Wärmewende bei Gebäuden – Was sind die Herausforderungen?

Die Wärmewende bei Gebäuden soll den Gebäudesektor zur Klimaneutralität führen. Wir zeigen Ihnen, welche Herausforderungen es dabei gibt. Im Gebäudesektor haben sich die Treibhausgasemissionen von 1990 bis 2020 von 210 Mio. t Kohlendioxidäquivalent (CO2-e) auf 120 Mio. t verringert – ein Minus von deutlich über 40 Prozent. Die wichtigsten Treiber für diese Wärmewende / Energiewende waren dabei die Umstellung auf Brennstoffe, die weniger Kohlendioxid freisetzen, also z.B. die Umstellung von Kohle und Heizöl auf Gas, sowie die Gebäudeisolierung. Nach dem Klimaschutzgesetz der Bundesregierung sollen die Emissionen aus Gebäuden bis 2030 auf 67 Mio. t sinken. Bis 2045 muss dann auch der Gebäudesektor klimaneutral sein, wenn Deutschland sein Ziel der Klimaneutralität bis 2045 erreichen will.

Ein Blick in die Entwicklungen der Vergangenheit

Eine Verringerung der Treibhausgasemissionen um deutlich mehr als 40 Prozent scheint auf den ersten Blick beeindruckend. Jedoch ist der Gebäudesektor der einzige Bereich, der die im Klimaschutzgesetz festgesetzte Jahresemissionsmenge (für 2020: 118 Mio. t. CO2-e) überschritten hat. Da andere Sektoren ihre Ziele im Jahr 2020 „übererfüllt“ haben, hat Deutschland insgesamt sein Ziel, die Emissionen gegenüber 1990 um 40 Prozent zu senken, mit einem Rückgang von 40,8 Prozent erreicht. Das ist aber auf den Konjunktureinbruch infolge der Corona- Krise zurückzuführen. Dieser mag auch zum „Scheitern“ im Gebäudesektor beigetragen haben. Im Bereich Gewerbe, Handel und Dienstleistungen ist der Brennstoffverbrauch, der wesentlich zu den Treibhausgasemissionen des Sektors beiträgt, zwar um 13,5 Prozent zurückgegangen. In den Haushalten ist er aber leicht angestiegen – möglicherweise eine Auswirkung von Homeoffice und Homeschooling.

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Herausforderungen der Zukunft für den Gebäudesektor

Um das Ziel eines klimaneutralen Deutschlands bis zum Jahr 2045 zu erreichen, muss auch der Gebäudebestand bis dahin klimaneutral sein. Das bedeutet, dass Gebäude bis dahin nur noch einen sehr geringen Energiebedarf aufweisen sollen. Der verbleibende Energiebedarf soll überwiegend durch erneuerbare Energien und nachhaltige Energieträger gedeckt werden. Der Ausbau in diesen Bereichen muss also stark zunehmen, um das Klima zu schützen.

Der Blick auf die Darstellung der bisherigen Entwicklung und den künftigen Anforderungen bei der Wärmewende zeigt jedoch, dass künftig größere Anstrengungen als in der Vergangenheit unternommen werden müssen. Die ersten Maßnahmen sind in der Regel die leichtesten und wirtschaftlich lohnendsten, und schon ein gleichbleibender Fortschritt würde daher verstärkte Anstrengungen erfordern. Wie verschiedene Untersuchungen (Prognos et al. (2020): Energiewirtschaftliche Projektionen und Folgeabschätzungen 2030/2050; Öko-Institut et al. (2020): Treibhausgasminderungswirkung des Klimaschutzprogramms 2030) zeigten, würden jedenfalls die bisher beschlossenen Maßnahmen und Programme nicht ausreichen, das Zwischenziel für das Jahr 2030 (max. 67 Mio. t CO2-e-Emissionen aus dem Gebäudesektor) zu erreichen.

Welche Ansatzpunkte für Maßnahmen bei der Wärmewende gibt es?

Zentrale Ansatzpunkte für die Wärmewende bei Bauten ist eine Umstellung der Wärmeversorgung und eine Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäudehüllen und technischen Anlagen, insb. Elektrogeräten. Energieeffizienz der Gebäudehülle und Umstellung der Energieversorgung auf nachhaltige Energieträger sind dabei nicht unabhängig voneinander. So kann eine Wärmepumpe – die mit erneuerbarem Strom angetrieben werden kann und damit ein Ansatzpunkt für eine Wärmeversorgung frei von fossilen Brennstoffen ist – ihre Vorteile nur in gut isolierten Gebäuden ausspielen. Einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch des Gebäudesektors hat auch die beheizte Wohn- und Gewerbefläche, die sich aber schwer vorhersehen lässt. Zwar wird davon ausgegangen, dass sowohl die Bevölkerung als auch die Erwerbsbevölkerung in Deutschland (die Wohnbevölkerung ab dem Jahr 2025) kontinuierlich abnehmen, aber der Einfluss auf die Wohnfläche ist aufgrund steigender Pro-Kopf-Wohnfläche unklar. Vermutlich steigt die zu beheizende Gesamtwohnfläche weiter an, während die beheizte Gewerbefläche zurückgehen dürfte.

Natürlich könnten gesellschaftliche Veränderungen – man denke an die politischen Forderungen nach einem Verzicht auf Neubauten von Einfamilienhäusern aus Gründen des Flächenverbrauchs – diese Entwicklungen bei der Wärmewende noch ändern. Auch der Klimawandel hat Auswirkungen auf den Energieverbrauch des Gebäudesektors. So dürfte der Heizenergiebedarf infolge der zunehmenden Temperaturen zurückgehen, dafür nimmt der Klimatisierungsbedarf bis 2050 zu. Da sowohl die Hülle der Gebäude als auch die Haustechnik sehr langlebig sind, muss dieses heute schon berücksichtigt werden.

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Die Effizienz der Gebäudehülle

Wärme in Bauwerken kommt aus drei Quellen: Aus der Heizung, aus Sonnenwärme, die über Fenster und die Gebäudehülle ins Gebäude gelangt, und aus der „Abwärme“ von Bewohnern, Geräten und Beleuchtung („interne Wärmegewinne“). Wenn die Außentemperatur geringer ist als die Innentemperatur, geht Wärme durch Wärmeleitung verloren. Das passiert über die Gebäudehülle, also das Dach, die Außenwände oder die oberste Geschossdecke bei ungeheiztem Dachraum, die Kellerdecke bei ungeheiztem Keller, den Kellerboden und Kelleraußenwände sowie Fenster/Türen. Weitere Wärmeverluste entstehen durch die Lüftung, durch Heizungsverluste (Abgas- und Strahlungsverluste) sowie durch den Warmwasserverbrauch. Im Mittel der Bestandsbauten sind die Verluste durch Wärmeleitung die größten. Sie machen rund 60 Prozent der gesamten Wärmeverluste aus, gefolgt von den Lüftungsverlusten. Aus Sicht der Energieeffizienz und für die Wärmewende sind daher Baustoffe und Fenster/Türen mit möglichst geringer Wärmeleitung vorteilhaft.

Der U-Wert für einen besseren Energiebedarf der Gebäude

Die thermische Qualität von Bauteilen wird mit dem „U-Wert“ (Wärmedurchgangskoeffizient) angegeben. Dieser bezeichnet den Wärmestrom (in Watt) pro Quadratmeter Fläche bei einem Grad Temperaturdifferenz. Bevor der Gesetzgeber Regelungen mit Mindestanforderungen erlassen hat, hatte eine typische Außenwand eines Wohngebäudes einen U-Wert von 1 bis 2. Heute beträgt er nach Gebäudeenergiegesetz (GEG) bei einem Neubau 0,24. Das heißt: bei 20 °C Innentemperatur und 0 °C Außentemperatur gingen früher pro m² Außenwand 20 bis 40 Watt Energie verloren, heute sind es bei Neubauten weniger als 5 Watt. Dadurch sinkt nicht nur der Bedarf von Energien während der Heizperiode, sondern diese wird auch kürzer, da bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen innen und außen das Heizen noch nicht notwendig ist. Die abgeleitete Wärme kann länger durch Sonnenwärme und interne Wärmegewinne ausgeglichen werden. Gut gedämmte Außenwände bedeuten auch, dass im Sommer weniger Wärme durch die Wände von außen nach innen gelangt.

Wärmewende durch energetische Sanierung

Auch wenn es beim GEG Vollzugsdefizite gibt und die technischen Möglichkeiten noch weitaus geringere Energieverbräuche ermöglichen als das GEG vorschreibt, so betragen die Verluste durch Wärmeleitung bei einem „KfW-40-Effizienzhaus“ (ein Effizienzhausstandard, der für die entsprechende Förderung durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau, KfW, eingehalten werden muss) nur 55 Prozent der nach GEG zulässigen Verluste . So sind aus Sicht der Wärmewende / Energiewende vor allem die Bestandsbauten das Problem. Bis 2050 machen Neubauten nach heutigem Standard geschätzt nur rund 16 Prozent der beheizten Wohnfläche aus, bei beheizter gewerblicher Nutzfläche ca. 35 Prozent. Zum Erreichen der Klimaziele ist auch bei den restlichen 84 Prozent ein Rückgang des Wärmeverbrauchs erforderlich, also eine energetische Sanierung.

Welche Hindernisse gibt es bei der energetischen Gebäudesanierung?

Bei der energetischen Gebäudesanierung gibt es einige systematische Hindernisse. So sind mehr als die Hälfte aller Wohnungen in Deutschland Mietwohnungen. Hier muss zunächst der Vermieter die energetische Sanierung bezahlen, von Energieeinsparungen profitiert aber der Mieter. Zwar kann der Vermieter die Kosten auf die Miete umlegen, aber die Kostenteilung zwischen Vermietern und Mietern ist umstritten. Mieterverbände halten den Anteil der Mieter für zu hoch. Umgekehrt belastet die CO2-Abgabe auf fossile Brennstoffe die Mieter und schafft daher keinen Anreiz für Vermieter für eine energetische Sanierung. Deshalb war auch hier die Kostenteilung politisch umstritten. Von den über 15 Millionen Wohnungseigentümern sind zudem 36 Prozent über 65 Jahre alt. Für diese sind Investitionen, die sich selbst mit öffentlicher Unterstützung nur langfristig rechnen, oft nicht sonderlich interessant. U.a. aus diesen Gründen beträgt die Sanierungsquote von Bestandsgebäuden nur rund 1 Prozent im Jahr. Bei gleichbleibendem Tempo hätten wir 2045 immer noch über 50 Prozent unsanierten Gebäudebestand.

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Welche Wärmeversorgung für eine erfolgreiche Wärmewende?

Heute heizen die Menschen in den meisten Wohngebäude mit Erdgas, an zweiter Stelle kommt nach wie vor die Ölheizung (siehe Abb.). Mit dem Gebäudeenergiegesetz zur Wärmewende wurde bereits der Einbau neuer Ölheizungen ab 2026 weitgehend verboten, aber nach wie vor werden etwa ein Drittel aller Neubauten mit Gas beheizt. Aufgrund der langen Lebensdauer von Gasheizungen wird gefordert, auch deren Einbau künftig zu verbieten, um ihren Einsatz nicht vor Ende ihrer technischen Lebensdauer beenden zu müssen. Heute liegen sie noch knapp vor den Elektro-Wärmepumpen, die von der Pflicht zur Primärenergieeinsparung in der Energieeinsparverordnung (EnEV) und GEG profitiert haben. Sie spielen vor allem außerhalb der Städte bei der Wärmeversorgung der Zukunft eine große Rolle. Der benötigte Strom lässt sich mit der eigenen Solaranlage erzeugen oder als Ökostrom aus dem Netz beziehen.

Die für die Wärmewende / Energiewende besonders effizienten Erdwärmepumpen entziehen die Wärme dem Boden, ihre Installation erfordert aber Platz für eine Erdbohrung (die zudem genehmigungspflichtig ist) oder das Verlegen von Erdwärmekollektoren. Daher kommen sie in dicht bebauten Städten eher selten in Frage. Luftwärmepumpen entziehen die Wärme dagegen der Umgebungsluft. Das ist – insbesondere bei sehr niedrigen Außentemperaturen – etwas weniger wirksam. Sie ersparen aber die bei Erdwärme erforderlichen Erdarbeiten und sind daher oftmals wirtschaftlicher. Beide Arten von Wärmepumpen arbeiten aber nur in Verbindung mit einer Flächenheizung mit niedriger Vorlauftemperatur (z.B. Fußbodenheizung) und guter Wärmedämmung effizient. Deshalb sind diese Wärmepumpen keine Alternativen zur Wärmeversorgung von ungedämmten Bestandsbauten, um deren Wärmebedarf zu decken.

Wärmewende - Die Verteilung der Energieträger zur Raumheizung in deutschen Haushalten

Wie sieht die Zukunft der Wärmewende aus?

Auf dem EU- und weltweiten Wärmemarkt gibt es sehr viele Strategien, um eine erfolgreiche Energiewende zu ermöglichen. In dicht besiedelten Städten spielt z.B. zukünftig – an den Neubauten schon erkennbar – Fernwärme eine wichtigere Rolle für die Wärmewende. Hier geht aber noch viel mehr: In Dänemark etwa sind zwei Drittel aller Haushalte an ein Fernwärmenetz angeschlossen, in der Hauptstadt Kopenhagen gar 98 Prozent. Das liegt an einer konsequenten Energiepolitik nach den Ölkrisen von 1973 und 1979 – eine Chance, die Deutschland leider verpasst hat. In Dänemark wurden Wärmepläne erstellt, anhand derer Wärmenetze auf- und ausgebaut wurden. Wärme wird hauptsächlich durch erneuerbare Energien erzeugt. Die wesentlichen erneuerbaren Energieträger sind dabei Biomasse und Solarthermie. Die Stromerzeugung muss wenn möglich mit Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen. Auch wurden emissionsarme und -freie Alternativen für die Gebiete geplant, in denen Fernwärme nicht die beste Lösung zur Wärmeerzeugung war. Ursprüngliches Ziel war es, die dänische Wärmeversorgung unabhängig von Öl zu machen. Heute liegt der Fokus auf ihrem Beitrag zu den Klimazielen.

In Deutschland ist hier Baden-Württemberg der erste Nachzügler und damit eine Vorreiterin Sachen Wärmewende. Mit dem Klimaschutzgesetz 2020 wurden Kommunen ab 20.000 Einwohnern verpflichtet, eine kommunale Wärmeplanung umzusetzen. Andere Kommunen können dieses tun und erhalten dafür Fördermittel. Aufwändig ist vor allem das Verlegen von Fernwärmeleitungen, wo es sie noch nicht gibt, und die Sicherstellung klimaneutraler Fernwärme. In Dänemark stammt bereits zwei Drittel der Wärme für das Fernwärmenetz aus erneuerbaren Energien.

Auf dem deutschen Wärmemarkt bestehen Potenziale zur Wärmewende vor allem beim Ausbau in der Solarthermie, die bisher vor allem dezentral zur Warmwassererzeugung genutzt wird, in der tiefen Geothermie, die allerdings geografisch ungleich verteilt ein vielfaches Potenzial des Fernwärmebedarfs bietet, und in der Biomasse. Auch an der Nutzung von Großwärmepumpen für Wärmenetze aus Fernwärme wird gearbeitet.