Entwicklung und Untersuchung von Pfadszenarien für die Transformation dezentraler Quartiersversorgungskonzepte
Creators: name: Fromme, Felix
name: :Unav
Publisher: name: Fraunhofer-Gesellschaft
Year: 2022
Subjects: Energieversorgungskonzept
Quartierskonzepte
Transformation
Photovoltaik
Wärmepumpe
Kosteneffizienz

description: In der Entwicklung und Untersuchung von Energieversorgungskonzepten ist in den letzten Jahren zunehmend das Quartier als Bilanzraum herangezogen worden. Dabei liegt in vielen Studien der Fokus auf m¨oglichen Endkonzepten, wobei schrittweise Transformationen nicht beachtet werden. Daher werden in dieser Arbeit notwendige Transformationen des deutschen Geb¨audesektors zu Erreichung der im Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) festgeschriebenen Emissionsziele identifiziert. Dieses Ziel wird durch eine Meta-Analye sechs nationaler Transformationsstudien erreicht. Darauf aufbauend werden die identifizierten Maßnahmen zun¨achst einzeln und dann kombiniert in Form von Pfadszenarien f¨ur ein beispielhaftes Wohnquartier simulativ bewertet. In der Meta-Analyse der Transformationsstudien wird gezeigt, dass im deutschen Geb¨audebestand bis 2045 ¨ Olkessel vollst¨andig und Gaskessel weitestgehend durch W¨armenetze und dezentrale W¨armepumpen verdr¨angt werden. Eine h¨ohere Verf¨ugbarkeit von Wasserstoff oder erneuerbarem Methan kann dazu f¨uhren, dass mehr Gaskessel im Geb¨audebestand verbleiben. Ferner m¨ussen Photovoltaik- Anlagen auf einem Großteil der Dachfl¨achen installiert und die Geb¨audeh¨ulle von rund drei Viertel der Geb¨aude gem¨aß KfW 70 bis KfW 55 Standard ged¨ammt werden. Die simulative Bewertung der dezentralen Einzelmaßnahmen verdeutlicht, dass PV-Anlagen im Vergleich zu W¨armepumpen und Sanierungen zu einer Reduktion der j¨ahrlichen Kosten f¨uhren k¨onnen. Die Einsparung von Endenergie und Treibhausgas-Emissionen liegen dabei jedoch unter denen der anderen Maßnahmen. Bei der Analyse der Pfadszenarien wird gezeigt, dass die kumulierten Emissionen des Gesamtsystems vor allem abh¨angig vom den Umsetzungszeitpunkten der Sanierungen und W¨armepumpen sind. Dabei werden im Pfadszenario mit tendenziell sp¨ater umgesetzten Sanierungen und W¨armepumpen ¨ahnliche kumulierte Emissionen erzeugt, wie in einem Pfadszenario, in welchem bei sukzessive ansteigender Verf¨ugbarkeit erneuerbarer Gase weiterhin auf Gaskessel gesetzt wird. Aufgrund hoher variabler Betriebskosten werden in letzterem Pfadszenario jedoch rund 25 % Mehrkosten als in alternativen Pfadszenarien mit W¨armepumpen erreicht.
description: In the development and investigation of energy supply concepts, the quarter has increasingly been used as an area of scope in the recent years. However, in many studies the focus is on possible final concepts, whereby stepwise transformations are not considered. Therefore, this work first identifies necessary transformation measures of the German building sector to achieve the emission targets of the Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG). This is achieved by a meta-analysis of six national transformation studies. Based on this, the identified measures are simulatively evaluated first individually and then in combination in the form of path scenarios for an exemplary residential quarter. In the meta-analysis of the national transformation studies, it is shown that oil boilers will be completely displaced and gas boilers largely replaced by heat grids and decentralized heat pumps in the German building stock by 2045. Higher availability of hydrogen or renewable methane may lead to more gas boilers remaining in the building stock. Furthermore, photovoltaic systems need to be installed on a large part of the roof surfaces and about 77 % of the buildings need to be refurbished reaching KfW 70 or even KfW 55 standards. The simulative evaluation of the decentralized individual measures shows that PV systems are the economic most favourable measure compared to heat pumps and refurbishments. However, the savings of final energy and greenhouse gas emissions are lower than those of the other measures. The analysis of the path scenarios shows that the cumulative emissions are mainly dependent on the implementation dates of the refurbishments and heat pumps. A path with a late implementation of those measures shows similar emissions to a path with gas boilers and successively increasing availability of renewable gases. However, due to high variable operating costs, the latter path scenario leads to 25 % additional costs compared to path scenarios with heat pumps.