Wärmepumpe im Altbau bald günstiger als Gaskessel?
Einfluss von CO2-Preis und Strompreisentlastung auf den finanziellen Vergleich
Der Großteil der Treibhausgasemissionen in privaten Haushalten wird heute und auch in den kommenden Jahrzehnten durch die Beheizung von Bestandsgebäuden mit Öl und Gas verursacht. Für elektrische Wärmepumpen – als emissionsarme Alternative – existieren technisch ausgereifte Lösungen, die in diesen Gebäuden einen effizienten Betrieb gewährleisten. Die größte Herausforderung im Bestand ist, dass sie gegenüber konventionellen Heizkesseln aufgrund hoher Strompreise und geringer Gaspreise vielfach finanziell unattraktiv sind. Um die Klimaziele zu erreichen, müssen geeignete Rahmenbedingungen für einen zeitnahen und flächendeckenden Einsatz von Wärmepumpen geschaffen werden. Die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V. untersuchte den Einfluss von CO2-Preis und Strompreisentlastung auf deren Wettbewerbsfähigkeit im Rahmen einer Kurzstudie.
Ziel der Untersuchungen war es, bezogen auf die Energiepreise, Rahmenbedingungen zu identifizieren, die eine Umstellung von fossil betriebenen Heizungen zu elektrischen Wärmepumpen über die gesamte Breite des Gebäudebestands hinweg finanziell attraktiv gestalten. Der Referenzfall ist der Einbau eines neuen Gasbrennwertkessels, da der Gaskessel das am weitesten verbreite Heizsystem ist. Dabei werden drei Szenarien mit (A) einem geringen CO2-Preis, (B) einem mittleren CO2-Preis und (C) einem hohen CO2-Preis untersucht. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die aktuelle Höhe von Wärmepumpentarifen noch ein großes Hindernis für die Modernisierung mit Wärmepumpen darstellt. Die aktuelle gesetzliche Regelung zur Emissionsbepreisung erzielt außerdem in den nächsten Jahren keine ausreichende Lenkungswirkung im Wärmemarkt, solange die Entwicklung des CO2-Preises für Verbraucher für die Zeit ab dem Jahr 2027 nicht kalkulierbar ist. Aufgrund der langen Transformationszyklen im Wärmemarkt ist ein Abwarten jedoch nicht zielführend. Eine mögliche Weichenstellung für den verstärkten Einsatz von Wärmepumpen ist daher die Befreiung des Wärmepumpenstromtarifs von der EEG‑Umlage. Dies schafft auch im Falle einer moderaten Erhöhung des CO2‑Preises die für den Technologiewechsel zur Wärmepumpe notwendigen finanziellen Anreize sowie Planungssicherheit für Verbraucher. Ohne Reduktion des Wärmepumpentarifs wird eine Transformation erst durch einen sehr hohen CO2-Preis angereizt, der die Kosten für das Heizen deutlich erhöht. Als notwendige Rahmenbedingung ist die Beibehaltung der Investitionsförderung inklusive Umfeldmaßnahmen hervorzuheben.
Unter welchen Umständen sind Wärmepumpen finanziell attraktiver als Gaskessel?
Im Hinblick auf aktuelle Diskussionen zur Emissionsbepreisung erfolgt der Vergleich der Technologien unter Berücksichtigung verschiedener CO2-Preis-Szenarien. Gemäß aktueller Beschlüsse steigt der CO2-Preis bis 2026 auf 65 Euro pro Tonne. Anschließend werden drei mögliche Entwicklungen mit Preisen bis 65, 130 und 180 Euro pro Tonne bis 2040 analysiert.
Im Folgenden sind die Ergebnisse für die drei CO2-Preis-Szenarien anhand von Diagrammen erläutert. Hierbei werden neun verschiedene Typgebäude unterschieden. Die Farbe des Balkens visualisiert das über den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren finanziell günstigste System. Der Kipppunkt ist derjenige Punkt, an dem sich die Farbe des Balkens, beispielsweise von grau zu blau im Falle der Luftwärmepumpe, verändert. Die FfE betont, dass bei diesen Ergebnisdiagrammen ausschließlich die Kippunkte der repräsentativen Typgebäude abgebildet sind. Die Typgebäude stehen jeweils für Tausende individuelle Gebäude mit unterschiedlichen Randbedingungen, die (z. B. bezogen auf die Umfeldmaßnahmen) mal vorteilhafter, mal nachteilhafter als der Durchschnitt sind. Die dargestellten Kipppunkte sind somit repräsentative Werte für den Durchschnitt der jeweiligen Gebäudekategorie, sodass es auf beiden Seiten dieser Punkte Fälle gibt, in denen die Umstellung zu Wärmepumpen schon bei höherem Strompreis bzw. erst bei einem niedrigeren Tarif finanziell attraktiv ist. So führt zum Beispiel eine Wärmepumpe mit einer höheren Jahresarbeitszahl auch zu einer besseren Wirtschaftlichkeit. Um jedoch eine hohe Modernisierungsquote repräsentativ für eine Vielzahl an Bestandsgebäuden zu erreichen, sind Strompreise deutlich unterhalb des Kipppunktes notwendig.
Szenario A – stagnierender CO2-Preis
In diesem Szenario müsste der Strompreis um mehr als 7 ct/kWh sinken, um eine flächendeckende Transformation finanziell attraktiv zu gestalten. Dies wäre etwa bei einer vollständigen Abschmelzung der EEG-Umlage einschließlich der auf diese erhobenen Mehrwertsteuer der Fall. Auffalllend ist, dass Luftwärmepumpen in kleineren Gebäuden attraktiver sind, während in großen Mehrfamilienhäusern die höhere Effizienz der Erdwärmesonde punktet.
Szenario B – moderat steigender CO2-Preis
Wird ein steigender CO2-Preis angenommen, so nimmt die finanzielle Attraktivität der Wärmepumpe gegenüber einem Gaskessel erheblich zu. Mit dem im Jahr 2020 durchschnittlichen Wärmepumpentarif von 23,6 ct/kWh werden die Kipppunkte zur Wärmepumpe zwar durch den CO2-Preis alleine noch in keinem Typgebäude erreicht. Jedoch würden die Kipppunkte bereits bei einer leichten Entlastung des Strompreises rasch überwunden.
Szenario C – stark steigender CO2-Preis
In diesem Szenario ist die Wärmepumpe in fast allen Typgebäuden finanziell attraktiver als der Gaskessel. Die Energiekosten für fossile Energieträger nehmen für alle Verbraucher deutlich zu. So wäre dieser Pfad zugleich mit hohen Kosten beim Heizen mit Öl und Gas verbunden.
Welche Bestandsgebäude spielen die Schlüsselrolle?
Die Analyse wurde anhand repräsentativer Typgebäude durchgeführt. Diese basieren auf dem umfassenden Gebäudemodell der FfE. Der Gebäudebestand wird dabei nach Anzahl der Wohneinheiten und Baualter untergliedert und die jeweilige Anzahl spezifiziert. Auffällig ist hierbei, dass Gebäude mit einem Baualter vor 1979 überwiegen und Einfamilienhäuser in Deutschland den größten Teil des Gebäudebestands darstellen.
Da diese Gebäude weit verbreitet sind und zudem einen hohen spezifischen Wärmebedarf aufweisen, verursachen sie einen Großteil der CO2-Emissionen und spielen somit eine Schlüsselrolle für den Erfolg der Wärmewende. Zur effektiven Umsetzung der Dekarbonisierungsziele müssen Wärmepumpen insbesondere in Bestandsgebäuden finanziell attraktiv werden.
Welche Modernisierungsoptionen kommen für Bestandsgebäude in Frage?
Der größte Vorteil der Wärmepumpe gegenüber konventionellen Heizkesseln ist deren hohe Effizienz. Diese hängt maßgeblich von der Vorlauftemperatur des hydraulischen Verteilsystems ab. Je nach Baualter wurden Heizsysteme in Gebäuden vor 1995 mit Systemtemperaturen von 60 °C bis 90 °C ausgelegt. In der Kurzstudie wurden für dieses Baualter Auslegungstemperaturen von 70 °C im Vorlauf und 55 °C im Rücklauf angesetzt. Jüngere Bestandsgebäude werden in dem Modell mit 55 °C im Vorlauf beheizt und die Rücklauftemperatur beträgt 45 °C. Die hohen Temperaturen der alten Bestandsgebäude hemmen einen effizienten Betrieb von Wärmepumpen. Zur Senkung der Vorlauftemperaturen gibt es in der Praxis zwei wesentliche Modernisierungsoptionen. Zum einen kann durch Anpassen des hydraulischen Verteilsystems die Fläche der Wärmeabgabe vergrößert werden. Zum anderen kann durch eine Dämmung die benötigte Wärmemenge und somit die spezifische Wärmeabgabe gesenkt werden.
Gebäudedämmungen sind für eine schnelle flächendeckende Umsetzung sehr kosten- und personalintensiv. Außerdem stellen sie bei ausreichender Dimensionierung der Heizflächen keine technisch notwendige Voraussetzung für den effizienten Einsatz von Wärmepumpen dar. Die Kurzstudie betrachtet und analysiert einen Austausch vorhandener Heizkörper als kosteneffektivstes Mittel zur Effizienzsteigerung. Die FfE setzt an, dass durch einen Austausch von 33 % der Heizkörper eines Bestandsgebäudes, das vor 1995 erbaut wurde, sich dessen Systemtemperatur auf 55 °C/45 °C senken lässt. Dabei erhöht sich die Jahresarbeitszahl als zentraler Parameter um näherungsweise 0,5. In einer Sensitivitätsanalyse wird der Anteil auszuwechselnder Heizkörper variiert.
Wie hoch sind die Investitionskosten?
Aufgrund komplexerer Komponenten und der Quellenerschließung sind die Investitionskosten einer Wärmepumpe höher als die eines Gaskessel. Auf Basis des Heizkostenvergleichs des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft und Expertenschätzungen werden drei Kostenfunktionen angesetzt.
Neben den Kosten für die Anlage beinhalten diese Investitionskosten die Planungs-, Erschließungs- und Anschlusskosten inklusive hydraulischem Abgleich. Auf diese Kosten wird der aktuell festgelegte Fördersatz von 35 % für Wärmepumpe und Umfeldmaßnahmen angewendet. Die notwendigen Investitionen für die Modernisierungoption des Heizkörpertausches werden anhand der durchschnittlichen Anzahl der Räume je Gebäudekategorie, und der daraus resultierenden Heizlast pro Raum berechnet. Neben dem Heizkörper selbst werden Kosten für Thermostatventile und Rücklaufverschraubungen berücksichtigt. Die Ermittlung erfolgt anhand von Hersteller-Preislisten. Für jeden modernisierten Heizkörper werden zudem zwei Handwerkerstunden mit je 80 Euro angesetzt. Die Gesamtkosten für den Tausch eines Heizkörpers variieren somit je nach thermischer Leistung zwischen 360 Euro und 860 Euro.
Der Abschreibungszeitraum für eine Erdwärmepumpe und deren Erschließung beträgt 20 Jahre, während eine Luftwärmepumpe über 18 Jahre abgeschrieben wird. Die Investitionen für einen Gasbrennwertkessel und für die Modernisierungsoption des Heizkörpertausches werden jeweils auf 20 Jahre aufgeteilt.
Fazit
Über den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren besteht große Unsicherheit hinsichtlich der Energiepreisentwicklung. Weder die Höhe der CO2-Preise ab dem Jahr 2027 noch die in Aussicht gestellten Strompreisentlastungen sind kalkulierbar. Durch die Wirtschaftlichkeitsanalysen wird zudem deutlich, dass der aktuelle CO2-Preis in den nächsten Jahren auch aufgrund seiner Höhe keine hinreichende Lenkungswirkung im Wärmemarkt entfaltet (Szenario A). Erst im Zusammenwirken mit einer deutlichen Strompreisentlastung, z.B. in Höhe der EEG-Umlage, werden Kipppunkte in der Breite der Gebäudetypen überwunden, und ein massenhafter Wechsel zu Wärmepumpen wirtschaftlich günstiger als der Verbleib bei fossilen Energieträgern. Alternativ würde auch eine Anhebung des CO2-Preispfads und eine entsprechende Transparenz für Verbraucher über die zu erwartenden CO2-Preise für eine stärkere wirtschaftliche Attraktivität von Wärmepumpen sorgen. Dabei würden die entsprechenden Kipppunkte im Zusammenwirken mit einer zusätzlichen Strompreisentlastung überwunden (Szenario B). Ein noch stärkeres Anwachsen des CO2-Preises würde diese Kipppunkte zwar ebenfalls überwinden. Doch wäre dieser Preispfad zugleich mit derartigen Kosteneffekten beim Heizen mit Öl und Gas verbunden, dass eine Kompensation, wie etwa über den Strompreis, ohnehin aus sozioökonomischen Gründen erforderlich wäre (Szenario C).
Weitere Informationen zu dieser Studie finden Sie unter www.ffe.de
