Mit ihrem ambitionierten Energiekonzept möchte die Bundesregierung beim Ausbau der Erneuerbaren Energien, bei der Steigerung der Energieeffizienz sowie bei der Minderung der Treibhausgasemissionen nicht nur in Europa, sondern auch international eine Vorreiterrolle übernehmen. Eine Schlüsselfigur spielt dabei der Gebäudesektor, auf den etwa 41 Prozent des gesamten Energieverbrauchs entfallen. Hiervon werden alleine 90 Prozent für Raumwärme und Warmwasserbereitung verwendet. Besondere Einsparpotentiale in diesem Bereich bietet der Baubestand. Etwa 87 Prozent der installierten Heizungsanlagen in Europa – das sind ca. 122 Millionen Geräte – arbeiten nicht effizient genug und nutzen keine Erneuerbaren Energien. Alleine in Deutschland beträgt das Durchschnittsalter vorhandener Wärmeerzeuger rund 24 Jahre. Die daraus resultierende Schlussfolgerung dürfte unbestritten sein: Ohne eine Anlagenmodernisierung in den Heizungskellern lassen sich die formulierten Zielsetzungen kaum realisieren.

Der Wärmebedarf in Deutschland wird gegenwärtig sowohl im Bestand als auch im Neubau zu rund 50 Prozent durch den Energieträger Gas gedeckt – Tendenz steigend, auch wenn gleichzeitig ein Rückgang des Energieverbrauchs zu erwarten ist. Damit bleibt Gas auch in Zukunft neben Erneuerbaren Energien der wichtigste Energieträger. Das ist nicht weiter verwunderlich: Erdgas verfügt über eine optimal ausgebaute Infrastruktur, weist eine deutlich höhere Preisstabilität als etwa Strom auf und konnte in den vergangenen Jahren ein hervorragendes Image bei den Nutzern aufbauen (Bild 01). Dank seiner fast vollständigen Verbrennung ist Erdgas zudem ein sehr sauberer Energieträger. Neue Technologien und die Einspeisung von Bio-Erdgas ermöglichen eine zunehmend „grüne“ Gasversorgung. Des Weiteren zwingen knapper werdende Ressourcen und eine immer größere Abhängigkeit von Rohstoffimporten in Verbindung mit weiter steigenden Rohstoffkosten und dem Klimawandel die europäischen Politiker dazu, nachhaltig in die energetische Unabhängigkeit Europas zu investieren. Auch hier stehen insbesondere das europäische Stromnetz sowie die Gasnetzinfrastruktur im Fokus. Dabei hat das Gasnetz eine entscheidende Rolle als Energiespeicher und wird durch Gewinnung von synthetischem Erdgas mit kurzfristig überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu einer tragenden Säule des zukünftigen Energiesystems.

MARKTENTWICKLUNG GASBETRIEBENER WÄRMEERZEUGER

Entsprechend positiv entwickelte sich in den vergangenen Jahren auch der Absatzmarkt bei den gasbetriebenen Wärmeerzeugern. Hier ist der Anteil insbesondere der Gas-Brennwertgeräte kontinuierlich gestiegen. Dabei wird die bewährte Heizwerttechnik durch moderne Brennwerttechnik langsam ersetzt (Bild 02). Die gleichzeitige Stagnation der jährlichen Kesseltauschquote – diese hat sich bei etwa 3 Prozent pro Jahr stabilisiert – legt überdies die Vermutung nahe, dass der veraltete, ineffiziente Kesselbestand nicht aus energetischen Gründen modernisiert, sondern erst im Zuge größerer Reparaturen ersetzt wird. Eine ähnliche Stagnation gibt es hinsichtlich des Einsatzes Erneuerbarer Energien in Kombination mit Wärmeerzeugern – dieser Anteil hat sich seit 2009 auf einem relativ geringen Niveau von nur ca. 25 Prozent eingependelt.

Die skizzierte Marktentwicklung verdeutlicht, dass die Endkunden hinsichtlich eines vorzeitigen Wechsels hin zu modernen und hocheffizienten Wärmeerzeugern noch sehr zögerlich reagieren und die vorhandenen politischen Anreize – etwa durch Förderung – trotz der klar formulierten Klimaschutzziele kaum greifen. Hierbei wird offensichtlich eines außer Acht gelassen – Investoren und Immobilieneigentümer haben ein berechtigtes Interesse, den finanziellen Aufwand einer Sanierung in einem nachvollziehbaren Verhältnis zur Reduzierung der energetischen Kosten wie auch der Wertsteigerung der Immobilie zu halten. Die klare Forderung dabei: Die Energiewende muss bezahlbar bleiben und gleichzeitig Mehrwert bieten. Vor diesem Hintergrund bietet etwa die bereits politisch diskutierte, jedoch zuletzt leider im Vermittlungsausschuss gescheiterte Möglichkeit der steuerlichen Abschreibung für Heiztechnik einen überaus attraktiven Anreiz für eine Anlagenmodernisierung.

Der Markt stellt schon jetzt ein breites Angebotsspektrum an hocheffizienten Gastechnologien für sämtliche Anwendungsfälle zur Verfügung (Bild 03). Moderne Brennwert-Heizgeräte gelten heutzutage als Stand der Technik und können besonders effizient in Kombination mit Erneuerbaren Energien eingesetzt werden. Neben den bewährten Systemen, die aus Brennwertgeräten und Solarkollektoren bestehen, werden auch neue und unkonventionelle Effizienztechnologien angeboten. Hierzu zählt beispielsweise die weltweit erste Zeolith-Gas-Wärmepumpe von Vaillant. Sie verbindet konsequent die Vorzüge der Gas-Brennwerttechnik mit der Solarthermie und einer Wärmepumpe auf Grundlage der Sorptionstechnik in einem abgestimmten System. Im Vergleich zu aktuellen Gas-Brennwertgeräten verfügt die neue Technik über eine bis zu 46 Prozent höhere Gesamteffizienz (Hs) für Heizung und Warmwasser. Die Systemkombination eignet sich für Neubauten mit Flächenheizung ebenso wie für Altbauten mit Radiatoren bei Systemtemperaturen von bis zu 55 °C. Und für Gebäude mit einem hohen Wärmebedarf bietet sich der Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung an. Insbesondere Mikro- und Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) in neuen Leistungsklassen mit überzeugenden elektrischen Wirkungsgraden bieten heutzutage wirtschaftliche Lösungen sowohl für Ein- und Zwei- als auch für Mehrfamilienhäuser und Gewerbebetriebe.

HERAUSFORDERUNG NR. 1 – ENEV-NOVELLE

Doch aktuelle politische und rechtliche Entwicklungen sowohl in Europa als auch in Deutschland erhöhen den Druck auf den Energieträger Erdgas sowie gasbetriebene Technologien und stärken gleichzeitig insbesondere den im Wettbewerb stehenden Energieträger Strom. So gibt die Europäische Gebäudeeffizienzrichtlinie (EPBD) vor, dass der zukünftige Neubau ab 2019 im öffentlichen Bereich und ab 2021 für alle Gebäude nahezu keine Primärenergie mehr benötigen soll. Die Umsetzung dieser Vorgabe ins nationale Recht erfolgt in Deutschland durch die Novelle der Energieeinsparverordnung (EnEV), die zurzeit kontrovers diskutiert wird. In der aktuell gültigen Gesetzgebung aus dem Jahr 2009 erfüllen verschiedene Systemlösungen – seien es Gas-Brennwertgeräte plus solare Trinkwassererwärmung, Gas-Wärmepumpen, Luft/Wasser-Wärmepumpen oder Mikro- bzw. Mini-BHKW – die Anforderungen hinsichtlich des Primärenergiebedarfs von Gebäuden gleichermaßen gut. Die Gesetzesnovelle beinhaltet hingegen verschärfte Anforderungen, die gemäß des novellierten – und vom Bundesrat noch nicht beschlossenen – Entwurfs von strombetriebenen Technologien wesentlich leichter erfüllt werden können.

Dies liegt unter anderem daran, dass die neue Fassung der EnEV gleichzeitig eine Verbesserung des Primärenergiefaktors von Strom aufgrund des prognostizierten höheren Anteils an Erneuerbaren Energien vorsieht. Der Primärenergiefaktor für Erdgas soll jedoch – trotz des ebenfalls bereits vorhandenen und zukünftig steigenden Energiemixes etwa durch Biogas und das Power-to-Gas-Verfahren – gleich bleiben. Auf diese Weise wird die Effizienz von beispielsweise Elektro-Wärmepumpen zukünftig rein rechnerisch deutlich ansteigen, ohne dass hierfür Produktverbesserungen vorgenommen werden müssen. Viele Energieversorger stellen sich schon heute die Frage, ob es sich dann noch lohnt, einen Gasanschluss in neue Gebäude zu legen. Und auch für die Sanierung im Bestand steigt durch die rechtlichen Rahmenbedingungen die Attraktivität von stromgeführten Systemen. Hier besteht also die Gefahr, dass – wird der Entwurf der EnEV nicht entsprechend angepasst – der Verbraucher in die Irre geführt wird. So können beispielsweise in einem ungedämmten Altbau die Energiekosten für eine Elektro-Wärmepumpe wesentlich höher liegen als für ein Gas-Brennwertgerät, obwohl der rein rechnerische Primärenergieverbrauch geringer ist.

HERAUSFORDERUNG NR. 2 – ERP-RICHTLINIE

Und auch die neue Energy related Products- (ErP) oder Öko-Design-Richtlinie könnte diese Entwicklung weiter verschärfen. Kern und Ziel der Richtlinie ist es, die Effizienz energieverbrauchsrelevanter Produkte durch die Vorgabe verbindlicher Mindesteffizienzstandards zu steigern. Darüber hinaus sollen energieverbrauchsrelevante Produkte, die den gleichen Verwendungszweck haben, vergleichbar gemacht werden – und zwar durch die Einstufung in Energie-Effizienzklassen mittels eines Produktlabels. Seit September dieses Jahres sind jetzt erstmals auch Produkte der Heiztechnik betroffen – nun gilt eine Übergangsfrist von zwei Jahren. Grundsätzlich wird bedingt durch die formulierten Kriterien in ganz Europa ein Brennwertgebot gelten. Heizwertgeräte werden dann nur noch unter bestimmten Bedingungen in Mehrfamilienhäusern in Form einer Gas-Etagenheizung zugelassen. Für die kommenden vier Jahre nach der Übergangsfrist erstreckt sich die Skala der Effizienzlabel von A++ bis G. Danach wird das mögliche Spektrum nach unten hin verringert und nach oben ergänzt: Es sind dann die Label A+++ bis D anzuwenden.

Die beste Effizienzklasse wird allerdings nicht automatisch die beste Lösung für die Wärme- und Energieversorgung eines Gebäudes darstellen (Bild 04). Dies beruht unter anderem darauf, dass – politisch durchaus gewollt – jede Elektro-Wärmepumpe per Definition immer eine bessere Energie-Effizienzklasse erhält als ein Gas-Brennwertgerät. Bei guter, ebenfalls den energetischen Zustand der Gebäudehülle berücksichtigender Planung und geringen Systemtemperaturen ist die Elektro-Wärmepumpe eine effiziente Lösung, die auch einen hohen Anteil Erneuerbarer Energie nutzt. Jedoch können je nach den Rahmenbedingungen beispielsweise ein Gas-Brennwertgerät mit einer Solaranlage, eine Gas-Wärmepumpe oder ein Mini-BHKW eine energetisch und wirtschaftlich sinnvollere Alternative darstellen. Daher wird auch der Beratungsbedarf der Branche gegenüber dem Endkunden deutlich wachsen. Es muss intensive Aufklärungsarbeit geleistet werden, welches Heizsystem sich für welches Gebäude am besten eignet und auch auf Dauer den geringeren Energieverbrauch und die geringeren Energiekosten verursacht.

HERAUSFORDERUNG NR. 3 – HARMONISIERUNG DER GASBESCHAFFENHEIT

Nicht zuletzt hat auch die Gasbeschaffenheit selbst einen maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz und den Energieverbrauch von gasbetriebenen Geräten und damit auf die Erreichung der Klimaschutzziele. Mit Hilfe des Wobbeindex, der die Austauschbarkeit von Gasen hinsichtlich der Wärmebelastung der Geräte charakterisiert, kann die Austauschbarkeit unterschiedlicher Brenngase beurteilt werden. Gasgeräte werden für ein definiertes Referenzgas ausgelegt. Zu diesem Referenzgas sind zugehörige Grenzgase definiert (EN 437), welche einen sicheren Gerätebetrieb noch ermöglichen, sofern die Geräteeinstellung auf das Referenzgas nicht verändert wird. Hinsichtlich Verbrennungsgüte und Effizienz sind jedoch deutliche Einbußen hinzunehmen, je weiter die Gasbeschaffenheit vom eigentlichen Referenzgas abweicht. Je stärker dabei vom Referenzgas und der dazugehörigen Geräteeinstellung abgewichen und das Gasgerät mit einem höherwobbigen Gas versorgt wird, desto stärker verringert sich die Luftzahl. Die Folge sind beispielsweise erhöhte Anteile an Kohlenmonoxid und Stickoxiden (Bild 05).

In der Praxis wird dieses Verhalten etwa durch fehlende Wartung, Verschmutzung und veränderte Brennereinstellungen verstärkt. Die Gasversorgung in Deutschland weist seit Jahrzehnten lokal verschiedene, jedoch sehr konstante Gasbeschaffenheiten innerhalb des jeweiligen Gasbandes (L und H-Gas, bzw. LL und E) auf. Durch diese Versorgung mittels konstanter Gasbeschaffenheiten sind Auswirkungen aufgrund unzureichender Wartung, Verschmutzung oder veränderter Brennereinstellungen kaum auffällig geworden bzw. gering geblieben.

Zur Realisierung eines Europäischen Binnenmarktes und der Wahrung der Versorgungssicherheit hat die Europäische Kommission die Ausarbeitung von Normen für Gasbeschaffenheitsparameter für Erdgas mit hohem Brennwert (H-Gas) in Auftrag gegeben (Mandat M/400), die den minimalen Spielraum bei vertretbaren Kosten definieren sollen. Denn die zunehmende Zahl von Gasförderländern sowie die Regelungen zur Realisierung eines Europäischen Binnenmarktes für Erdgas haben zur Folge, dass die Gasbeschaffenheit zukünftig stärker variieren wird. Wie ausgeprägt die Gasbeschaffenheitsschwankungen innerhalb eines europäisch harmonisierten H-Gasbandes sein werden, ist schwer abzuschätzen. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass die noch zu definierende Bandbreite komplett ausgenutzt wird und dadurch kontinuierlich variierende Gasbeschaffenheiten beim Endverbraucher vorliegen.

Das Vorhaben der Erdgasharmonisierung betrifft dabei europaweit ca. 180 Millionen bereits installierte Geräte ebenso wie die Entwicklung zukünftiger Technologien. Um für die Normungsarbeit entsprechend vorbereitet zu sein, erfolgte zunächst im Rahmen einer Studie eine Untersuchung des möglichen Einflusses der Gasbeschaffenheit auf den Betrieb von Gasgeräten. Die hieraus abgeleiteten Ergebnisse und Schlussfolgerungen werden jedoch in der Branche höchst unterschiedlich bewertet und insbesondere aus Sicht der deutschen Hersteller kritisch hinterfragt.
Gegenstand der Studie waren rund 100 konventionelle, vorwiegend neue Geräte mit einer Leistung bis zu 70 kW in der häuslichen Anwendung, die sich insgesamt in 29 Produktgruppen einteilen lassen. Nicht untersucht wurden demnach ältere Bestandsgeräte, neuere Technologien wie etwa Gas-Wärmepumpen und Mikro- bzw. Mini-BHKW sowie sämtliche Produkte und Systeme in der industriell-gewerblichen Anwendung. Des Weiteren herrscht nach wie vor breite Unwissenheit über die europaweiten und gerätespezifischen Wartungsgewohnheiten und Einstellpraktiken sowie deren Zusammenhänge im Hinblick auf eine schwankende Gasbeschaffenheit (Bild 06). Trotz dieser Defizite geht die Zusammenfassung der Studie allerdings nur von geringen Auswirkungen auf alle Geräte aus. Darauf basierend haben die normativen Arbeiten an der Harmonisierung der Gasbeschaffenheit seitens der zuständigen Stellen bereits begonnen, obwohl eine Gesamtbewertung der technisch-wirtschaftlichen Ergebnisse unter Beteiligung der Hersteller – immer noch – nicht stattgefunden hat und laut diesen erhebliche Nachbesserungen und weitere Analysen notwendig sind.

In Deutschland haben inzwischen sämtliche Marktpartner die Brisanz der Thematik erkannt und definieren zurzeit gemeinsam neue, verbesserte Inhalte für eine weitere Pilotstudie. Gleichzeitig appellieren sie an andere europäische Länder, diesem Beispiel zu folgen und auf diese Weise die Notwendigkeit umfassender Analysen und Nachuntersuchungen in Richtung Brüssel zu signalisieren. Denn die aktuelle Vorgehensweise bei der europäischen Erdgasharmonisierung birgt die Gefahr, dass mögliche Auswirkungen unerkannt bleiben und daraus resultierend die Schwankungsbandbreite der Gasbeschaffenheit viel zu großzügig ausgelegt wird. Was einerseits mit wirtschaftlichen Vorteilen für die Gasversorger verbunden wäre, könnte sich auf der anderen Seite äußerst negativ auf Betriebssicherheit, Effizienz, Emissionen und Komfort der Geräte selbst auswirken. Die Wahrscheinlichkeit gravierender Betriebsstörungen und damit einhergehender kostenintensiver Reparatur- und Einstellarbeiten, im schlimmsten denkbaren Fall sogar das Auftreten unsicherer Betriebszustände, ginge damit einher. Dies hätte letztendlich zur Folge, dass das hervorragende Image von Erdgas beschädigt würde.

FAZIT:

Der Energieträger Erdgas hat seine Bekanntheit in den vergangenen Jahren deutlich gesteigert und besitzt bei den Verbrauchern sehr gute Imagewerte hinsichtlich der Aspekte Effizienz, Komfort und Umweltschutz. Mit Hilfe innovativer gasbetriebener Systemlösungen – etwa in Kombination mit Erneuerbaren Energien oder durch die gemeinsame Erzeugung von Strom und Wärme – kann der Energieträger hocheffizient genutzt und Emissionen deutlich reduziert werden. Aus diesem Grund steigt die Bedeutung von Erdgas für die zukünftige Energieversorgung und das Erreichen der Klimaschutzziele. Allerdings begegnet der Energieträger durch aktuelle politische und rechtliche Entwicklungen, die zielgerichtet den Wettbewerb insbesondere durch stromgeführte Systeme stärken, großen Herausforderungen. Zusätzlich könnte das Vorhaben der europäischen Erdgasharmonisierung bei der derzeitigen Vorgehensweise das Image von Erdgas nachhaltig beschädigen. Hier wäre es wünschenswert, dass sich die Beteiligten an der eigentlichen Zielsetzung und nicht an vorbestimmten Zeitplänen orientieren, und gemeinsam mit allen Markpartnern besonders sorgfältig die Normen auf europäischer Ebene definieren. Denn eine zuverlässige Gasbeschaffenheit in Verbindung mit modernen Technologien stellt eine effiziente, sichere, umweltschonende, bezahlbare und komfortable Energieversorgung sicher und bildet dadurch einen wichtigen Baustein auf dem Weg zur Realisierung sowohl europäischer Klimaschutzziele als auch der Energiewende in Deutschland.

Autor: Dipl. Ing., Dipl. Wirt. Ing. Karl-Heinz Backhaus Leiter Verbandsmanagement Vaillant GmbH Remscheid Tel. +49 2191 18 2926 E-mail: karl-heinz.backhaus@vaillant.de