So haben wir gerechnet

Wir haben elf Heizungs­anlagen untersucht. Alle Systeme stehen in einem berechneten Modell­haus, Baujahr 2016. Das Einfamilien­haus hat eine Gebäuden­utzfläche von 145 Quadrat­metern. Das Satteldach mit einer Neigung von 45 Grad hat eine nach Süden ausgerichtete Dach­fläche von 55 Quadrat­metern.

Nutzung durch zwei Erwachsene und zwei Kinder, Klima­daten des Stand­orts Würzburg. Der Heiz­wärmebedarf beträgt 9 000 Kilowatt­stunden pro Jahr. Hinzu kommt ein Trink­wasser­wärmebedarf von 2 000 Kilowatt­stunden pro Jahr und ein Strom­verbrauch von 3 500 Kilowatt­stunden (jeweils Endenergie am Zähler).

Die mitt­lere Innen­temperatur beträgt 21 Grad Celsius, gelüftet wird ohne auto­matische Lüftungs­anlage. Die Luft­wechselrate beträgt 0,6/Stunde. Das heißt, dass durch Lüften in einer Stunde gut die Hälfte der Raum­luft ausgetauscht wird. Das Haus wird mit Flächenhei­zungen beheizt. Die Vorlauf­temperatur beträgt 35 Grad, die Rück­lauf­temperatur 28 Grad Celsius. Alle Anforderungen der Energie­einspar­ver­ordnung 2016 werden erfüllt. Die Berechnung der Heizungs­systeme führten wir mit dem Simulations-Programm TRNSYS durch, die Primär­energie­faktoren für Gas und Strom sowie den kumulierten Primär­energie­aufwand ermittelten wir mit dem Ökobilanz-Programm ecoinvent 3.1. sowie eigenen Prognosen der künftigen Strom­erzeugung.

Betrachtungs­zeitraum

Der Betrachtungs­zeitraum beträgt 15 Jahre. Den Komponenten haben wir eine bestimmte Lebens­dauer unterstellt. Alle baulichen Teile haben eine Lebens­dauer von 50 Jahren, Erdsonden halten 40 Jahre, Gas-Brenn­wert­kessel 18 Jahre, Pelletkessel 15 Jahre und Solar­anlagen 25 Jahre. Die Investitions­kosten wurden anteilig für 15 Jahre berück­sichtigt.

Jähr­liche Gesamt­kosten

Die jähr­lichen Gesamt­kosten errechneten wir gemäß VDI 2067 aus betriebs-, verbrauchs- und kapital­gebundenen Kosten für Heizung, Wasser und Strom. Sie umfassen die Summe aus den laufenden Kosten und den anteiligen Investitions­kosten.

Investitions­kosten

Die Investitionen entsprechen den in der Vergangenheit im Rahmen der Förderung tatsäch­lich abge­rechneten Kosten für Kauf und Installation der Heizungs­anlagen. Die Daten fußen größ­tenteils auf Berichten zum Markt­anreiz­programm (sogenannte MAP-Evaluierung 2009 und 2016). Mögliche Förderbeträge durch das Bundes­amt für Wirt­schaft und Ausfuhr­kontrolle und die Kredit­anstalt für Wieder­aufbau sind ebenfalls dargestellt.

Laufende Kosten

Sie errechnen sich aus betriebs- und verbrauchs­gebundenen Kosten. Dazu gehören Kosten für Brenn­stoffe und Strom inklusive Einspeise­vergütung, Wartung und Instandhaltung. Für den Gaspreis haben wir 6,1 Cent pro Kilowatt­stunde angenommen. Holz­pellets kosten 4,7 Cent, Haus­halts­strom 28 Cent pro Kilowatt­stunde. Die Einspeise­vergütung für Strom aus Photovoltaik beträgt 12,2 Cent pro Kilowatt­stunde. Nicht dazu gehören Investitions­kosten.

Den Komponenten unterstellen wir eine bestimmte Effizienz. Die Jahres­arbeits­zahl (JAZ) der Außen­luft-Wärmepumpe beträgt 2,5, die der Erdreich­wärmepumpe 3,5. Erdreich­wärmepumpen arbeiten also effizienter. Der Nutzungs­grad des Gas-Brenn­wert­kessels beträgt 0,85, der des Holz­pelletkessels 0,80. Wir trafen Annahmen für Zinsen und Preissteigerungen im Betrachtungs­zeitraum. Der Zinsfuß beträgt ein Prozent, die Preise, etwa für Brenn­stoffe und Ersatz­investitionen, steigen um ein bis zwei Prozent pro Jahr.

Primär­energie­aufwand

Die Umwelt­belastung haben wir anhand des kumulierten Primär­energie­aufwands berechnet: Er berück­sichtigt sämtliche energetischen Aufwendungen, die zur Herstellung der Heizungs­anlagen, für Trans­porte, den Betrieb mit Brenn­stoffen und Strom sowie zur Entsorgung erforderlich sind. Außerdem werden Gewinnung, Trans­port und Aufbereitung der Energieträger einge­rechnet.

Die Primär­energie­faktoren für Strom und Gas berechneten wir als Mittel­wert im Betrachtungs­zeitraum von 2018 bis 2033. Wir berück­sichtigten dabei auch den baulichen Aufwand für die Infrastruktur. Will die Bundes­regierung ihre Klima­schutz­ziele erreichen, muss sie den Anteil erneuer­barer Energien erhöhen. Dennoch ist unklar, wie schnell der Kohle­ausstieg gelingt. Wir haben daher den Mittel­wert aus zwei Prognosen mit schnellem und lang­samem Kohle­ausstieg gebildet. Der Primär­energie­faktor für Erdgas beträgt demnach 1,24, der Primär­energie­faktor für Strom beträgt 2,37.

Als Maß für die Umwelt­belastung haben wir nur den nicht-erneuer­baren Anteil des Primär­energie­verbrauchs verwendet, da nur die Nutzung nicht erneuer­barer Energieträger wie Gas, Kohle oder Öl die Umwelt belastet, nicht aber der erneuer­bare Anteil wie Sonnen­strahlung und Erdwärme. Der nicht-erneuer­bare Primär­energie­verbrauch ist auch Indikator für Treib­hausgas-Ausstoß und Luft­verschmut­zung.

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TestWärmepumpe, Pellets, Gastest 05/2018
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