Einfluss von unterschiedlichen gesetzlichen Rahmenbedingungen auf die Energieversorgung von Wohngebäuden

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der techno-ökonomischen Analyse von dezentralen Energieversorgungssystemen einzelner Gebäude bei wachsendem Anteil Erneuerbarer Energien im nationalen Energiemix. Zu den in den Gebäudeversorgungen untersuchten Versorgungskomponenten gehören KWK-Anlagen, Wärmepumpen, Gasthermen, Photovoltaikanlagen, solarthermische Anlagen, Heizstäbe sowie Wärme- und Batteriespeicher. Für die Untersuchungen zur Einsatzoptimierung der Versorgungskomponenten unter Berücksichtigung variabler Stromtarife wird ein gemischt-ganzzahliges lineares Optimierungsmodell herangezogen. Die variablen Stromtarife werden nach Prinzip der „Merit Order“ unter Berücksichtigung von Prognosen und Szenarien des BMWi sowie verschiedener Konzepte für die Besteuerung der Energieträger kalkuliert. Es wird in der Arbeit untersucht, wie sich eine optimierte Hausenergieversorgung bei derzeitigen und veränderten gesetzlichen Rahmenbedingungen sowie unterschiedlichen Steuerbe- und -entlastungen darstellt. Für die Untersuchungen werden drei unterschiedliche Gebäudetypen (unsaniertes Gebäude/Altbau, modernisiertes Gebäude sowie ein Niedrigenergiehaus/Neubau) ausgewählt und die Versorgungskonzepte zu drei vordefinierten Zeitpunkten analysiert und gegenübergestellt. Als Referenzjahr wird das Jahr 2015 festgelegt. Zusätzlich wird das Jahr 2030 als „Zwischenstand“ gewählt, da zu diesem Zeitpunkt bereits eine deutliche Veränderung im Energiesektor erfolgt sein sollte. Als spätere Referenz wird das Jahr 2050 festgelegt.
Die Ergebnisse zeigen, dass bei wirtschaftlicher Betrachtung und der derzeitig gültigen Regulierung Gasheizungen in allen Gebäudetypen dominieren und erst im Jahr 2030 von den Wärmepumpen abgelöst werden. Diese Ergebnisse sind nicht immer gesetzeskonform, da der Gesetzgeber in den neu zu errichtenden Wohngebäuden Nutzung Erneuerbarer Energien fordert. Solarthermische Anlagen verteuern in allen betrachteten Jahren die Hausenergieversorgung und sind nicht in der Lage mit einem System aus Photovoltaikanlage und elektrischen Heizstab zu konkurrieren. Die durch die Optimierung vorgeschlagene Leistung der Photovoltaikanlagen ist bei allen Gebäudetypen vergleichbar. Sie trägt zusammen mit den Batteriespeichern zu einer Kostenreduzierung der Energieversorgung bei. Beim Einsatz einer Wärmepumpe steigt die Kapazität des Wärmespeichers. Dennoch könnten saisonale Wärmespeicher in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage oder solarthermische Anlage in einem Niedrigenergiehaus keinen wirtschaftlichen Einsatz in Referenzszenario finden.
Im weiteren Verlauf der Arbeit werden unterschiedliche Steuer- und Abgabenkonzepte ausgearbeitet und deren Einfluss auf die optimierte Energieversorgung von Wohngebäuden untersucht und diskutiert. In Bezug auf die Dekarbonisierung der Hausversorgung und den Einsatz erneuerbarer Energien und Energiespeicher liefern diejenigen Szenarien die besten Ergebnisse, bei denen die Angleichung der Abgaben bzw. Aufhebung der stark ungleichen Belastungen von Strom und Erdgas erfolgt. In diesem Fall geht die Attraktivität der Verbrennung fossiler Energieträger zugunsten von strombasierten Heizungen in allen Bertachtungszeiträumen verloren. Liegen die Strom- und Gaspreise auf einem zu tiefen Niveau, kommt die wenig effiziente Direktheizung und nicht die effizientere Wärmepumpentechnik zum Einsatz. Somit ist eine gewisse Höhe der Energiepreise für die Durchsetzung hoher Effizienz von großer Bedeutung.
Abschließend werden Empfehlungen zur Weiterentwicklung des Steuer- und Abgabensystems im Energiebereich ausgesprochen.