß um 4,2 % zu mindern, wenn die Anteile der Brennstoffe Heizöl und Erdgas gleich bleiben.
Das dafür benötigte Investitionsvolumen ist rund 21,5 Mio. DM, gestreckt auf 15 Jahre. Unterstellt
man in einer Maximalvariante, daß in allen Winterbacher Wohngebäuden Erdgas-Brennwertkessel
eingebaut werden, so ist eine Reduktion von 8,6 % möglich.
Solarenergienutzung
In Winterbach stehen rund 80.000 m2 Dachfläche zur Verfügung, die für solare Nutzung geeignet sind.
Unterstellt man, daß 50 % für Photovoltaik und 50 % für thermische Kollektoren genutzt werden, können einerseits ca. 5.000 MWh Strom und andererseits 10.000 MWh Wärme bereitgestellt werden.
Bezogen auf den heutigen Strombedarf, wäre der mögliche PV-Anteil 18,7 %, bei reduziertem Strombedarf um 30 % infolge Einsparung, könnte dieser auf 26,7 % steigen.
Durch solarthermische Energienutzung ist es möglich, 20 % des heutigen Wärmebedarfs zu decken.
Wärmedämmung kann diesen Anteil jedoch beträchtlich erhöhen. Wird das gesamte Potential ausgeschöpft, steigt er auf 45 %. Zur Ausnutzung dieses Potentials sind solare Nahwärmesysteme mit saisonalen Speichern notwendig.
Restholznutzung
Im Winterbacher Wald stehen 1.700 Festmeter Laubholz und 200 Festmeter Nadelholz für die energetische Nutzung zur Verfügung. Durch direkte Verbrennung in Holzhackschnitzelkesseln können damit
4.400 MWh Nutzwärme bereitgestellt werden. Das sind 8,8 % bezogen auf den heutigen Wärmebedarf der Wohngebäude und 20 % nach erfolgter Wärmedämmung.
Ausblick
Eine vielversprechende, konkrete Aktion, die auf den bisherigen Aktivitäten aufbaut, ist die Organisation eines Stromsparwettbewerbs in Winterbach durch den Förderverein Erneuerbare Energien. Auch
die Gemeinde Winterbach hat einige Möglichkeiten in Sachen Klimaschutz aktiv zu werden, so bei der
Ausweisung von Neubaugebieten, der Förderung der Energieberatung und durch beispielhafte Maßnahmen an öffentlichen Gebäuden. Ein weitere Möglichkeit wäre ein Förderprogramm Klimaschutz.
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Literatur
/BMWi 97-98/
Bundesministerium für Wirtschaft BMWi: „Energiedaten ‘97/’98 – Nationale und internationale Entwicklung“; kostenlose Druckschrift im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit des Bundesministeriums für Wirtschaft.
/Enquete 1995/
Deutscher Bundestag (Hrsg.): „Mehr Zukunft für die Erde“ Schlußbericht der Enquete-Kommission
„Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“; Economica-Verlag, Bonn 1995
/ExWoSt 1998/
H. Böhnisch, M. Nast, A. Stuible et. al.: „Schadstoffminderung im Städtebau – Modellvorhaben dörfliche Bebauung Wiernsheim; Örtliche und regionale Energieversorgungskonzepte, Band 36; Hrsg.:
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung; Bonn 1998
/GEMIS 1997/
U. Fritsche et. al.: „Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme, GEMIS Version 3.0“ Ein Computer-Instrument zur Umwelt- und Kostenanalyse von Energie-, Transport- und Stoffsystemen im Auftrag
des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie, Jugend, Familie und Gesundheit; Darmstadt/Freiburg/Berlin 1997
/Heidelberg 1992/
M. Schmidt et. al.: „Handlungsorientiertes kommunales Konzept zur Reduktion von klimarelevanten
Spurengasen für die Stadt Heidelberg – Endbericht“; Institut für Energie- und Umweltforschung, Heidelberg (ifeu); Heidelberg Juli 1992
/Hennicke, Seifried 1996/
P. Hennicke, D. Seifried: „Das Einsparkraftwerk – eingesparte Energie neu nutzen“ Birkhäuser-Verlag
Berlin Basel Boston, 1996
/Langniß, Nitsch 1997/
O. Langniß, J. Luther, J. Nitsch, O. Wiemken: „Strategien für eine nachhaltige Energieversorgung –
Ein solares Langfristszenario für Deutschland“; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
(DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abt. Systemanalyse und Technikbewertung; Frauenhofer Institut für solare Energiesysteme; Freiburg Stuttgart Oktober 1997
/Nast 1998/
M. Nast, H. Böhnisch: „Die kurz- und langfristige Bedeutung von erneuerbaren Energien und Nahwärme in einer Landgemeinde“; 11. Internationales Sonnenforum, Köln Juli 1998
/Pforzheim 1992/
H. Hertle, O. Hildenbrandt et. al.: „Energiekonzept für die Stadt Pforzheim – Endbericht“ ARGE ebök/ifeu, Ingenieurbüro für Energieberatung, Haustechnik und ökologische Konzepte, Institut für Energie- und Umweltforschung; Heidelberg / Tübingen, April 1992
/Waiblingen 1998/
H. Böhnisch, H. Seul: „Klimaschutzgutachten Stadt Waiblingen, Untersuchung im Auftrag der Stadt
Waiblingen; Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Württemberg; Waiblingen / Stuttgart Juli 1998
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Anhang
Inhaltsverzeichnis Anhang
1. Gebäudetypologie Winterbach (bis 1968)
2. Gebäudetypologie Winterbach (1969 bis heute)
3. Struktur des Heizwärmebedarfs im Gebiet 1, nördlich der Rems
4. Struktur des Heizwärmebedarfs im Gebiet 2, Mühlstraße / Schorndorferstraße
5. Struktur des Heizwärmebedarfs im Gebiet 3, Remsstraße / Holzstraße
6. Struktur des Heizwärmebedarfs im Gebiet 4, Eisenbahnstraße / Engelbergerstraße
7. Struktur des Heizwärmebedarfs im Gebiet 5, Lerchenstraße / Bussardstraße
8. Struktur des Heizwärmebedarfs im Gebiet 6, Ortsteile Engelberg und Manolzweiler
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