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Passivhaus-Wohngebäude – Neubau und Sanierung:

Wirtschaftlichkeitsanalyse anhand realisierter Projekte

Autoren: Dr. Berthold Kaufmann, Dr. Witta Ebel und Prof. Dr. Wolfgang Feist

(Fachbeitrag aus dem Protokollband 42 des „Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser“)

1. Einleitung: Ökonomische Nachhaltigkeit

Sind Passivhäuser und die für ihre Realisierung notwendigen Extrakosten für die Energieeffizienz ökonomisch darstellbar? Die Antworten auf diese Frage sind so zahlreich wie die Analysen. Im Rahmen des „Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser“ wurde schon an anderer Stelle das grundlegende Wissen über die ökonomische Lebenszyklusbewertung mit dynamischer Kapitalwertberechnung für Architekten und Fachplaner bzw. Bauherren verständlich aufbereitet und gleichzeitig umfassend begründet, vgl. [AkkP 11].

In der Praxis kommen heute oft weit detailliertere Verfahren zum Einsatz. Diese Rechenmethoden und grundlegende ökonomische Überlegungen werden in anderen Beiträgen im „Protokollband 42“ näher beleuchtet [Ebel/Feist 2012]. Es kann jedoch gezeigt werden, dass es weit weniger auf die Wahl des Verfahrens ankommt: (Barwert-Annuitäten-, bzw. Kapitalwertmethode, interner Zinsfuß, oder vollständige Finanzpläne) als vielmehr auf die Randbedingungen. Insbesondere die Lebensdauern der Bauteile und Gebäude, der Zinssatz, der von der Bewertung des Risikos abhängt, und die Berücksichtigung der Restwerte am Ende des Betrachtungszeitraums beeinflussen das Berechnungsergebnis entscheidend.

Sehr wichtig für die Bewertung ist, welcher Teil der Baukosten den Maßnahmen zur Energieeinsparung zugerechnet wird – niemand kann erwarten, dass die Gesamtkosten einer Maßnahme aus der Energieeinsparung refinanziert werden, schließlich wird nicht gebaut, um Energie zu sparen. Gerade hieran liegt es aber in der Praxis oft, dass es zu extrem unterschiedlicher Einschätzung der Wirtschaftlichkeit kommt.

Ein weiteres, für viele noch überraschendes Ergebnis ist, dass auch der Ausgangszustand eines Gebäudes zum Zeitpunkt einer Sanierung maßgeblich über die Wirtschaftlichkeit einer Maßnahme entscheidet: Nicht etwa die „Energieschleudern“, sondern die bereits suboptimal gedämmten Gebäude sind es, die sich später nicht mehr wirtschaftlich sanieren lassen, weil die Kosten einer erneuten Sanierung (z.B. für die zweite Dämmlage) kaum geringer sind als beim ersten Mal. Die wesentlich geringeren Einsparungen beim zweiten Sanierungsschritt können nunmehr die Kosten der Maßnahmen aber nicht mehr refinanzieren. Das Beispiel „Schlesierstraße wie gebaut“ zeigt dies eindrücklich [Kaufmann/Ebel/Feist 2010]. Dasselbe gilt aber auch für die Frage: Kann man ein „Niedrigenergiehaus“ nachträglich zum Passivhaus sanieren? Die Antwort aus wirtschaftlicher Perspektive ist eindeutig: NEIN. Daher gilt nach wie vor die dringende Empfehlung: Wenn schon sanieren, dann gleich richtig und das nicht erst im zweiten Schritt. Mit steigenden Energiepreisen ändert sich das zwar graduell [Ebel/Feist 2012], der zusätzliche Aufwand bleibt aber doch erheblich.

Das Passivhaus und die "EnerPHit"-Sanierung als Prototyp des "Nearly Zero Energy Building"

Die Strategie, den Passivhaus-Standard nicht von der Verfügbarkeit und Funktionsfähigkeit aufwendiger Komponenten und Technik abhängig zu machen, hat sich bewährt: Passivhäuser müssen nicht mehr teurer sein als Niedrigenergiehäuser. In der Regel muss man aber noch mit begrenzten Mehrkosten rechnen. Entscheidend ist aber, dass die Mehrkosten für die besseren Komponenten über den Lebenszyklus des Gebäudes refinanziert werden. Passivhausgeeignete (zertifizierte) Komponenten in der notwendigen Qualität bereitzustellen, ist daher eine entscheidende Aufgabe für alle Akteure am Bau für die kommenden Jahre.

Denselben Ansatz verfolgt die EU mit ihrer neuen Richtlinie zur Verwendung von Energie in Gebäuden [EPBD]: Ökonomischer Maßstab sind die Lebenszykluskosten, das gilt für den Neubau ebenso wie für die energetische Sanierung und die Baukomponenten. Die Mindestanforderungen, die die Mitgliedstaaten individuell festlegen, müssen sich an dem jeweiligen „kostenoptimalen Niveau“ messen lassen. Das Passivhaus und der EnerPHit-Standard ist ein verfügbares und funktionierendes Konzept für einen Prototypen des „Nearly zero energy building“.

Auch bei der Sanierung sind die Passivhaus-Komponenten im ökonomisch optimalen Bereich, wenn sie korrekt mit Lebenszykluskosten bewertet werden [Kah/Feist 2008]). Das gilt selbst bei „konservativen“ Annahmen zur Energiepreisentwicklung, siehe Tabelle 1. Für Sanierungen mit Passivhaus-Komponenten (oft bezeichnet als „Passivhaus-Sanierung“) wurde vom Passivhaus Institut das „EnerPHit“-Label entwickelt.

2. Zusammenfassung, Überblick

Im Folgenden werden als erstes zwei Beispiele für wissenschaftlich begleitete EnerPHit-Sanierungen beschrieben, die im Rahmen des Projektes IEA Task 37 detailliert ausgewertet worden sind [Kaufmann/Ebel/Feist 2010]. Eine Kurzfassung dazu findet sich auch in [Kaufmann/Ebel 2011].

Als zweites werden abgerechnete Kosten eines Neubauprojektes (Reihenhaus) im Rahmen dieses Arbeitskreises ausgewertet. In diesem Zusammenhang wird auch die immer wieder gestellte Frage behandelt, ob denn der forcierte Einsatz erneuerbarer Energien wirklich die gute Gebäudehülle (Passivhaus) ersetzen kann. Beispiel: Kann ein Niedrigenergiehaus (NEH) mit einer großen solarthermischen Anlage mit einem Passivhaus gleichziehen? Die Antwort ist eindeutig: nein, wegen der Speicherproblematik („Winterloch“) kann dies nicht mit vertretbarem finanziellen Aufwand realisiert werden. Gleichwohl kann jedoch eine kleine solarthermische Anlage mit guten ökonomischen Ergebnissen das Passivhaus-Konzept sinnvoll ergänzen und unterstützen, indem der gesamte Endenergiebedarf reduziert wird.

Von einem Neubau eines Mehrfamilienhauses (Frankfurt, 2005) standen ebenfalls Daten der abgerechneten Kosten zur Verfügung. Obwohl die Wirtschaftlichkeit des Projektes mit den Randbedingungen zum Zeitpunkt der Realisierung nur mithilfe von staatlichen Fördergeldern gegeben war, zeigt die Auswertung aus heutiger Sicht, dass schon mit einem mittleren Energiepreis von etwa 0,09 €/kWh (für Endenergie, d.h. Öl oder Erdgas) für einen Zeitraum von 20 Jahren nach der Fertigstellung eine Wirtschaftlichkeit gegenüber dem konventionellen Gebäude gegeben ist.

Neben dem Rechengang und den Randbedingungen ist bei der Auswertung von realen Kostendaten vor allem deren korrekte und angemessene Erfassung und die Parametrisierung und Zuordnung der Kosten wichtig. Vor allem die richtige Zuordnung ist kritisch: Welche Kosten müssen der jeweiligen Maßnahme und damit dem Budget der Energieeffizienzmaßnahmen zugerechnet werden (Beispiel: der Dämmstoff oder das besser wärmegedämmte Fenster) und welche Kosten sind „sowieso“ notwendig, um das Gebäude zu errichten (Beispiel: der Außenputz bzw. die Fassade oder das sowieso notwendige konventionelle Fenster). Diese Zuordnung wird nicht immer ganz scharf gelingen, sodass eine gewisse Unsicherheit bleibt.

Besonders kritisch ist diese Unsicherheit jeweils bei der Bestimmung der Mehrkosten zwischen verschiedenen energetischen Baustandards (Niedrigenergiehaus und Passivhaus). Daher wurde im Rahmen des Arbeitskreises eine einfache Tabellenkalkulation („PHeco“) zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von konkreten Maßnahmen entwickelt, das es dem Leser ermöglichen soll, die Wirtschaftlichkeitsanalyse mit Daten aus und für eigene Projekte nachzuvollziehen.

Anhand der Daten aus den dokumentierten Beispielen ist es möglich, auch sogenannte Sensitivitätsanalysen zu machen, indem die Auswirkungen der verschiedenen Randbedingungen auf die Wirtschaftlichkeitsberechnungen miteinander verglichen werden. Es liegt auf der Hand, dass niedrige Zinsen jede Investition begünstigen. Die in Zukunft vermutlich steigenden Energiepreise machen jedoch zusätzlich eine Investition in Energieeffizienz besonders interessant. Das lässt sich schon mit den bisher realisierten Projekten belegen.

3. Kostenvergleich Altbausanierung: Passivhaus (EnerPHit) – Niedrigenergiehaus (NEH)

In den Jahren 2005 bis 2008 wurden zwei Wohngebäude der GAG Ludwigshafen mit hoch energieeffizienten Komponenten saniert. Das Pilotprojekt „Passivhaus im Bestand“ (PHiB) Hoheloogstraße wurde vom Passivhaus Institut begleitet und messtechnisch untersucht und ausgewertet [Peper/Feist 2009]. Im Rahmen des IEA Task 37 [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] wurden von diesem Sanierungsprojekt und vom Nachfolgeprojekt PHiB-Schlesierstraße ex post detaillierte ökonomische Untersuchungen durchgeführt und die real abgerechneten Baukosten der genannten Sanierungsprojekte ausgewertet. Neben den absoluten Zahlenwerten der Baukosten für die einzelnen Komponenten (Stand 2008), ist vor allem der Vergleich interessant zwischen einer Sanierung nach den gesetzlichen Vorgaben [EnEV] und der viel weitergehenden Sanierung „PHiB“ mit Passivhaus-Komponenten, die etwa dem heutigen EnerPHit-Standard entspricht - mit stark verbesserten U-Werten und mit kontrollierter Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung. Wichtig ist dabei zu wissen: Die tatsächliche Realisierung des Referenzgebäudes ging über den eigentlich gesetzlich geforderten Standard [EnEV] hinaus und wurde unter dem Einfluss des benachbarten Passivhaus-Projekts ein sehr gutes Niedrigenergiehaus (NEH). Diese Tatsache und der technisch qualitative Vergleich der beiden Gebäude ist in [Peper/Feist 2009] und in [Kah/Ebel/Peper/Feist 2010] näher beschrieben.

Für den Vergleich der beiden Teilgebäude PHiB und NEH wurden die beiden folgenden Fragestellungen untersucht: 1. Wie hoch sind die Mehrinvestitionen einer hocheffizienten Bauweise im Vergleich zu einem Niedrigenergiehaus im gegenwärtigen Marktgeschehen? 2. Ist durch Skalen- und Lerneffekte künftig eine noch weitere Kostendegression möglich?

Basis für die Untersuchung sind der reale Vergleich der energetischen Gebäudevarianten des o.g. Projektes „Hoheloogstraße“, sowie die im Detail bekannten und analysierten Kosten aller Maßnahmen aus dem Projekt „Schlesierstraße“.

Bei dem ersten Pilotprojekt Hoheloogstraße (PHiB) betrugen die Sanierungskosten für alle Maßnahmen mit Passivhaus-Komponenten (Wärmedämmung der Gebäudehülle, neue Fenster, verbesserte Luftdichtheit und kontrollierte Wohnungslüftung) 406 €/m² Wohnfläche (brutto, inkl. Umsatzsteuer). Eine detaillierte Liste mit Kostendaten ist im ausführlichen Projektbericht enthalten [Kaufmann/Ebel/Feist 2010].

Werden von den genannten kompletten Maßnahmenkosten die sogenannten „Ohnehinkosten“ für alle sowieso notwendigen Teilmaßnahmen (z.B. neuer Außenputz) abgezogen, so stellt sich heraus, dass alle direkt der Energieeinsparung zuzuordnenden Kosten vollständig über die eingesparten Energiekosten refinanziert werden können. Dies gilt sogar mit konservativen Annahmen bzgl. der Zins- und der Energiepreisentwicklung (Tabelle 1). Die Lebenszykluskosten, d.h. die Summe aus den anrechenbaren Investitionskosten und den kapitalisierten Energiekosten sind um 100 €/m² geringer als für das nicht sanierte Gebäude; dies entspricht einer mittleren Kosteneinsparung von 7 €/m² Wohnfläche und Jahr. Für das Nachbargebäude Hoheloogstraße (NEH) betrugen die Kosten für dieselben Maßnahmen etwa 230 €/m² EBF (Energiebezugsfläche), die Lebenszykluskosten der Komplettsanierung Hoheloogstraße sind damit für das PHiB etwa 8 % höher als die der Niedrigenergiehausvariante. Das ist ein gutes Ergebnis für dieses Pilotprojekt [Kaufmann/Ebel/Feist 2010].

Tabelle 1: Grundlegende Annahmen für die dynamische Kapitalwertberechnung (Beispiele Altbausanierung Hoheloogstraße und Schlesierstraße, 2006). *) Energiepreise und Zinssatz (Realzins) im Baujahr: 2006 [Kah/Feist 2008]. .

Aufgrund dieser Erfahrung entschied sich der Bauherr, das Nachfolgeprojekt PHiB Schlesierstraße vollständig mit Passivhaus-Komponenten zu sanieren. Dieses Objekt war zuvor bereits einmal teilweise, aber unzureichend energetisch saniert worden. Folglich waren die einzusparenden Energiekosten deutlich geringer und die Sanierung lag an der Grenze zur Wirtschaftlichkeit, siehe Abbildung 12 links. Die Analyse der in diesem Projekt erhobenen Detailkosten zeigt, dass sich die Investitionsmehrkosten für die energetische Sanierung durch Skaleneffekte bei den Bauprodukten und eine optimierte Planung zukünftig weiter verringern lassen. Die Kosten für die eingesparte Kilowattstunde für das Projekt PHiB Schlesierstraße liegen hier unter 0,06 €/kWh. Das ist weniger als die Endenergiekosten (0,07 €/kWh) für Brennstoffe im Jahr 2006, d.h. auch dieses Projekt ist wirtschaftlich.

Um das Potential einer ökonomischen Optimierung auszuloten, wurde auf der Basis der abgerechneten Kosten des Projektes PHiB Schlesierstraße untersucht, bei welchen Maßnahmen noch Kosteneinsparungen möglich sind.

Wie man an den Heizenergiekosten des Ausgangszustandes „Altbau Alt“ in Abbildung 12 sieht, wurde nun davon ausgegangen, dass noch keine Wärmedämmung auf der obersten Geschossdecke vorhanden ist. Dementsprechend fällt die Energieeinsparung der Maßnahme „Dämmung Dach“ bei nur wenig höheren Kosten – nur der zusätzliche Dämmstoff muss bezahlt werden – erheblich größer aus. Folglich ist auch die Wirtschaftlichkeit dieser Maßnahme bei Weitem besser. Dieses Ergebnis demonstriert, wie wichtig es ist, Maßnahmen nicht suboptimal auszuführen [Kah/Feist 2008] [Kaufmann/Ebel/Feist 2010].

Die Maßnahmen zur Wärmebrückenreduktion wurden ökonomisch optimiert. Damit sind alle Maßnahmen zur Wärmedämmung entweder gerade gegenfinanziert (Kellerdecke) oder ergeben eine deutliche Kosteneinsparung gegenüber der Bestandsgebäude. Bei der Außenwanddämmung wurden die Dübel „weggelassen“ – dies geht natürlich nur, wenn der alte Außenputz noch ausreichend tragfähig ist, um den geklebten Dämmstoff dauerhaft zu tragen. Entsprechende Abreißversuche sind vor allem bei größeren Projekten in jedem Fall anzuraten; beim Projekt Tevesstraße ergaben Abreißversuche, dass auf Dübel verzichtet werden konnte [Kaufmann/Pfluger/ Feist 2009].

Bei den Fenstern wurde eine weitere Kostensenkung durch Rationalisierungsmaßnahmen beim Einbau antizipiert. Spätere Gespräche mit dem Bauteam und verschiedene gegenwärtig angebotene Produkte bestätigen dies: Inzwischen (2010) werden hochwertige Rahmenprofile aus Kunststoff, mit Rahmen-U-Werten Uf  0,9 W/(m²K), die für derartige Sanierungsmaßnahmen gut verwendbar sind, schon zu Preisen angeboten, für die vor einigen Jahren nur ein weit weniger effizientes NEH-Fenster erhältlich war.

Bei der Maßnahme Lüftungsanlage wurde angenommen, dass die Einhausung des Lüftungsgerätes künftig entfallen kann (etwa 400 €/Gerät). Entsprechende Weiterentwicklungen von besonders gut schallgedämmten Gehäusekonstruktionen für die Aufstellung in gemischt genutzten Räumen (Wohnküche o.Ä.) sind aus diesem Grunde auch mit leicht erhöhten Gerätekosten wirtschaftlich. Geringerer Stromverbrauch und ein besserer Wärmebereitstellungsgrad führen zu einer weiteren Verringerung des Energiebedarfs und damit höherer Energiekosteneinsparung. Die Analyse zeigt, dass die Lebenszykluskosten dieser optimierten Sanierungsvariante geringer sein können als für eine Sanierung auf Niedrigenergiehausniveau, vgl. Abbildung 12.

Hinweis: In diesem Abschnitt 3 sind bei den Kosten der Haustechnik jeweils nur die zusätzlichen Komponenten bzw. die Unterschiede (z.B. mehr oder weniger Heizkörper) aufgeführt. Die Kosten für das restliche Heizsystem (Wärmeerzeuger und Verteilung) standen nicht zur Verfügung und fehlen deshalb hier. In Abschnitt 4 werden im Unterschied dazu die gesamten Kosten des Heizsystems explizit berücksichtigt. Die Ergebnisse bzw. die absoluten Zahlen in diesem Abschnitt 3 (Altbau) sind daher mit den Zahlen im Abschnitt 4 (Neubau) nur bedingt vergleichbar.

3.1 Auswertung Baukosten "PHiB" Hoheloogstraße, Ludwigshafen

Der nachfolgende Abschnitt stellt eine Zusammenfassung aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] dar, der vollständige Bericht aus dem Projekt IEA Task 37 ist zum Download verfügbar unter www.passiv.de.

Anhand der Sanierung der Gebäude des Projektes „PHiB“ Hoheloogstraße der GAG in Ludwigshafen ist ein direkter Vergleich möglich zwischen einem auf nahezu Passivhaus-Standard sanierten Gebäudeteil (*) mit Lüftungsanlage (Heizwärmebedarf 16 kWh/(m²a)) und einem zweiten Gebäudeteil, der als gutes Niedrigenergiehaus aber ohne Lüftungsanlage saniert wurde [Peper/Feist 2009].

Das Gebäude besteht aus zwei geometrisch identischen Gebäudeteilen, Abbildung 1, welche beide Südorientierung haben. Der eine Teil wurde bei der Sanierung zum „Passivhaus im Bestand“ (PHiB) umgebaut, der andere wurde nur als Niedrigenergiehaus saniert mit manueller Fensterlüftung durch die Bewohner. Die technischen Details der Sanierung und die Ergebnisse des Monitorings, bei dem sowohl Temperaturen als auch Energieverbräuche aufgezeichnet und ausgewertet wurden, sind in [Peper/Feist 2009] dokumentiert.

Abbildung 1: Ursprünglicher Zustand der Gebäude Hoheloogstraße im Dezember 2004 (links) und die Gebäude nach der Sanierung 2006 (rechts) [Peper/Feist 2009]. .

Vergleich der Baukosten PHiB – NEH

Für die ökonomische Bewertung stellt diese zweigeteilte Sanierung einen herausragenden Glücksfall dar, weil damit die Mehrkosten zwischen einem Niedrigenergiehaus (NEH) gemäß den gesetzlichen Anforderungen [EnEV] und einer Sanierung mit Passivhaus-Komponenten aus dem direkten Vergleich ermittelt werden konnten. Zusammengefasst lautet das Ergebnis: Es ergaben sich Mehrkosten für das „PHiB“ von etwa 175 €/m² Wohnfläche gegenüber dem NEH mit einer Unsicherheit von  20 €/m² (Tabelle 2).

Die gesamten Baukosten, die direkt einer für den Energieverbrauch relevanten Maßnahme zugeordnet werden konnten, betragen bei dem PHiB 406 €/m² Wohnfläche bzw. Energiebezugsfläche (EBF), und beim NEH 231 €/m² EBF. Dabei wurden die fünf relevanten Maßnahmen - Wärmedämmung Gebäudehülle, Fenster, Luftdichtheit, Lüftung und Heizkörper (Haustechnik) - ausgewertet und im Detail aufgeschlüsselt, vgl. ebenfalls Tabelle 2.

Obwohl die Kostendaten sehr detailliert ermittelt wurden, bleibt trotzdem eine Unsicherheit in der Gesamtsumme der Kosten für die Energieeffizienzmaßnahmen von etwa  20 €/m². Diese resultiert z.B. aus den Unklarheiten in der Zuordnung einzelner Gewerke zu den verschiedenen untersuchten Maßnahmen. Dementsprechend ist natürlich auch die Differenz der Kosten für das PHiB und das NEH nur im Rahmen dieser Genauigkeit bestimmt, siehe Tabelle 2 und Abbildung 2.

Tabelle 2: Gesamte Sanierungskosten Hoheloogstraße für die energetisch relevanten Maßnahmen: Wärmedämmung, Fenster, Luftdichtheit, Lüftung und Heizkörper. .

In [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] sind die Kosten der einzelnen energetisch relevanten Maßnahmen für jedes Bauteil der Gebäudehülle und die relevanten haustechnischen Installationen im Vergleich dargestellt. In Abbildung 2 sind diese Kosten für PHiB und NEH jeweils nach Bauteilen sortiert als Doppelsäulen dargestellt: links die Kosten des PHiB, rechts (türkis) die Kosten für das NEH. Die Differenz ist jeweils als grauer Stapelbalken dargestellt. Bis auf die Heizkörper ergeben sich für alle Komponenten gewisse Mehrinvestitionen im Vergleich zum NEH. Heizkörper sind im NEH in größerer Anzahl notwendig, im PHiB nur im Badezimmer, daher die Mehrkosten für das NEH. Die Zuluftheizregister, eines pro Wohnung im PHiB, sind in den Kosten für die Heizkörper enthalten.

Alle hier genannten Zahlen sind tatsächlich abgerechnete Kosten. Die sogenannten „Ohnehinkosten“, die nicht direkt der Energieeinsparung zuzurechnen sind (z.B. ein neuer Außenputz auf dem Wärmedämmverbundsystem), wurden hier noch nicht abgezogen. Wegen der Struktur der zur Verfügung stehenden Daten war dies für das Projekt Hoheloogstraße nicht möglich. Wie weiter unten ausgeführt wird, müssen diese Ohnehinkosten bei einer zeitlichen Kopplung der Energiesparmaßnahme an die ohnehin notwendige Sanierungsmaßnahme nicht den Kosten der Energiesparmaßnahme angerechnet werden. Dies wird beim Projekt Schlesierstraße im Detail gezeigt.

Abbildung 2: Baukosten Hoheloogstraße für die energetisch relevanten Maßnahmen. Vergleich zwischen der Variante „PHiB“ und dem direkt benachbarten „NEH“. Die verschiedenen Kosten wurden detailliert aufgeschlüsselt. Dargestellt sind hier jeweils die gesamten Baukosten für die Maßnahmen umgerechnet in €/m² Wfl, siehe Legende und Tabelle 2. Bei Dach und Kellerdecke wurden die Kosten für die Wärmebrückenreduktion am Dachrand bzw. Perimeter jeweils dort hinzugerechnet. Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010]. .

Um die Kosten der einzelnen Komponenten untereinander vergleichen zu können, wurden alle absoluten Beträge auf die Wohnfläche des jeweiligen Gebäudes (750 m²) bezogen. Für die Maßnahmen an der Gebäudehülle sind zusätzlich die Kosten pro m² Bauteilfläche aufgeführt, sodass diese maßnahmenspezifisch mit anderen Bauprojekten verglichen werden können. Als Bauteilflächen wurden jedoch nur die Außenwand, das Dach, die Kellerdecke und die Fenster einzeln ausgewiesen. Die Kosten für die „Verpackung“ der Wärmebrücken am Dachrand und am Perimeter wurden jeweils dem Dach bzw. der Kellerdecke zugeschlagen. Alternativ könnten sie auch auf die Länge des Dachrandes bzw. des Perimeters bezogen werden, dies hätte jedoch die Komplexität der Aufstellung erhöht.

In Abbildung 2 wurden dementsprechend die Kosten der Maßnahmen „Verpackung“ bzw. Reduzierung der Wärmebrücken jeweils zusammen mit den Kosten der Dämmung auf der obersten Geschossdecke und der Kellerdecke dargestellt. Damit sind die einzelnen Kosten systematisch zugeordnet. Man erkennt jetzt, dass die Wärmebrückenreduktion im Vergleich zur Dämmung des flächigen Bauteils hier einen relativ großen Kostenanteil verursacht – nach Auffassung der wissenschaftlichen Nachuntersuchung wäre ein etwas geringerer Aufwand hier durchaus vertretbar gewesen, vgl. dazu die Ausführungen zur Kostenoptimierung beim Projekt Schlesierstraße. Der Kostenanteil des Außenputzes, der Dübel und der Anschlüsse des WDVS wurden separat ausgewiesen. Dies wird später bei der Bestimmung der schon erwähnten „Ohnehinkosten“ wichtig.

Neben der Wärmebrückenreduktion fällt beim WDVS auf, dass die Kosten für die zusätzliche mechanische Befestigung der Dämmblöcke (Dübel) sowie für die Anschlüsse der Oberflächen (Putz) an benachbarte Bauteile (z.B. Fenster) einen relativ hohen Anteil im Vergleich zu den Kosten des Dämmstoffes selbst ausmachen. Dies ist nicht außergewöhnlich. Wie man an der Liste in Tabelle 2 sieht, sind die Ausgaben für Dübel, Anschlüsse und den Außenputz im NEH fast genauso hoch. Man erkennt jedoch, dass es hier evtl. noch erhebliche Kosteneinsparpotentiale gibt. Die Kosten für das Gerüst wurden zu je einem Drittel dem Dach, der Außenwanddämmung und den Fenstern zugerechnet.

Die Kosten für die Fenster beinhalten auch die Verschattung (Rollladen). Für die Haustüren wurde in beiden Gebäudeteilen das identische Produkt verwendet, daher sind die Kosten gleich.

Die Kosten für die Lüftungsanlage beinhalten alle lüftungstechnischen Aufwendungen: für das Zentralgerät in jeder Wohnung, die Kanäle zur Luftführung, Zuluftelemente, Kernbohrungen in den Außenwänden für die Außen- und Fortluft (11,20 €/m²) etc. Besonders zu erwähnen ist ein zusätzlicher Schrank, der um das Lüftungsgerät herum gebaut wurde, um dessen Schallemissionen zu dämpfen. Das wäre nicht unbedingt notwendig gewesen, wurde aber empfohlen, weil die Geräte zum Teil im Badezimmer oder in der Küche platziert sind und so der Wohnwert durch den besseren akustischen Komfort verbessert wird. Dieser Schrank war mit etwa 490 €/WE bzw. 7,80 €/m² Wfl. relativ teuer, weil er als Nachtrag beauftragt worden war. Dasselbe gilt für die Überströmöffnungen an den Innentüren, die 45 €/Tür (200 €/WE) bzw. 3,14 €/m² Wfl. gekostet haben. Im Folgeprojekt Schlesierstraße waren beide Komponenten wesentlich kostengünstiger, weil sie von vorneherein in den Leistungsverzeichnissen eingeplant waren. Die Kosten für das hydraulische Zuluft-Nachheizregister wurden bei den Heizkörpern verbucht, weil das Nachheizregister neben dem Badheizkörper der einzige Heizkörper im Passivhaus ist.

Beim NEH wurden als „Lüftungsanlage“ einfache Lüfter im Badezimmer eingebaut, die nur während der Benutzung und kurz danach noch in Betrieb sind (Nachlaufrelais). Trotzdem war dafür eine Kernbohrung pro WE für die Fortluftdurchlässe notwendig (6,90 €/m²), die wesentlich zu den genannten Kosten (13 €/m²) beiträgt.

3.2 Auswertung Baukosten Schlesierstraße, Ludwigshafen

In dem zweiten Projekt „Schlesierstraße“ konnten die Kosten der einzelnen Maßnahmen im Detail aus den Unterlagen der Bauherrin, der GAG in Ludwigshafen recherchiert werden, sodass sich ein sehr genaues Bild der Aufwendungen ergab.

Abbildung 3: Ursprünglicher Zustand der Gebäude Schlesierstraße 2005 (links) und die Gebäude nach der Sanierung 2008 (rechts). Foto links: GAG Ludwigshafen. .

Insgesamt konnte auch dieses Projekt ökonomisch überzeugend abgeschlossen werden, eine Investitionssumme von 1072 €/m² (brutto) für eine vollständige Sanierung mit Passivhaus-Komponenten ist ein gutes Ergebnis. Wenn man die durchgeführten Maßnahmen und deren Kosten jedoch im Detail betrachtet, erkennt man ein prinzipielles Dilemma: Es fällt auf, dass einige spezielle Randbedingungen zu beachten waren, die einige Maßnahmen, wenn man sie einzelwirtschaftlich betrachtet, wirtschaftlich unattraktiv machen.

Abbildung 4: Baukosten Schlesierstraße für die energetisch relevanten Maßnahmen. Kosten wie abgerechnet im Vergleich zum Projekt Hoheloogstraße. Bei den Fenstern und der Lüftungsanlage ließen sich signifikante Kostenreduzierungen realisieren, siehe Text. Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] .

1. Die oberste Geschossdecke hatte schon eine 14 cm starke Wärmedämmung, das Bauteil hatte im Ausgangszustand also schon einen relativ niedrigen U-Wert und entsprach einem NEH-Standard bzw. dem damals gesetzlich geforderten Wärmeschutz [EnEV]. Die zusätzlich eingebrachte Dämmung (24 cm) und der Aufwand für die Wärmebrückenreduktion am Dachrand konnten die Wärmeverluste nun nicht mehr sehr stark reduzieren. Sie sind für das Gesamtkonzept „Passivhaus“ jedoch notwendig und energetisch und bauphysikalisch sinnvoll. Die Baukosten für die zusätzliche Dämmung können aber von der relativ kleinen zusätzlichen Energieeinsparung nicht refinanziert werden. Dieses Dilemma ist bekannt und führt zu der vom Passivhaus Institut schon seit langem gegebenen Empfehlung: Wenn schon Wärmeschutz, dann gleich richtig. Denn ein NEH nach wenigen Jahren zum Passivhaus aufzurüsten, ist wirtschaftlich nicht darstellbar.

2. Die Dämmung am Perimeter rund um das Gebäude wurde ganz bis an die Sohle des Kellers heruntergezogen. Die dafür notwendigen Erdarbeiten und die zusätzliche Fläche an erdberührter Außenwanddämmung sind aus bauphysikalischer Sicht sinnvoll, sie erhöhen die Kosten für die Maßnahme „Wärmebrücke Kellerdecke“ jedoch erheblich. Es soll im Folgenden gezeigt werden, wie diese Maßnahme möglicherweise hätte modifiziert werden können, um zu geringeren Kosten zu kommen.

Vergleich der Baukosten Hoheloogstraße – Schlesierstraße

In Abbildung 4 sind die Kosten für das Projekt PHiB-Hoheloogstraße (PHiB-H) im direkten Vergleich zum Projekt PHiB-Schlesierstraße (PHiB-S) dargestellt. Die Dämmung für das Dach bzw. auf der obersten Geschossdecke konnte gegenüber der Hoheloogstraße noch einmal deutlich kostengünstiger realisiert werden. Die Wärmebrückenreduktion am Dachrand war andererseits deutlich teurer, weil das am Dachrand vorhandene Gesims nicht abgetrennt werden konnte; denn das vorhandene Schrägdach auf der obersten Geschossdecke (Beton) war noch weitgehend intakt und sollte erhalten bleiben. Die Sparren des Daches liegen jedoch auf dem Gesims auf.

Tabelle 3: Dokumentierte und abgerechnete Baukosten Schlesierstraße für die energetisch relevanten Maßnahmen. Die Ohnehinkosten für jede Maßnahme sind hier nur informativ genannt, für die Summe der Ohnehinkosten siehe Tabelle 4 und Abbildung 5. Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] .

Die Dämmung der Kellerdecke ist bei PHiB-S wieder günstiger, die Perimeterdämmung jedoch deutlich teurer als bei PHiB-H. Wie weiter unten ausgeführt, hätte die Perimeterdämmung nicht bis an die Unterkannte des Kellerbodens heruntergezogen werden müssen. Damit wären auch die zusätzlichen Erdarbeiten entfallen. Die höheren Kosten beim PHiB-S für die Außenwanddämmung dürften an der konjunkturbedingten allgemeinen Preissteigerung für WDV-Systeme bzw. Polystyrol-Dämmstoff während der Projekt-Ausschreibungs-Phase liegen.

Abbildung 1: Summe Ohnehinkosten aus Tabelle 3. Zur Evaluierung der Wirtschaftlichkeit müssen von den in Tabelle 3 genannten Baukosten der einzelnen Maßnahmen jeweils die genannten Ohnehinkosten abgezogen werden. Das Ergebnis sind die direkt der Energieeinsparung zuzuordnenden Kosten der gesamten Sanierung, siehe Abbildung 5. .

Bei den Fenstern konnte eine deutliche Kostenreduzierung bei verbesserter Produktqualität erreicht werden. Hier konnten außerdem Rationalisierungseffekte aufgrund der planerischen Erfahrung aus dem Vorgängerprojekt kostensenkend wirksam gemacht werden. Die höhere Investition bei den Haustüren ist ein reiner Skaleneffekt: Beim Gebäude Schlesierstraße gibt es drei Hauseingänge für 15 Wohnungen, in der Hoheloogstraße zwei Hauseingänge für 12 Wohnungen. Bei der Lüftungsanlage konnten wiederum planerische Erfahrungen kostensenkend umgesetzt werden.

Kostenanalyse Schlesierstraße im Detail

Aus dem Projekt Schlesierstraße konnten im Rahmen des Projektes IEA Task37 Kostendaten in höherer Detaillierung ausgewertet werden. Daher war es möglich, die verschiedenen Investitionskosten besser zuzuordnen. In Tabelle 3 konnten deshalb neben den tatsächlichen Baukosten die sogenannten „Ohnehinkosten“ für jede Maßnahme ausgewiesen werden. In Abbildung 5 sind in der jeweils ersten Säule einer Gruppe aus drei Säulen neben der Kostenaufschlüsselung nach Komponenten (analog zu Abbildung 2) die Ohnehinkosten aufgetragen. Für die Lebenszykluskostenanalyse bzw. den Vergleich der Investitionskosten mit den eingesparten Energieverbrauchskosten müssen die Ohnehinkosten, wie in Abbildung 5 angedeutet, von den gesamten Baukosten einer Maßnahme abgezogen werden. In Tabelle 4 wurde die Summe der Ohnehinkosten von den gesamten Maßnahmenkosten abgezogen. Das Ergebnis sind die direkt der Energieeinsparung zuzuordnenden Kosten der gesamten Sanierung, die in Summe auch in Abbildung 5 (Säule rechts außen) aufgeführt sind. Zur Erläuterung der Ohnehinkosten im Einzelnen siehe [Kaufmann/Ebel/ Feist 2010].

Die tatsächlich für die Energieeinsparung der jeweiligen Maßnahme anzurechnenden Kosten sind in der zweiten Säule (hellgrau) der jeweiligen Gruppe ausgewiesen. In Summe sind das für die Altbausanierung noch 225 €/m² Wfl. gegenüber 380 €/m² Gesamtkosten aller Maßnahmen, Tabelle 4.

In der dritten Säule in Abbildung 5 (violett) ist der Anteil an den Baukosten ausgewiesen bzw. abgeschätzt worden, der nur bei einer Altbausanierung anfällt. Diese Zahlen sind rein zur Information und werden im Folgenden für die Gesamtkostenanalyse auch nur als Zusatzinformation verwendet. Mit dieser Information lässt sich jedoch die Systematik auch einfach für die ökonomische Analyse bei einem Neubau anwenden.

Abbildung 5: Baukosten Schlesierstraße im Detail, vgl. Tabelle 3 und Tabelle 4. Erste Säule: Kosten wie abgerechnet, teilweise aufgeschlüsselt. Negative rote Beiträge: Ohnehinkosten, z.B. Außenputz Farben. Zweite Säule (hellgrau): abgerechnete Kosten abzüglich Ohnehinkosten. Dritte Säule: Anteil der altbautypischen Kosten, z.B. Wärmebrücken-Reduktion. Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] .

Altbautypische Kosten sind die Wärmebrücken-Reduktion am Dachrand und am Perimeter sowie die zusätzliche Verdübelung der Blöcke des WDV-Systems. Bei den Fenstern sind das Kosten für die Modifikation der Fensterlaibung, d.h. ggf. das Abschlagen eines vorhandenen Anschlags. Bei der Lüftungsanlage sind es die Herstellung von Mauerdurchbrüchen bzw. Kernbohrungen für die Außenluft- und Fortluftdurchlässe. Diese Öffnungen können im Neubau wesentlich kostengünstiger realisiert werden.

Kostenanalyse Schlesierstraße im Detail: Kostenoptimierung

Die bisher genannten Zahlen entsprechen den tatsächlich abgerechneten Kosten, die sich aus der Durchsicht der Unterlagen beim Bauherrn ergeben haben. Aus Gesprächen mit Mitgliedern des Bauteams ergaben sich jedoch nach Abschluss des Projektes verschiedene Ansätze für eine zukünftig mögliche weitere Kostenoptimierung, die in [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] weiter ausgeführt ist.

Diese Überlegungen führen zu einem standardisierten Sanierungsprojekt mit einem Paket von kostenoptimierten Sanierungsmaßnahmen, das prinzipiell auf jedes Bestandsgebäude angewandt werden könnte. Andererseits ist auch klar, dass jede Altbausanierung sich mit den spezifischen Gegebenheiten des jeweiligen bestehenden Gebäudes auseinandersetzen muss, seien dies besondere architektonische oder auch nur bautechnische bzw. geometrische „Komplikationen“. Betrachtet man jedoch den Gebäudebestand in Deutschland [Ebel/Eicke/Feist/Groscurth 2000], so erkennt man schnell, dass ein sehr großer Anteil an „Typengebäuden“ aus der Nachkriegszeit mit einem kostenoptimierten Standardpaket an Maßnahmen, wie sie in [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] vorgeschlagen wurden und im Rahmen der EnerPHit-Zertifizierung praktiziert werden, sehr wohl adäquat saniert werden könnten. Auf diese Weise können die vorgenannten altbautypischen Kosten deutlich weiter reduziert werden, ohne dass die Qualität der Sanierung insgesamt darunter leidet.

3.3 Ökonomische Bilanz der Kosten der Energiesparmaßnahmen

Auf der Basis der vorgenannten Baukosten für die energetisch relevanten Maßnahmen kann nun eine Analyse der Kostenbilanz gemacht werden. Dazu muss allerdings geklärt werden, welcher Anteil der zuvor ermittelten Baukosten der einzelnen Maßnahmen direkt der Energieeinsparung der jeweiligen Maßnahme zugeordnet werden muss. Der Barwert dieser „bedingten“ Investitionskosten jeder Maßnahme wird verglichen mit dem Barwert der eingesparten Energiekosten über einen Zeitraum von 20 Jahren (Betrachtungszeitraum) [Kah/Feist 2008].

Barwert – Restwert – Kopplungsprinzip – Ohnehinkosten

Als erstes muss der Restwert, den die jeweilige Maßnahme nach 20 Jahren noch hat, vom Barwert noch abgezogen werden, um direkt vergleichbare Zahlen zu erhalten. Dazu muss die Lebensdauer der einzelnen Komponenten (Annahmen: 50 Jahre für Wärmedämmung, 30 Jahre für Fenster und Haustechnik, Tabelle 1) bekannt sein. Die in den folgenden Abbildungen genannten Werte für die Barwerte der Maßnahmen sind daher deutlich geringer als die oben aufgeführten Baukosten. Aufgrund der unterschiedlichen Lebensdauern der verschiedenen Komponenten (Tabelle 1) sind die Restwertabzüge nicht für alle Komponenten gleich.

Außerdem werden gemäß dem Kopplungsprinzip nur solche Kosten bilanziert, die direkt der Energieeinsparung der jeweiligen Maßnahme zuzurechnen sind, z.B. nur der Dämmstoff und der Kleber eines WDVS, nicht jedoch der ohnehin erforderliche neue Außenputz. Denn es wird davon ausgegangen, dass der Außenputz zum Zeitpunkt der Sanierung ohnehin hätte erneuert werden müssen. Daher die Bezeichnung „Ohnehinkosten“ [Kah/Feist 2008]. Eine Auflistung der weiteren zugrunde gelegten Annahmen zu den ökonomischen Randbedingungen findet sich in Tabelle 1. Siehe auch die Erläuterungen zu Tabelle 3, in denen die Ohnehinkosten und die direkt auf die Maßnahmen bezogenen Kosten explizit genannt sind. Diese direkt der jeweiligen Maßnahme zuzurechnenden Kosten sind in Abbildung 5 als hellgraue Säulen dargestellt. Zur Frage der Anrechnung bzw. Abzug von Ohnehinkosten, Restwertabzug und Kopplungsprinzip siehe auch die Ausführungen im Beitrag von Witta Ebel im „Protokollband 42“.

Kostenberechnung im Detail

Für die Bilanzierung der Kosten wurde eine Tabellenkalkulation aufgebaut, mit der sich die verschiedenen Varianten und deren einzelne Maßnahmen übersichtlich organisieren lassen. Es lassen sich damit die Baukosten jeder Maßnahme, die jeweils damit verbundene Energieeinsparung und die daraus resultierenden Energiekosteneinsparungen miteinander vergleichen.

Die Energiebilanz wird dabei für jede Variante und jede Maßnahme im PHPP (Passivhaus-Projektierungspaket) berechnet. Das Ergebnis ist der spezifische Heizwärmebedarf des gesamten Gebäudes, der mit jeder zusätzlichen Maßnahme sukzessive immer geringer wird, wie in Abbildung 6 dargestellt. Die Differenz des Heizwärmebedarfs (HWB) mit und ohne Maßnahme, d.h. die Differenz zweier aufeinander folgender HWB-Werte in Abbildung 6 ergibt dann direkt die Energieeinsparung dieser Maßnahme für das gesamte Gebäude. Sie ist in Abbildung 6 jeweils als oberer Teil des Stapelbalkens dargestellt.

Die Kosten werden nun wie vorher beschrieben für alle Maßnahmen im einzelnen berechnet, d.h. es werden die eingesparten Energiekosten und die auf die jeweilige Maßnahme anzurechnenden Baukosten berechnet und dann wie in Abbildung 7 dargestellt. Die Tabellenkalkulation wurde so aufgebaut, dass bis zu sieben Maßnahmen für jedes Gebäude bzw. Sanierungsvarianten im Einzelnen berechnet und deren verschiedene Kostenarten übersichtlich dargestellt werden können. Die jährlich anfallenden Energiekosten werden diskontiert und es wird der Barwert für den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren gebildet. Für Maßnahmen, die länger als 20 Jahre halten, wird der Restwert nach 20 Jahren berechnet. Von den abgerechneten Investitionskosten der Maßnahmen werden Ohnehinkosten und der Restwert abgezogen. Nur die verbleibenden und direkt der Energiesparmaßnahme zuzurechnenden Kosten abzüglich Restwert werden anschließend in Abbildung 7 dargestellt.

Die Darstellung der Konfiguration „Schlesierstraße wie gebaut“ findet sich in [Kaufmann/Ebel/Feist 2010]; an dieser Stelle soll nur die Konfiguration „Schlesierstraße optimiert“ zusammenfassend im Detail dargestellt werden.

3.4 Szenario: Sanierung Schlesierstraße wirtschaftlich optimiert

Einzelne Maßnahmen im Projekt Schlesierstraße waren zum Teil relativ teuer und können somit für sich alleine nicht als wirtschaftlich angesehen und empfohlen werden. Um das weiter zu diskutieren wurde das Sanierungsszenario erarbeitet, für das die Kosten der einzelnen Maßnahmen optimiert wurden. Die Baukosten dieses optimierten Szenarios werden in [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] im Detail diskutiert.

Tabelle 5: Ursprünglicher Zustand der Gebäude Hoheloogstraße im Dezember 2004 (links) und die Gebäude nach der Sanierung 2006 (rechts) [Peper/Feist 2009]. .

Die Maßnahmen zur Wärmebrückenreduktion wurden stark optimiert und deren Kosten auf weniger als die Hälfte reduziert. Damit sind alle Maßnahmen zur Wärmedämmung in Abbildung 7 entweder gerade gegenfinanziert (Kellerdecke) oder ergeben eine deutliche Kosteneinsparung gegenüber dem Bestandsgebäude, weil die Kosten der Wärmedämm-Maßnahme im Dach und an der Außenwand deutlich geringer sind als die Energiekosteneinsparungen über den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren. Bei der Außenwanddämmung wurden die Dübel „weggelassen“ – dies geht natürlich nur, wenn der alte Außenputz noch tragfähig genug ist, um die geklebten Wärmedämmung dauerhaft zu tragen.

Entsprechende Abreißversuche sind vor allem bei größeren Projekten in jedem Fall anzuraten, um zu testen, ob die relativ teuren Dübel wirklich benötigt werden. Beim Projekt Tevesstraße ergaben solche Abreißversuche, dass auf Dübel verzichtet werden konnte [Kaufmann/Pfluger/Feist 2009].

Bei den Fenstern konnten weitere Kostensenkungen aufgrund einer stärkeren Marktdurchdringung und Rationalisierungsmaßnahmen beim Einbau antizipiert werden. Spätere Gespräche mit dem Bauteam und verschiedene gegenwärtig angebotene Produkte bestätigen dies: Inzwischen (2010) werden hochwertige Rahmenprofile aus Kunststoff, mit Rahmen-U-Werten Uf  0,9 W/(m²K), die für derartige Sanierungsmaßnahmen gut verwendbar sind, schon zu Preisen angeboten, für die vor einigen Jahren nur ein NEH-Fenster erhältlich war, Tabelle 2. Es verbleiben damit für das hochwertige Fenster fast nur noch Mehrkosten für die Dreifach-Wärmeschutzverglasung von etwa 40 €/m² Fensterfläche (zum damaligen Zeitpunkt; heute, d.h. 2012 sind auch diese Kosten bereits weiter zurückgegangen).

Abbildung 6: Sanierung Schlesierstraße optimiert. Energetische Auswirkungen der einzelnen Maßnahmen [Kah/Feist 2008], Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] .
Abbildung 7: Sanierung Schlesierstraße optimiert. Ökonomische Auswirkungen der einzelnen Maßnahmen. Alle Angaben brutto (inkl. MwSt. in €/m² Wohnfläche). Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] .
Abbildung 8: Sanierung Schlesierstraße optimiert. Preis pro eingesparter kWh je Maßnahme. Lüftung und Heizkörper wurden unter Haustechnik zusammengefasst. Die Energieeinsparung der Wärmerückgewinnung wurde daher als Referenz für beide angesetzt. Die gesamte Haustechnik führt also nur auf Kosten der eingesparten Energie von 0,064 €/kWh. Grafik aus [Kaufmann/Ebel/Feist 2010] .

Bei der Lüftungsanlage wurde angenommen, dass die Einhausung des Lüftungsgerätes entweder entfallen kann, wenn ein separater Technikraum zur Verfügung steht, oder dass diese Einhausung günstiger hergestellt werden kann. Entsprechende Weiterentwicklungen von besonders gut schallgedämmten Gehäusekonstruktionen für die Aufstellung in gemischt genutzten Räumen (Wohnküche o.Ä.) sind anzuregen und erlauben künftig günstigere Lösungen. Denn auch die Aufstellung in einem separaten Technikraum kostet den verwendeten Platz. Außerdem wurde eine weitere technische Verbesserung der Lüftungsgeräte (Tabelle 5) angenommen: Verbesserte Stromeffizienz und ein besserer Wärmebereitstellungsgrad führen zu einer weiteren Verringerung des Energiebedarfs und damit zu einer weiteren Energiekosteneinsparung. Für den Preis der eingesparten kWh ergeben sich gemäß dem bisher Gesagten die Zahlen in Abbildung 8. Man erkennt, dass fast alle Maßnahmen nahe an die Grenze von 0,08 €/kWh herankommen und die entscheidenden Maßnahmen diese Grenze deutlich unterbieten. Bei der Haustechnik sind wieder die Mehrkosten der Lüftungsanlage teilweise durch die Mindermenge an Heizkörpern gegenfinanziert.

3.5 Szenario: Sanierung Schlesierstraße als NEH

Bleibt die Frage zu beantworten, welchen finanziellen bzw. wirtschaftlichen Vorteil eine Sanierung nach der [EnEV] gehabt hätte. Zur Beantwortung muss derselbe Formalismus, wie oben für die EnerPHit-Sanierung geschildert, noch einmal durchgeführt werden. Der Ausgangszustand (Altbau) ist derselbe, der Endzustand ist nun ein „Niedrigenergiehaus“ (NEH).

Der „Gewinn“, d.h. die Differenz aus eingesparten Energiekosten und den Investitionskosten in Abbildung 7 bzw. in Abbildung 10 gibt an, ob und um wie viel die eine Konfiguration ökonomisch vorteilhafter ist als die andere. Dieses Vorgehen hat zum einen den Vorteil, dass klar wird, dass jede Form von energetischer Sanierung bei den derzeitigen Energiepreisen einen ökonomischen Vorteil hat gegenüber dem „Nichtstun“. Andererseits kann man mit diesem Vergleich alt/neu besser auf die Situation des Bestandsgebäudes eingehen. Das ist bei einem Neubau nicht unbedingt notwendig: Dort ist die Referenz die gesetzlich vorgeschriebene Bauweise.

Tabelle 6: Sanierung Hoheloog- / Schlesierstraße als NEH: die wichtigsten Bauteilkennwerte .

Zum Zeitpunkt des Bauantrags war noch die EnEV 2002 gültig [EnEV]. Da diese jedoch für die Zukunft keine Relevanz mehr hat und andererseits die EnEV keine besonders scharf definierte Anforderung an den Heizwärmebedarf bzw. den Endenergiebedarf hat, wurde für die folgenden Überlegungen ein „gutes NEH“ herangezogen, das ähnlich wie das Gebäude NEH-Hoheloogstraße deutlich besser sein dürfte als manches Gebäude, das derzeit die Anforderungen nach EnEV 2009 erfüllt. Das NEH-Gebäude soll eine Abluftanlage ohne WRG haben und eine Luftdichtheit von n50 = 1,5/h. Wärmedämmung mit U-Werten zwischen 0,2 bis 0,35 W/(m²K), Fenster-U-Werte Uw = 1,6 W/(m²K), siehe Tabelle 6.

Abbildung 9: Sanierung Schlesierstraße als NEH. Energetische Auswirkungen. .
Abbildung 10: Sanierung Schlesierstraße als NEH. Ökonomische Bilanz. Die im Vergleich zum PHiB notwendigen zusätzlichen (neuen) Heizkörper tragen erheblich zu den Sanierungskosten bei. .

Der Heizwärmebedarf dieses NEH liegt bei 65 kWh/(m²a), die weiteren Zwischenzustände und die Einsparungen der einzelnen Maßnahmen sind in Abbildung 9 dargestellt. In Abbildung 10 sind wieder die Kosten der einzelnen Maßnahmen (Investitionskosten abzüglich Ohnehinkosten und abzüglich Restwert nach 20 Jahren) im Vergleich zu den eingesparten Energiekosten dargestellt. Man erkennt, dass die einzelnen Maßnahmen zwar alle billiger sind als für das PHiB, dass aber andererseits der Einspareffekt fast proportional dazu zurückgeht. In Summe ist das resultierende Gesamtergebnis („Gewinn“) in 20 Jahren mit 148 €/m² EBF (Abbildung 10) deutlich weniger attraktiv als die Netto-Kosteneinsparungen, welche die optimierte Sanierung mit PH-Komponenten bietet: 188 €/m² EBF, Abbildung 7.

3.6 Lebenszykluskostenanalyse: Energie- und Investitionskosten

Die Summe aus den kapitalisierten laufenden Kosten (hier: Energiekosten) und den Investitionskosten, bezeichnet man auch als die „Lebenszykluskosten“ („total lifecycle costs“) für das Gebäude. Diese Summe gibt die gesamte finanzielle Belastung wieder, die der Betreiber bzw. der Nutzer des Gebäudes zu tragen hat. Daher ist diese Darstellung als Zusammenfassung der Ergebnisse gut geeignet. Die Betrachtung wird auf einen Kalkulationszeitraum von 20 Jahren beschränkt, an dessen Ende die Restwerte von Gebäude bzw. Bauteil als Einnahme berücksichtigt werden. Bei einer Kostenbetrachtung werden sie daher von den Investitionskosten abgezogen.

Mit den hier ausgewerteten Daten lassen sich die Wirtschaftlichkeiten der beiden Projekte direkt miteinander vergleichen, indem die Lebenszykluskosten der Sanierungsvarianten über einen Betrachtungszeitraum von 20 Jahren einander gegenübergestellt werden. Es zeigt sich, dass sowohl das PHiB als auch das NEH einen deutlichen finanziellen Vorteil gegenüber dem ursprünglichen nicht sanierten Gebäude haben: Im Vergleich sinken die Energiekosten so stark, dass die Lebenszykluskosten aus den verbleibenden Energieverbrauchskosten und den zusätzlichen Baukosten (abzüglich der Ohnehinkosten) für die Energiesparmaßnahmen geringer sind als die Energieverbrauchkosten des unsanierten Gebäudes im gleichen Zeitraum.

Die direkt der Energiesparmaßnahme zuzuordnenden Bauteilkosten in Abbildung 11 ergeben sich dabei aus den abgerechneten Baukosten abzüglich der Ohnehinkosten und abzüglich des Restwertes nach 20 Jahren. Diese Bauteilkosten sind für das PHiB höher als für das NEH, werden aber für die meisten Bauteile überkompensiert durch die während der Lebensdauer eingesparten Energiekosten im Betrieb. Der noch erhöhte Investitionsaufwand ist jedoch vor allem dem Pilotcharakter und der ehrgeizigen Zielsetzung des Bauherrn, GAG Ludwigshafen, für dieses Projekt geschuldet, denn das Projekt Hoheloogstraße war eine der ersten Sanierungen dieser Art.

Abbildung 11: Zusammenfassung: Lebenszykluskostenanalyse. Vergleich der Sanierungsvarianten PHiB und NEH beim Projekt Hoheloogstraße. Dargestellte Kosten: Energierelevante Investitionskosten (abzüglich Restwert) + Wartungs- und Stromkosten Lüftung (20 Jahre) + kapitalisierte Energiekosten über 20 Jahre .
Abbildung 12: Zusammenfassung: Lebenszykluskostenanalyse. Vergleich der Sanierungsvarianten beim Projekt Schlesierstraße: PHiB „wie realisiert“ und PHiB „optimiert“ und NEH. Dargestellte Kosten: wie Abbildung 11 .

Im Projekt „Schlesierstraße“ wurden neben der „Sanierung wie gebaut“ zwei weitere Szenarien mit Kostenannahmen durchgespielt, die eine weitere Kostenoptimierung erkennen lassen, Abbildung 12 rechts. Die kostenoptimierte Sanierung mit Passivhaus-Komponenten zeigt, dass es möglich ist, die Bauteilkosten auch bei Altbausanierungen noch einmal zu senken, ohne die Bauqualität zu vermindern. Derartige kostenoptimierte Altbausanierungen waren, wie weiter oben ausgeführt, der Prototyp für die inzwischen unter dem Kürzel „EnerPHit“ vom Passivhaus Institut durchgeführten Gebäudezertifizierung [Bastian 2011].

Vergleicht man die Spalte 2 mit der Spalte 5 in Abbildung 12 so zeigt sich, dass sich „PHiB-Schlesier“ und das Szenario „Sanierung NEH“ hier nur noch geringfügig (+ 2 %) voneinander unterscheiden. Die kostenoptimierte Variante „EnerPHit“ ist sogar deutlich günstiger in den energierelevanten Lebenszykluskosten (- 29 %) als die NEH-Sanierung, da deren Energieverbrauchskosten über den Betrachtungszeitraum sehr hoch bleiben.

Dies gilt bereits bei dem in dieser Rechnung noch zugrunde liegenden Endenergiepreis für Heizenergie (Heizöl, Gas) von 0,07 €/kWh. Dieser Preis wird schon heute (2012) übertroffen und es muss erwartet werden, dass er innerhalb der Lebensdauer des Gebäudes noch weiter steigt.

Daher sollen die vollständigen Lebenszykluskosten der beiden Projekte zum Schluss noch aus heutiger Sicht analysiert werden: Schon heute (2012) zeichnet sich ein mittlerer Energiepreis für den Zeitraum 2006 bis 2026 ab, der bei etwa 0,10 €/kWh liegen wird. Belässt man also die Baukosten und die Zinsen auf dem Niveau von 2006 (siehe Tabelle 1) und nimmt einen mittleren Energiepreis für Endenergie von 0,10 €/kWh an, so ergeben sich die Zahlen wie in Abbildung 13. Man erkennt, dass das Pilotprojekt PHiB Hoheloogstraße damit aus heutiger Sicht schon annähernd wirtschaftlich ist und die Sanierung PHiB Schlesierstraße mit diesen Energiepreisen heute schon deutlich vorteilhafter ist als das vergleichbare NEH.

Abbildung 13a: Lebenszykluskostenanalyse wie Abbildung 11 und Abbildung 12, jedoch abweichend für einen mittleren Energiepreis von 0,10 €/kWh für den Zeitraum 2006 bis 2026, siehe Text. PHiB Hoheloogstraße ist annähernd wirtschaftlich im Vergleich zum NEH. .
Abbildung 13b: Lebenszykluskostenanalyse wie Abbildung 11 und Abbildung 12, jedoch abweichend für einen mittleren Energiepreis von 0,10 €/kWh für den Zeitraum 2006 bis 2026, siehe Text. PHiB Schlesierstraße ist aus heutiger Sicht wirtschaftlich. .

3.7 Zusammenfassung und Ausblick: Sanierung nach "EnerPHit" als kostenoptimales Konzept

Es stellt sich heraus, dass für zukünftige Sanierungen das Qualitätsniveau der Passivhaus-Komponenten das ökonomische Optimum und damit eine in jeder Dimension nachhaltige Lösung des Energieproblems ist. Voraussetzung sind eine sorgfältige, auch kostenoptimierte Planung, die Induzierung von Lern- und Skaleneffekten durch die Nachfrage nach Passivhaus-Komponenten und die konsequente Umsetzung des Kopplungsprinzips: Energetische Sanierungen müssen immer dann ausgeführt werden, wenn sie kostengünstig mit anderen ohnehin fälligen Maßnahmen (neuer Außenputz) gekoppelt werden können – und dann auf möglichst hohem energetischen Niveau: Wenn schon, denn schon! Das ist, wie gezeigt werden konnte, in jedem Falle ökonomisch vertretbar und meistens sogar ökonomisch geboten.

Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Baukosten, wie sie hier dokumentiert sind, nur für „kostengünstige“ Produkte und Komponenten gelten. Das heißt, dass spezielle „Lifestyle-Produkte“ mit hohen modebedingten Kostenaufschlägen hier nicht verbaut worden sind, weil dafür kein Budget vorhanden war. Dies war die dezidierte Absicht des Bauherrn, GAG-Ludwigshafen, bei diesen Projekten: Es sollten kostengünstige, aber dennoch hochwertige, langlebige und komfortable Wohnungen entstehen.

Genau dies macht diese Projekte für eine Studie zum „kostengünstigen Passivhaus“ aber gerade wertvoll: Es konnte gezeigt werden, dass eine Grundausstattung mit Passivhaus-Komponenten auch für jede Altbausanierung zu erschwinglichen Kosten möglich ist. Wer darüber hinaus veredelte Oberflächen erwartet und weitere „Lifestyle“-Ansprüche stellt, kann auch dies realisieren, jedoch dürfen daraus resultierende Zusatzkosten nicht auf das Budget der „energetischen Sanierung“ angerechnet werden. Mit den hier beschriebenen Projekten und Projektkosten wurde eine Basiskonfiguration für kostengünstige Altbausanierungen beschrieben, die als Maßstab für die nächsten Jahre gelten kann. Die Mieter werden es schätzen lernen.

4. Neubauprojekte: EFH und MFH

4.1 Reihenmittelhaus als Passivhaus im Vergleich zu einem baugleichen Niedrigenergiehaus ("NEH")

Ein Reihenhausprojekt in Darmstadt wurde im Jahr 2007/2008 errichtet. Insgesamt wurden neun Wohneinheiten realisiert: ein Doppelhaus und sieben Reihenhäuser, Abbildung 14. Für die ökonomische Analyse standen abgerechnete Kostendaten für die Reihenmittelhäuser und ein Reihenendhaus zur Verfügung. Die Gebäude sind als Holz-Leichtbau mit einem warmen Keller aus Beton ausgeführt. Die Bodenplatte wurde als Flachgründung ausgeführt mit 18 cm XPS unter der Bodenplatte. Der Wandaufbau wurde als klassische Holzständerbauweise ausgeführt, Abbildung 15.

Abbildung 14: Reihenhausprojekt in Darmstadt. Insgesamt wurden neun Wohneinheiten realisiert: ein Doppelhaus, links im Bild, und sieben Reihenhäuser, davon zwei Reihenendhäuser. Für die ökonomische Analyse standen abgerechnete Kostendaten für die Reihenmittelhäuser und ein Reihenendhaus zur Verfügung. Siehe Tabelle 9 .
Tabelle 7: Kurzbeschreibung .

Die Holzweichfaserplatte dient als Putzträgerplatte, sie minimiert die Wärmebrückeneffekte des tragenden Vollholzständers und überdämmt den Fensterrahmen. Die vorgefertigten Wandelemente bestehen aus einem Vollholzständer (24 cm stark), einer innen liegenden OSB-Platte, die gleichzeitig die luftdichte Ebene darstellt und einer außen liegenden Holzweichfaserplatte. Die Wandelemente wurden bauseits in der Ebene der OSB-Platte luftdicht verklebt. Das Gefach wurde mit Zelluloseflocken gefüllt. Eine zusätzliche Installationsebene (8 cm) wurde bauseits erstellt und mit Mineralwolle gefüllt und raumseitig mit einer weiteren OSB-Platte und einer Gipskartonplatte beplankt. Aus der Dicke der Dämmschichten (6 + 24 + 8 cm = 38 cm) ergibt sich ein U-Wert der Außenwand von 0,12 W/(m²K). Als Fenster wurden gedämmte PVC-Rahmen gewählt, die von der außen liegenden Putzträgerplatte des Wandaufbaus überdämmt werden. In Tabelle 8 ist die Konfiguration der Gebäudehülle des Passivhauses und eines geometrisch identischen Niedrigenergiehauses (NEH) gegenüber gestellt. Die Konfiguration des NEH wurde gemäß [EnEV] gewählt.

Abbildung 15: Wandaufbau und Position des Fensters: Die Holzweichfaserplatte dient als Putzträgerplatte, minimiert die Wärmebrückeneffekte des tragenden Vollholzständers und überdämmt den Fensterrahmen. Vorgefertigte Elemente aus OSB-Platte innen (luftdichte Ebene), Vollholzständer 24 cm und Holzweichfaserplatte außen. Gefach mit Zelluloseflocken gefüllt. Installationsebene (8 cm) bauseits erstellt und mit Mineralwolle gefüllt, raumseitig mit OSB-Platte und Gipskartonplatte beplankt. Der Aufbau mit Dämmschichten (6 + 24 + 8 cm = 38 cm) ergibt einen U-Wert der Außenwand von 0.12 W/(m²K) siehe auch Tabelle 8. Zeichnung: G. Zielke .

Hinweis: Da gemäß [EnEV] die Grenzwerte für die Eigenschaften der Komponenten (z.B. U-Werte) festgelegt sind und der Energiebedarf eines konkreten Gebäudes jeweils an einem geometrisch identischen Referenzgebäude mit diesen Komponenten gemessen wird, hat ein Reihenendhaus nach [EnEV], anders als das Passivhaus, zwangsläufig einen höheren Energiebedarf als das Reihenmittelhaus. Die Analyse zeigt, dass dies bei höheren Energiepreisen auch ökonomisch fragwürdig ist. Siehe dazu die Diskussion der Ergebnisse in Abbildung 19 und Abbildung 20.

Das Passivhaus hat eine Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung. Für ein NEH muss gemäß EnEV 2009 [EnEV] ein Lüftungskonzept erstellt werden, das einen hygienischen Luftwechsel garantiert. Eine einfache freie Lüftung mit Fensteröffnung durch die Bewohner ist daher in aller Regel nicht mehr zulässig. Daher wurde das NEH mit einer Abluftanlage konfiguriert: mit Abluftventilator, Schalldämpfern und Frischlufteinlässen in den Außenwänden.

Neben den Komponenten der Gebäudehülle und der Lüftung wurden in diesem Abschnitt auch haustechnische Komponenten wie Warmwasserspeicher und Wärmeverteilung in die Betrachtung mit einbezogen. Im Folgenden sind daher bei den Investitionskosten im Gegensatz zu dem vorigen Abschnitt 3 (Altbau) die Kosten für Heizungsanlage, Wärmeverteilung und Lüftung bei PH und NEH in vollem Umfang aufgeführt. In einem weiteren Schritt wurden später dann auch noch verschiedene Konfigurationen von thermischen Solaranlagen hinzugenommen. Aus diesem Grunde wurde in diesem Abschnitt statt des Heizwärmebedarfs der Endenergiebedarf für Heizung, WW-Bereitung und Hilfsstrom für Lüftung und Haustechnik als Vergleichsmaßstab herangezogen.

Hinweis: Im vorigen Abschnitt 3 (Altbau) waren bei der Haustechnik jeweils nur die zusätzlichen Komponenten bzw. die Unterschiede (z.B. mehr oder weniger Heizkörper) aufgeführt. Die Kosten für das restliche Heizsystem (Wärmeerzeuger und Verteilung) fehlen dort. Die Ergebnisse und absoluten Zahlen in diesem Abschnitt 4 (Neubau) sind daher mit den Zahlen im vorigen Abschnitt 3 (Altbau) nur bedingt vergleichbar.

Tabelle 8: Konfiguration der Gebäudehülle für Passivhaus und NEH. Die Konfiguration des NEH wurde nach [EnEV] gewählt. Im unteren Teil sind die Modifikationen für das Reihenendhaus (REH) bzw. die Doppelhaushälfte (DHH) aufgelistet. .

4.2 Kostenermittlung

Für das Reihenmittelhaus standen Kostendaten der abgerechneten Kosten zur Verfügung, weil das Projekt zwar mit dem Architekten (Georg Zielke, Darmstadt) als Generalplaner für alle neun Wohneinheiten, aber in freier und eigenverantwortlicher Vergabe durch die einzelnen Baufamilien abgewickelt wurde. Damit war es einerseits möglich, dass alle Baufamilien günstige Konditionen erhalten konnten, weil alle Ausschreibungen und Vergaben gebündelt bzw. gemeinsam für alle Baufamilien durchgeführt wurden - der Kostenvorteil für die einzelnen Baufamilien dürfte nicht unerheblich gewesen sein. Dieser Kostenvorteil wird jedoch in der vorliegenden Dokumentation nicht finanziell bewertet. Andererseits ermöglichte die letztendlich eigenverantwortliche Vergabe der Aufträge eine gewisse Freiheit für die einzelne Baufamilie in der Gestaltung von Sonderwünschen, die bei sonst üblichen Bauträgermodellen schnell kostentreibend wirkt.

Tabelle 9: Abgerechnete Kosten eines Passivhauses als Reihenmittelhaus (RMH) im Vergleich zu einem geometrisch identischen Niedrigenergiehaus. Kostenoptimierte Standardvariante, siehe auch Tabelle 8. .

Lediglich das Risiko von Kostensteigerungen während der Planungs- und Bauzeit, das bei Festpreismodellen der Bauträger entfällt, musste von den einzelnen Baufamilien selbst getragen werden. Durch engagierte Verhandlungsführung des Architekten konnten jedoch die sonst in den Jahren 2006 bis 2008 aufgetretenen Kostensteigerungen von etwa 6 % vermieden werden. Die unvermeidbar aufgetretenen Kostensteigerungen sind in den in Tabelle 9 dokumentierten Ex-post-Kostendaten voll enthalten, werden jedoch nicht im Einzelnen ausgewiesen.

Die in den Abrechnungen dokumentierten Kosten wurden nach Bauteilen bzw. Energiesparmaßnahme und Funktion gegliedert, Abbildung 16:

  • Luftdichtheit
  • Dämmung: Keller, Bodenplatte, Außenwand, Dach
  • Fenster, Haustür und Verschattung
  • Heizung
  • Lüftung
Abbildung 16: Kosten PH im Vergleich zum NEH, aufgeschlüsselt nach Bauteilen, siehe auch Tabelle 9. .

Um die Kosten der einzelnen Komponenten untereinander vergleichen zu können, wurden spezifische Werte in €/m² Energiebezugsfläche (EBF) gebildet, Tabelle 9. Die Energiebezugsfläche, wie sie im PHPP für die spezifischen Energiekennwerte verwendet wird, wird hier der besseren Verständlichkeit wegen als Wohnfläche bezeichnet. Darin sind aber Nebenräume wie z.B. Kellerräume (warmer und belüfteter Keller) teilweise enthalten – zur Ermittlung der Energiebezugsfläche siehe auch [PHI 2012]. Dieser Bezug trägt zur Klarheit der Darstellungen bei, weil alle Energiekennwerte und damit auch die spezifischen Kosten für den Energiebedarf somit auf eine einheitliche Größe der EBF bezogen werden.

Für die flächigen Komponenten wurden zudem Kosten pro m² Bauteilfläche ausgewiesen, um einen leichteren Vergleich mit Kostenermittlungen anderer Projekte zu ermöglichen. Die Bauteilflächen hierzu finden sich ebenfalls in Tabelle 9.

In Tabelle 9 und Abbildung 16 sind im Wesentlichen nur Komponenten und Bauteile aufgeführt, die zur Energieeinsparung beitragen. Eine Ausnahme bildet die Verschattung der Fenster (außen liegende Jalousien). Diese tragen im Sommer zur passiven Kühlung der Gebäude bei und gehören somit zu einer vollständigen Auflistung der Komponenten der Gebäudehülle.

Die sommerliche Kühlung wird jedoch in diesem Beitrag nicht finanziell bewertet, weil in Wohngebäuden in Deutschland und Nordeuropa derzeit eine aktive sommerliche Kühlung und ein damit verbundener Energiebedarf auch in konventionellen Gebäuden noch nicht üblich sind. In allen Darstellungen mit den vollständigen Lebenszykluskosten taucht diese Position beim Passivhaus gleichermaßen wie beim NEH auf, sodass damit zwar die Summe der absoluten Baukosten der Komponenten größer wird, die vergleichende Darstellung und damit die Aussage, ob die eine oder die andere Konfiguration wirtschaftlich ist oder nicht, wird davon aber nicht berührt.

Für die Basisversion ergeben sich damit vollständige Baukosten für die Komponenten, deren Qualität für das Passivhaus von Bedeutung ist, von 322 €/m² (EBF). Dieser Wert deckt sich mit den Erfahrungen aus anderen Projekten, siehe auch die Erhebung zum Sanierungsprojekt Hoheloogstraße (389 €/m²) in diesem Beitrag, wenn bedacht wird, dass die Kosten sanierungsbedingt etwas höher sind.

Tabelle 10: RMH als Passivhaus bzw. NEH. Absolute bzw. relative Differenz der Investitionskosten. .

Kostenschätzung für die Niedrigenergiehauskonfiguration (NEH)

Für dieses Projekt stand kein baugleiches NEH zur Verfügung, um die Kosten zu erheben. Daher wurde anhand der Kosten der Dimension (Flächen) der Komponenten des Passivhauses und Daten aus der Literatur eine Kostenrecherche für die Kosten der Komponenten des NEH gemacht: Dünnere Dämmschichten, kein besonderer Aufwand für Luftdichtheit und eine einfache Abluftanlage vermindern die Kosten beim NEH. Andererseits muss beim NEH die Heizungsanlage größer ausgelegt werden: Der Fernwärmeanschluss benötigt eine höhere Anschlussleistung (15 kWth statt nur 6 kWth beim PH). Nach der Anschlussleistung werden die Netzanschlusskosten bzw. der Baukostenzuschuss für das Fernwärmenetz berechnet, siehe Tabelle 9. Außerdem muss das NEH in jedem Raum einen Heizkörper haben, wohingegen das Passivhaus mit einem zentralen Wasser-Luft-Heizregister oder aber mit bedeutend kleineren Heizkörpern auskommt und nur im Badezimmer einen Heizkörper benötigt. Damit wird das Heizsystem im NEH ggf. signifikant teurer als im PH.

In Tabelle 9 sind somit die Kosten der Passivhaus-Komponenten und der entsprechend günstigeren bzw. teureren Komponenten des NEH vergleichend dargestellt. In Summe ergeben sich für das NEH Kosten von 240 €/m² (EBF) und damit eine Differenz zwischen Passivhaus und NEH von 82 €/m² (EBF).

Stellt man nun die gesamten Bauwerkskosten (KG 300 und 400) einander gegenüber, so ergeben sich die relativen Mehrinvestitionen für ein Passivhauses gegenüber einem geometrisch identischen NEH zu etwa 8 %, siehe Tabelle 10, was sich auch mit den Erfahrungen aus anderen Projekten deckt.

Tabelle 11: RMH - Fensterflächenanteil Nord-, und Südfassade. Nordfensterfläche inkl. Haustür. .

Interessant ist in diesem Zusammenhang ein Zahlenexperiment: Was wäre, wenn…? Das betrachtete Gebäude ist ein Reihenmittelhaus und wurde außerdem ganz bewusst mit einem moderaten Fensterflächenanteil gebaut, wie es allgemein die Empfehlung für Passivhäuser ist, denn zu große Fensterflächen erhöhen einerseits die Wärmeverluste im Winter und andererseits neigen Gebäude mit hohem Fensterflächenanteil im Sommer eher zur Überhitzung. Die tabellarisch aufgelisteten Konfigurationen in Abschnitt 4.7 zeigen, dass sich mit kleineren Fenstern nicht nur Energiekosten, sondern auch Investitionskosten sparen lassen.

Viele konventionelle NEH werden aus architektonischen Überlegungen heraus mit höherem Fensterflächenanteil gebaut, obwohl dies z.B. bei raumhohen Fenstern im Schlafbereich aus Nutzersicht nicht unbedingt sinnvoll ist. Betrachtet man in Tabelle 16 die Kosten der um 15 m² vergrößerten Fensterfläche des NEH in den drei Spalten ganz rechts, so erkennt man schnell, dass der Kostenvorteil des NEH gegenüber dem Passivhaus um fast 40 % geringer wird. Ähnlich verhält es sich mit einem Reihenendhaus, denn auch hier ergeben sich allein aufgrund der vergrößerten Gebäudehüllfläche nicht nur deutlich höhere Wärmeverluste, sondern auch höhere Investitionskosten: In Tabelle 17 werden die Kosten für die Passivhaus-Komponenten eines Reihenendhauses als PH mit denen des NEH verglichen. Man beachte, dass die Mehrinvestition für Dämmung und Fenster an der Giebelwand nur etwa die Hälfte der tatsächlichen Mehrinvestition für die Giebelwand ausmachen.

Diese Sachverhalte sind allgemein bekannt. Die Erfahrung aus der Beratungspraxis zeigt jedoch, dass viele Bauherren diese Option für kostensparendes Bauen oft unterschätzen.

4.3 Wirtschaftlichkeit der Passivhaus-Gebäudehülle

4.3.1 Die einzelnen Komponenten im Überblick

Wie schon bei der Altbausanierung, lohnt sich auch hier der Blick auf die Einsparpotentiale der einzelnen Passivhaus-Komponenten, sowohl im Detail als auch im gesamten Überblick. In Abbildung 17 oben ist jeweils die Einsparung an Endenergie für Heizung und WW-Bereitung (*) für bessere Wärmedämmung, Passivhaus-Fenster, Lüftung mit Wärmerückgewinnung und optimiertes Heizsystem angegeben. Hier wurde das NEH (RMH) als Ausgangszustand genommen, d.h. hier wird das NEH mit dem Passivhaus verglichen. Daher ist das Einsparpotential vordergründig gesehen geringer als wenn, wie bei der Altbausanierung im vorausgegangenen Abschnitt, der Ausgangszustand mit dem sanierten Endzustand verglichen wird.

(*) Die Darstellung „Endenergie für Heizung und WW-Bereitung“ wurde gewählt, damit später noch die Wirkung einer solarthermischen Anlage ggf. mit Heizungsunterstützung betrachtet werden kann. Denn Solarthermie reduziert nicht den Heizwärmebedarf, sondern stellt Wärme bereit und substituiert damit Endenergie für die Warmwasserbereitung (WW) und ggf. für die Raumheizung (sogenannte Heizungsunterstützung), siehe Abschnitt 4.4.

In Abbildung 17 unten sind die zusätzlichen Investitionskosten für jede Maßnahme aufgeführt und außerdem ggf. Kosten für Hilfsstromverbrauch und Wartung der haustechnischen Komponenten. Die Wartungskosten für Heizung und Lüftungsanlage können mit etwa 0.5 % der zugehörigen Investitionskosten pro Jahr abgeschätzt werden. Das entspricht einem typischen vorliegenden Wartungsvertrag für Heizung und Lüftung zusammen von etwa 150 €/a pro Wohneinheit. Für die Gebäude mit solarthermischer Anlage entsprechend mehr.

Man erkennt, dass die „teuren“ Komponenten wie Fenster und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, wenn sie einzeln betrachtet werden, streng genommen nicht wirtschaftlich sind, d.h. dass sich die beiden Maßnahmen nicht aus der jeweils direkt von ihnen eingesparten Energie refinanzieren. In der Summe aller Maßnahmen ergibt sich jedoch bei den gegenwärtigen finanziellen Randbedingungen (Zins und Energiepreis) dennoch ein Vorteil für das Passivhaus, weil dort das Heizsystem kleiner dimensioniert werden kann, wovon alle Komponenten wieder indirekt profitieren.

Für das Reihenendhaus ergibt sich ein größerer Vorteil für das Passivhaus, siehe Abbildung 18. Dies liegt vor allem daran, dass die [EnEV] mit dem Referenzgebäudeverfahren lediglich feste Grenzwerte für die Komponenten (z.B. U-Werte) definiert.

Tabelle 12: Grundlegende Annahmen für die dynamische Kapitalwertberechnung (Beispiel Reihenhaus, Baujahr 2008). Siehe dazu auch [Kah/Feist 2008] *) Energiepreise und Zinssatz (Realzins) im Baujahr 2008. .

4.3.2 Optimierung der Gebäudehülle ist wichtig

Die Passivhaus-Gebäudehülle ist bei den derzeitigen Zinsen und einem mittleren Energiepreis von etwa 0.10 €/kWh wirtschaftlich darstellbar, d.h. die höheren Baukosten werden durch die reduzierten Energiekosten kompensiert. Daher ist die Darstellung der sogenannten Lebenszykluskosten zur Beschreibung der Sachverhalte wichtig. Beim REH/DHH ist der Effekt noch ausgeprägter als beim RMH, weil die Energieeinsparverordnung [EnEV] mit dem Referenzgebäudeverfahren nur die Eigenschaften der Bauteile (z.B. U-Werte) festlegt. Für ein Gebäude mit höherem A/V-Verhältnis, wie beim REH/DHH oder gar beim freistehenden EFH, wird aber keine weitere Optimierung der Komponenten verlangt, um einen festen Energiekennwert des Gebäudes zu erreichen. Man erkennt dieses Manko im direkten Vergleich von Abbildung 17 mit Abbildung 18.

Ganz anders beim Passivhaus: Hier wird aus gutem Grunde (Heizlastkriterium) verlangt, dass auch kleinere Gebäude die Grenzwerte für Heizwärmebedarf oder alternativ der Heizlast einhalten, weil sonst die physikalisch sinnvollen Potentiale nicht ausgeschöpft werden können. Die Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit zeigen nun, dass diese Forderung bzw. diese strenge Auslegung der Prinzipien bei höheren Energiepreisen auch einen signifikanten Vorteil für die Nutzer hat. Die auf den ersten Blick weniger strengen Vorschriften der [EnEV] für das NEH erweisen sich offensichtlich bei weiter steigenden Energiepreisen als wirtschaftlicher Nachteil für den Nutzer. Die Darstellung der vollständigen Lebenszykluskosten in Abbildung 19 und Abbildung 20 zeigen, dass bei den derzeitigen Randbedingungen (und noch ohne Förderung!) das Passivhaus einen wirtschaftlichen Vorteil hat gegenüber dem NEH. Das gilt insbesondere für Gebäude mit hohem A/V-Verhältnis, also besonders für kleinere freistehende Einfamilienhäuser.

Abbildung 17a: RMH - Energieeinsparung und Investitionskosten. Energieeinsparung mit PH-Komponenten im Vergleich zur Konfiguration des NEH. .
Abbildung 17b: RMH - Energieeinsparung und Investitionskosten. Mehrkosten für jede Maßnahme im Vergleich zu den eingesparten Energiekosten für jede Maßnahme. Rechte Säule: Summe der Kosten/Einsparungen für alle Maßnahmen zusammengenommen: Obwohl einzelne Maßnahmen (z.B. Fenster, Lüftung mit WRG) für sich alleine teurer sind als die eingesparten Energiekosten ist das Gesamtergebnis positiv. .
Abbildung 18a: REH/DHH - Energieeinsparung und Investitionskosten der Passivhaus-Komponenten im Vergleich zum NEH. Beim REH/DHH ist der investive Aufwand größer, aber die Einsparung überproportional höher, siehe Text. .
Abbildung 18b: REH/DHH - Energieeinsparung und Investitionskosten der Passivhaus-Komponenten im Vergleich zum NEH. Beim REH/DHH ist der investive Aufwand größer, aber die Einsparung überproportional höher, siehe Text. .

4.3.3 Welche Kosten werden in Betracht gezogen?

An dieser Stelle muss noch einmal betont werden, dass in dieser Studie bewusst eine kostenoptimierte Basisversion betrachtet wurde. Das bezieht sich auch auf Materialien. Sowohl für das Passivhaus als auch für das NEH wurden für die Fenster PVC-Rahmen verwendet. Werden aus gestalterischen Gründen Holz- oder Holz-Alu-Fenster verwendet, so sind die resultierenden höheren Investitionen in der Regel signifikant. Das gilt jedoch für Passivhaus-Fenster ebenso wie für konventionelle Fenster. Daher wurde dies aus den hier dokumentierten Betrachtungen bewusst ausgeklammert. Gerade beim Passivhaus-Fenster sehen die Autoren ein enormes Kostenoptimierungspotential: Mit zunehmender Rationalisierung bei der Produktion und Optimierung der Rahmengeometrien sollten sich mittelfristig auch für Passivhaus-Fenster Preise von deutlich weniger als 350 €/m² Fensterfläche realisieren lassen.

Abbildung 19: RMH - Lebenszykluskosten für Endenergiebedarf (Heizung und Warmwasser) und Komponenten im PH und NEH. Die höheren Baukosten werden durch die reduzierten Energiekosten kompensiert. Zins und Energiepreise Stand 2008 (Baujahr). Siehe auch Szenario „15 cent“ in Abbildung 34 .
Abbildung 20: REH/DHH - Lebenszykluskosten für Endenergiebedarf (Heizung und WW) und Komponenten im PH und NEH. .

Auch bei der Lüftungstechnik zeichnen sich Kostenoptimierungspotentiale ab: Ein vergleichbares hochwertiges Lüftungsgerät, wie es in der Variante „PHx add“ angesetzt wurde, hat 2007 noch etwa 3500 € gekostet. 2011 wurde es aber schon für weniger als 3000 € angeboten. Das sind etwa 5 % Kostenreduktion für die gesamte Lüftungsanlage, die in diesem Beispiel etwa 10.000 € pro Wohneinheit gekostet hat. Mit zunehmender Erfahrung der Handwerksbetriebe sollten sich außerdem die Kosten für die Installation der Anlagen reduzieren lassen.

Weitere Optimierungen der Gebäudehülle und der Haustechnik wurden in der Variante „PHx add“ sowohl für das RMH wie auch für das REH betrachtet. Diese energetisch weiter optimierten Varianten waren zum Zeitpunkt der Kostenerhebung noch mit höheren Kosten verbunden. Mit weiter steigenden Energiepreisen dürfte sich dies jedoch auch bezahlt machen, siehe dazu auch die Bemerkungen zum Szenario „15 cent“.

4.4 Reihenmittelhaus mit thermischer Solaranlage

Eine oft gehörte Frage: Kann nicht eine thermische Solaranlage oder eine andere regenerative Bereitstellung von Energie in einem NEH dasselbe energetische, aber auch dasselbe wirtschaftliche Ergebnis bringen wie die „teuren“ Passivhaus-Komponenten für die Gebäudehülle?

Qualitative Antwort vorab: Eine kleine thermische Solaranlage mit einer Kollektorfläche von etwa 1 m² pro Person stellt eine wirtschaftlich optimierte und damit vertretbare Ergänzung zum Passivhaus dar. Größere Anlagen werden auch in absehbarer Zukunft eher teuer und damit unwirtschaftlich bleiben. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt auch [Strauß 2012]. Schon in [Kah/Feist 2008] wurde anhand eine Kostenrecherche für die Komponenten thermischer Solaranlagen herausgearbeitet, dass solarthermisch bereitgestellte Wärme etwa 0,14 €/kWh oder mehr kostet. Dies ist bis heute von niemandem bezweifelt worden – und es konnte durch eine ergänzende Kostenrecherche für diesen Beitrag erneut bestätigt werden, vgl. Abbildung 38.

Tabelle 13: Kosten (PHI) von solarthermischen Anlagen, wie sie für die Konfiguration PH bzw. NEH verwendet wurden, Stand 2012, siehe auch [Kah/Feist 2008]. Die Kosten nach [BSW 2010] sind für die großen Anlagen identisch mit den Annahmen in diesem Beitrag. .

Die Kosten von solarthermischen Anlagen werden im Wesentlichen von den Kosten des Warmwasser- (WW) bzw. Pufferspeichers und von den Kosten der Kollektorfläche bestimmt. Zur Kostenrecherche wurden Angebote bzw. Preislisten von führenden deutschen und Schweizer Herstellern herangezogen. Ergebnis: Die in Tabelle 13 genannten Kosten für typische solarthermische Anlagen liegen für kleinere Anlagen bei etwa 1000 €/m² Kollektorfläche, bei sehr großen Anlagen sind weniger als 800 €/m² Kollektorfläche möglich. Die in der Spalte „Kosten BSW“ genannten Werte stammen aus [BSW 2010] und stimmen für die sehr großen Anlagen mit den Werten aus dieser Studie überein. Für die kleineren Anlagen ließen sich die Werte aus [BSW 2010] jedoch nicht bestätigen. Im Gegenteil: Einige Herstellerangebote von sogenannten Solarpaketen zeigen deutlich höhere Preise für die genannten Konfigurationen, was hauptsächlich daran liegt, dass die speziellen hochwertigen Solarschichtenspeicher relativ teuer sind. Nur damit lassen sich aber die angestrebten hohen solaren Deckungsgrade erzielen.

Zur Berechnung des solarthermischen Beitrags wurde das Verfahren f-chart aus [Duffie/Beckmann 2006] in das PHPP-Monatsverfahren implementiert, sodass wahlweise nicht nur solare WW-Bereitung (TWW) sondern auch solare Heizungsunterstützung (HU) abgebildet werden kann. Das f-chart-Verfahren kann prinzipiell solarthermische Anlagen mit Pufferspeicher und verschiedenen Wärmesenken, d.h. TWW aber auch HU abbilden. Das Verfahren arbeitet mit monatlichen Wetterdaten (Temperatur und Strahlung) und monatlichen Wärmebedarfswerten für Wärme für Raumheizung und TWW. Somit passt es sehr gut zum Monatsverfahren im PHPP. Die Eigenschaften der Anlage werden mittels üblicher Kollektordaten (Kollektorfläche, Einstrahlungswinkel, Produkt aus solarer Transmission und Absorption (), Wärmeverlustkoeffizienten und Wärmeübertragungseigenschaften) abgebildet, wie sie aus Kollektortests zur Verfügung stehen. Für WW-Speicher werden ebenfalls übliche Daten (Volumen, Wärmeverlustkoeffizient) benötigt. Somit können mit f-chart kleine bis mittlere solarthermische Anlagen gut abgebildet werden.

Tabelle 14: Ein WW- bzw. Pufferspeicher mit 1000 Liter Inhalt speichert eine Wärmemenge von etwa 80 kWh. Der monatliche Wärmebedarf eines PH und erst recht der eines NEH liegen deutlich darüber. Somit sind Wärmespeichereffekte über mehr als einen Monat nicht relevant. .

Das Verfahren stößt lediglich an Grenzen für sehr große Speicher (Volumen » 7000 Liter), die bei optimaler Konfiguration (Wärmedämmung!) eine nennenswerte Wärmemenge für länger als einen Monat speichern können. Denn das Monatsverfahren kann einen Wärmetransfer bzw. Speicherung von dem einen in den nächsten Monat nicht abbilden. Für die verlangte Abschätzung des solaren Deckungsgrades für die hier betrachteten Anlagen ist das Verfahren jedoch hinreichend genau:

  • Passivhaus: Speicher bis zu 2000 Litern Inhalt (160 kWh), Wärmebedarf in den Wintermonaten mehr als 800 kWh/Monat, Abbildung 26 ff
  • NEH: Speicher bis zu 7500 Litern (600 kWh), Wärmebedarf in den Wintermonaten mehr als 2000 kWh/Monat, Abbildung 29 ff

Das Verfahren f-chart im PHPP liefert konservative Zahlen für den solaren Wärmebeitrag der verschiedenen Konfigurationen, weil damit selbstverständlich keine speziellen hydraulischen Komponenten abgebildet werden können. Andererseits rechnet f-chart im Allgemeinen sehr optimistisch im Vergleich zu Messdaten von realisierten Anlagen. Die mit f-chart im PHPP berechneten solaren Wärmebeiträge wurden daher noch mit polysun [polysun 2012] nachsimuliert. Die Daten konnten damit mit ausreichender Genauigkeit bestätigt werden.

Abbildung 21: RMH. Endenergiebedarf, Gebäude mit Passivhaus-Standard im Vergleich zum NEH kombiniert mit unterschiedlich großen Solaranlagen. Ausgegangen wird von den Varianten PH0 und NEH0 ohne Solaranlage, siehe auch Abbildung 17. Je nach Größe der Anlage wird ein Anteil am Wärmebedarf für WW-Bereitung (TWW) und auch für Raumheizung (sogenannte Heizungsunterstützung, HU) solarthermisch bereitgestellt. Hilfsstromverbrauch nach PHPP für Heizung, Lüftung und Solaranlage. .

Die Auswertung in Abbildung 21 zeigt bezüglich des Energiebedarfs folgendes Ergebnis: Für beide Gebäudestandards, Passivhaus und NEH, ist eine thermische Solaranlage energetisch gesehen eine sinnvolle Ergänzung. Der Anteil der Bereitstellung solarer Wärme für den Endenergiebedarf eines Gebäudes für Trinkwassererwärmung (TWW) aber auch Heizungsunterstützung (HU) im Reihenmittelhaus (RMH) kann für große solarthermische Anlagen bis zu etwa 60 % betragen. Für das Passivhaus genügt dazu bereits eine Anlage von etwa 16 m² (Flachkollektor) mit einem Speicher von 2000 Liter Volumen. Das NEH braucht dafür jedoch eine weit größere Anlage mit 36 m² Kollektorfläche und 7500 Liter Speicher. Erst mit der größten Solaranlage kommt das NEH auf einen Endenergiebedarf von 36.4 kWh/(m²a) und liegt dann erstmals unter dem Endenergiebedarf des Passivhauses ohne Solaranlage. Schon mit einer wirtschaftlich attraktiven Anlage mit 4 m² wird bei Passivhaus-Standard eine Deckung von fast 25 % erreicht, mit einem dann noch 29 kWh/(m²a) betragenden Endenergiebedarf.

Hinweis: Der wichtigste Grund für den beschränkten solaraktiven Beitrag einer thermischen Solaranlage liegt in der schlechten Gleichzeitigkeit von Heizwärmenachfrage (im Winter) und solarem Strahlungsangebot (im Sommer). Dies ist ein lange bekannter Sachverhalt. Im Passivhaus ist die Schnittmenge von Angebot und Nachfrage noch geringer als beim NEH, weil im PH die Heizzeit noch kürzer ist – insbesondere aber ist der Heizwärmebedarf im Kernwinter (dem Zeitraum, in dem eine erneuerbare Versorgung am schwierigsten ist) stark reduziert. Daher bringt eine solare Heizungsunterstützung im Passivhaus technisch und wirtschaftlich nur einen geringen Beitrag, denn auch ein großer Kollektor kann im Kernwinter nur geringe Erträge erwirtschaften – und im Frühjahr wird ab Mitte März und bis Ende Oktober (fast) keine Heizung mehr benötigt. Die geringen Erträge im Kernwinter können andererseits immer bereits bei der Warmwasserbereitung untergebracht werden. Umgekehrt leidet der große Kollektor zusätzlich im Sommer am Überangebot an solarer Strahlung, siehe Abbildung 31. Deshalb geht die Anlage häufig wegen Überhitzung, bzw. wenn die maximale Speichertemperatur erreicht ist, in „Stagnation“. Dieses Problem ist zwar technisch lösbar, die Beanspruchung der Materialien ist aber nach wie vor sehr hoch. Auch aus diesem Grunde sind übergroße solarthermische Komponenten für die Anwendung im Wohnungsbau fraglich. Anders ist das selbstverständlich, wenn Prozesswärme mit jahreszeitlich konstant hohem Bedarf auch im Sommer gebraucht wird. Geht es dagegen um eine solare Vollversorgung, so steht immer der bedeutende Anteil der Heizwärme im Kernwinter im Mittelpunkt. Auch eine noch so große Solaranlage auf dem Gebäude kann diesen Bedarf auf dem Standard des NEH nicht direkt im Kernwinter decken; hier führt kein Weg an einer saisonalen Speicherung von Energie vorbei; diese ist jedoch sehr teuer und hat einen enormen Platzbedarf. Beim sehr viel geringeren Heizwärmebedarf eines Gebäudes mit Passivhaus-Standard ist der Speicherbedarf naturgemäß wesentlich geringer – und läge sogar technisch im Bereich des Möglichen (um 8 bis 15 m³). Ökonomisch ist es aber auch für eine vollsolare Versorgung sinnvoller, die im Passivhaus im Kernwinter noch benötigte Energie aus den Netzen (Fernwärme, Gas, Strom) zu beziehen und die saisonale Speicherung in gemeinsam betriebenen Speichern mit geringeren Verlusten und deutlich besserer Ökonomie durchzuführen (Großwärmespeicher bei der Fernwärme, Methanspeicher für EE-Gas, Wasserstoffspeicher für EE-Strom [EE]). Auch die so für den Winter bereitgestellte Energie wird immer noch deutlich teurer sein als z.B. heutiges Erdgas – dies ist ein weiterer wichtiger Grund, warum insbesondere bei der Heizung zuerst eine hohe Gebäudeeffizienz angestrebt werden sollte, bevor der restliche Bedarf dann wie auch immer regenerativ gedeckt wird. Mit dem sehr geringen Heizwärmebedarf eines Passivhauses kann ein Nutzer dauerhaft auf bezahlbare Energierechnungen setzen.

Abbildung 22: RMH Passivhaus und NEH mit thermischer Solaranlage. Annahme Wartungskosten: etwa 0.5 % der Investitionskosten pro Jahr. .

In diesem Zusammenhang ist es instruktiv, den Heizwärmebedarf des Passivhauses und des NEH über die einzelnen Monate im Jahr genauer zu betrachten, siehe dazu die Darstellungen in Abbildung 23 ff. Das solare Strahlungsangebot durch die Fenster (und die internen Wärmequellen) sind für PH und NEH praktisch gleich. Beim PH ist das solare Strahlungsangebot jedoch im Vergleich zu den Wärmeverlusten sehr viel größer und kann daher nennenswert zur Raumheizung beitragen. Außerdem kann man zeigen, dass die zusätzlichen Wärmeverluste des NEH im Frühjahr (März bis Mai) und Herbst (September bis Mitte November) im wesentlichen Lüftungsverluste sind. Das heißt, in der Übergangszeit – und natürlich aus sonst − wirkt die Lüftungsanlage wie eine „Heizungs“-Komponente im Passivhaus, weil sie wesentliche Lüftungswärmeverluste vermeidet: Bei Fensterlüftung ohne die Wärmerückgewinnung müsste nämlich die Heizungsanlage schon viel früher bzw. viel häufiger in Betrieb genommen werden.

Ökonomisch ist die Situation wie in Abbildung 22 dargestellt: Das Passivhaus (PH0) und das Gebäude NEH0 ohne Solaranlage liegen wie weiter oben ausgeführt bei den heutigen Randbedingungen auch ohne finanzielle Förderung ökonomisch in etwa gleichauf (*). Da das NEH jedoch jeweils eine größere Solaranlage benötigt als das PH, ist z.B. die Variante NEH3 insgesamt teurer als die Variante PH3. (*) Hinweis: Das Passivhaus hat jedoch den deutlich geringeren Energiebedarf und einen geringeren künftigen Erneuerungsbedarf bezüglich der der Technik, ist also zukunftssicherer. Darüber hinaus bestehen deutliche Vorteile bei der thermischen Behaglichkeit und der Luftqualität.

Eine kleine thermische Solaranlage zur Brauchwassererwärmung (TWW) ist mit geringen Mehrkosten realisierbar und sinnvoll. Mit dargestellt und eingerechnet sind Kosten für Wartung und Hilfsstrom für die Heizung, Lüftungsanlage und Solaranlage. Aus den Daten der Grundversion jeweils ohne Solaranlage erkennt man die Kosten für Hilfsenergie und die Wartungskosten der Lüftungsanlage, die mit etwa 0,5 % der Investitionskosten pro Jahr angesetzt wurden.

Bei den sehr großen Solaranlagen für das NEH nehmen die Kosten für Kollektorfläche und Wärmespeicher stark zu, daher sind die Summen der Investitionskosten für die Gebäude und Anlagenkonfiguration PH5 und NEH5 praktisch identisch, der Endenergiebedarf und die damit zusammenhängenden Energiekosten sind für NEH5 aber deutlich größer.

Verbessert man die Konfiguration des Passivhauses noch weiter (Säule „PHx add“ in der Mitte), so lässt sich mit ökonomisch vertretbarem Aufwand der Endenergiebedarf sogar ohne Solaranlage noch einmal reduzieren. „PHx add“ liegt mit den gesamten Lebenszykluskosten etwa gleichauf mit NEH1, hat aber einen nur etwa halb so großen Energieverbrauch und die entsprechend geringere Umweltbelastung.

In Abbildung 23 ff sind die monatlichen Werte für den Heizwärmebedarf und die solaren und internen Wärmegewinne für das Passivhaus und ein NEH dargestellt. Diese Grafiken können für jedes Projekt direkt aus dem PHPP erzeugt werden.

In Abbildung 26 sind die Verhältnisse für eine kleine Solaranlage dargestellt, die den Bedarf an Endenergie alleine für die Brauchwassererwärmung (TWW) bereitstellt. Auch diese Grafik kann direkt aus dem PHPP erzeugt werden. Ab Abbildung 27 ff sind die Verhältnisse für größere Solaranlagen mit zusätzlicher Heizungsunterstützung (HU) dargestellt. Dazu wurde das PHPP so erweitert, dass monatsweise überschüssige solare Wärme ggf. zur Substitution von Endenergie für die Heizung angerechnet werden kann. Diese Option wird derzeit evaluiert und wird daher erst in einer späteren Version des PHPP zur Verfügung stehen.

Abbildung 23: PH0 Heizwärmebedarf: HWB =12,7 kWh/(m²a) .
Abbildung 24: NEH0 HWB = 50,2 kWh/(m²a); man beachte den gegenüber Abb. 22 veränderten Maßstab .
Abbildung 25: Vergleich PH0 − NEH0; Bemerkung: Die Einsparungen im Frühjahr und Herbst werden vor allem durch die reduzierten Lüftungswärmeverluste ermöglicht. Die Einsparungen sind im Kernwinter besonders hoch. Das ist für eine künftige nachhaltige Versorgung aus EE besonders wichtig [EE]. .
Abbildung 26: für PH1 (sowie NEH1); Konfiguration: TWW, Kollektor: 4 m², Speicher: 313 Liter, Solarer Wärmebeitrag: 9.1 kWh/(m²a) (25 %), Restbedarf (Winter, PH), Heizung: 13 kWh/(m²a), TWW: 10 kWh, Summe: 23 kWh/(m²a), Restbedarf (Winter NEH), Heizung: 50 kWh/(m²a), TWW: 10 kWh/(ma), Summe: 63 kWh/(m²a) .
Abbildung 27: PH3; Konfiguration: HU, Kollektor: 8 m², Speicher: 1000 Liter, Solarer Wärmebeitrag: 15.9 kWh/(m²a) (43 %), Restbedarf (Winter), 19.6 kWh/(m²a) .
Abbildung 28: PH4; Konfiguration: HU, Kollektor: 12 m², Speicher: 2000 Liter, Solarer Wärmebeitrag: 20.6 kWh/(m²a) (54 %), Restbedarf (Winter) 17.6 kWh/(m²a), Nicht genutzte solare Überschüsse: 1 kWh/(m²a) .
Abbildung 29: NEH2; Konfiguration: HU, Kollektor: 8 m², Speicher: 1000 Liter, Solarer Wärmebeitrag: 17.5 kWh/(m²a) (23 %), Restbedarf (Winter): 56.6 kWh/(m²a) .
Abbildung 30: NEH4; Konfiguration: HU, Kollektor: 26 m², Speicher: 4000 Liter, Solarer Wärmebeitrag: 35.0 kWh/(m²a) (46 %), Restbedarf (Winter): 40.6 kWh/(m²a), Nicht genutzte solare Überschüsse: 15 kWh/(m²a) .
Abbildung 31: NEH5; Konfiguration: HU, Kollektor: 36 m², Speicher: 7500 Liter, Solarer Wärmebeitrag: 41.1 kWh/(m²a) (54 %), Restbedarf (Winter): 34.6 kWh/(m²a), Nicht genutzte solare Überschüsse: 28 kWh/(m²a) .

In den vorausgehenden Abbildungen zur thermisch-solaren Versorgung des Warmwasser- und Heizwärmebedarfs sind jeweils am Ende die nicht verwertbaren solarthermischen Überschüsse mit aufgeführt. Diese Werte verdeutlichen das grundlegende Problem bei der Realisierung einer vollständig nachhaltigen Versorgung aus erneuerbaren Energieträgern an einem Standort in Mitteleuropa: Weil die solaren Erträge im Kernwinter nur sehr klein sind, werden dafür große solarthermische Systeme benötigt – die aber wiederum im Sommer einen hohen nicht verwertbaren Überschuss produzieren. Damit sinkt der verwertbare Ertrag je Flächeneinheit der thermischen Solaranlage mit zunehmender Anlagengröße. Sind schon die Kosten für kleine thermische Solaranlagen gerade eben an der Grenze zum wirtschaftlich Vertretbaren, so wird es für Systeme mit großer Heizungsunterstützung ökonomisch sehr schwierig, siehe auch [Strauß 2012]. Auch ökologisch gesehen wäre statt der größeren thermischen Anlage mit geringem Grenznutzen und hohem nichtnutzbaren Überschuss die Nutzung der verfügbaren Dachfläche durch Photovoltaik (PV) sinnvoller: Zum einen liefert die PV auch im Winter immer noch (zwar wenig, aber gesichert) Strom, und zum anderen lassen sich die auch hier anfallenden Sommerüberschüsse in das Netz einspeisen und bis zu einem gewissen Durchdringungsgrad direkt nutzen (sommerliche Spitzenlast). Weitere zukünftige Option: Mit einer voll erneuerbaren Energieinfrastruktur lassen sich die sommerlichen Überschüsse in EE-Gas [EE] umwandeln, das dann – wenn auch mit Verlusten – in der ansonsten schwer versorgbaren Zeit im Kernwinter verwendet werden kann. Für eine solche vollständig nachhaltige Versorgungsstruktur kommt es entscheidend darauf an, den verbleibenden Energiebedarf aller Verbraucher im Kernwinter sehr stark zu reduzieren, weil nur so die Umwandlungsverluste und die Infrastrukturkosten, d.h. die Investitionen in die (nur für kurze Zeiten genutzte) Energieerzeugungssysteme klein gehalten werden können. Hier ist das Passivhaus mit nur etwa 25 kWh/(m²a) restlichem Gesamt-Wärmebedarf im solaren Kernwinter (Zeitraum November bis Februar) die vorteilhafteste Lösung. Selbst bei evtl. in Zukunft sehr hohen Energiepreisen für die im Kernwinter noch zu beziehende (ggf. regenerative) Energie bleibt der Komfort hier für die Nutzer immer finanzierbar. Für eine nachhaltige Energieversorgungsstruktur stellt ein solcher Bedarf, z.B. gedeckt über eine Wärmepumpe, kein Problem dar.

4.5 Primärenergieeffizienz und Kosteneffizienz: Einsparung oder Bereitstellung von erneuerbaren Energien?

Ganz bewusst wurde in diesem Beitrag darauf verzichtet, die Endenergie für Heizung und WW-Bereitung noch primärenergetisch zu bewerten. Eine Diskussion zur primärenergetischen Bewertung von Biomasse befindet sich im Protokollband „Nachhaltige Energieversorgung“ [AkkP 46].

Der PE-Faktor für die Wärmebereitstellung (Fernwärme) ist im untersuchten Projekt etwa 1 (0,98). Die Ergebnisse können daher recht einfach auf andere Energieträger übertragen werden. Für eine ökonomische Bewertung der Gebäude- und Anlagenvarianten ist im Übrigen die allzu positive primärenergetische „Entlastung“ von Energie aus Biomasse (mit PE-Faktoren « 1) irreführend, denn die Kosten von Energie aus Biomasse (Holz o.Ä.) werden mittel- und langfristig nicht viel unter den Kosten fossiler Energieträger liegen; Biomasse ist eine begrenzte Ressource, bei der eine starke Nutzungskonkurrenz besteht – längerfristig wird Biomasse im Energiesektor vor allem dort zum Einsatz kommen, wo solare Energie zeitlich oder räumlich schlecht verfügbar ist, und das möglichst effizient. Dies sind dann z.B. im Winter betriebene Heizkraftwerke bzw. mobiler Treibstoff für Fahrzeuge.

Der Nutzer aber muss letztendlich die noch bezogene Endenergie bezahlen. In diesem Zusammenhang ist es instruktiv, die Kosten für Endenergie für Heizung und WW (0,10 €/kWh) der einzelnen Varianten zu vergleichen und dabei den Haushaltsstrom (0,25 €/kWh) mit einzubeziehen, siehe Abbildung 32. Man erkennt sehr gut, wie teuer die Bereitstellung von elektrischer Energie bereits heute ist, und die Relevanz einer ebenfalls effizienten Stromnutzung wird deutlich.

Abbildung 32: Nur Energie- und Wartungskosten, konservative Annahme für mittlere Energiepreise 2008 bis 2028: Wärme (0,10 €/kWh) und Elektrizität (0,25 €/kWh). .

In der Variante „PHx add“ wurde der Haushaltsstrombedarf pro Wohneinheit durch effiziente Systeme auf nur noch 1700 kWh/a (9 kWh/(m²a)) reduziert. Dies ist bereits mit heute verfügbaren Haushaltsgeräten und Elektronikbausteinen realisierbar. Im Vergleich zum typischen Haushaltsstromverbrauch (Standardvariante) mit 3000 kWh/a halbieren sich die Stromkosten damit fast. Im Variantenvergleich zeigt sich zudem: Die Variante „PHx add“ liegt von den Energiekosten gleichauf mit der Variante PH5 mit der größten Solaranlage und liegt noch deutlich unter den Energiekosten der Variante NEH5.

Für den Primärenergiebedarf ergibt sich die Situation wie in Abbildung 33 dargestellt: Die 1700 kWh/a Haushaltsstrombedarf ergeben 24,3 kWh/(m²a) Primärenergiebedarf (Basis PE-Faktor Strom 2.6). Die Einsparung der Variante „PHx add“ an Primärenergie für Haushaltsstrom gegenüber der Standardvariante (Haushaltsstrom Endenergie: 3000 kWh/a, Primärenergie: 44,3 kWh/(m²a)) unterbieten auch primärenergetisch die größte Solaranlage PH5. Die Frage der Nutzung von Elektrizität aus Photovoltaik (PV) soll an dieser Stelle nicht ausführlich diskutiert werden (vgl. dazu [AkkP 46]), dies sei nur kurz kommentiert: Tatsächlich lässt sich mit PV ein umso bedeutenderer Anteil des Energiebedarfs decken, je effizienter die jeweilige Energienutzung bereits ist; auch hier stellt sich das Problem des „Winterlochs“, wenngleich PV-Systeme zumindest ein wenig Energie auch im Kernwinter liefern. Immerhin lässt sich erzeugter Überschussstrom über das Netz noch bis zu den in den nächsten Jahren erreichten Ausbaustufen von anderen Spitzenlastverbrauchern nutzen – und danach immerhin noch in speicherfähige Energieträger (EE-Gas [EE]) umwandeln, die dann auch im Winter zur Verfügung stehen. Die Umwandlung ist freilich mit Verlusten (um 60 - 70 %) und Kosten verbunden – dies lässt es wieder ratsam erscheinen, den Bedarf im Kernwinter, in dem Energie am teuersten sein wird, gering zu halten.

Abbildung 33: Der PE-Faktor für die Wärmebereitstellung (Fernwärme) ist im untersuchten Projekt etwa 1 (0,98). Man erkennt daher sehr gut, wie aufwendig bzw. teuer die Bereitstellung von elektrischer Energie ist, bzw. dass „Stromsparen“ sich lohnt. PH0: Haushaltsstrom Endenergie 3000 kWh/a, Primärenergie 44,3 kWh/(m²a), PHx: Haushaltsstrom Endenergie 1700 kWh/a, Primärenergie 24,3 kWh/(m²a) .

Die Analyse in diesem Abschnitt zeigt, dass die Frage „Einsparung oder Bereitstellung von erneuerbaren Energien?“ dann falsch gestellt wäre, wenn das „oder“ als ausschließliches oder, als Alternative oder gar Gegensatz gesehen würde. Das Ziel ist eine möglichst nachhaltige Energiestruktur – und diese wird durch einen möglichst geringen Einsatz an nicht erneuerbarer Primärenergie erreicht. Zu diesem Ziel tragen beide Ansätze, Energieeffizienz und erneuerbare Energien bei. Die Analyse zeigt, dass die Reduktion des nicht erneuerbaren Bedarfs dann am höchsten wird, wenn eine sehr hohe Effizienz (zumindest auf Passivhaus-Niveau, besser sogar mit der „PHx add“-Variante) erreicht wird. Dann kann nämlich mit den verfügbaren Solarflächen der größte Beitrag zum restlichen Energiebedarf erbracht werden. Gerade das größte Problem einer nachhaltigen Energieversorgung in Mitteleuropa, das sogenannte Winterloch, wird durch die hohe Effizienz auf Passivhaus-Niveau entscheidend gemildert. Ökonomisch ist die Verbesserung der Energieeffizienz bereits mit den heute bestehenden Randbedingungen (Energiepreise und Zinsen sowie Kosten der Komponenten) wirtschaftlich attraktiv. Für die ebenfalls benötigten erneuerbaren Energiesysteme gilt dies mit einer angemessenen Förderung. Künftig wird sich die verbesserte Effizienz für den Nutzer in dauerhaft bezahlbaren Energiekosten niederschlagen – und für die Energieversorgungsstruktur in einer Erleichterung beim Aufbau bzgl. Netzkapazitäten und Umfang der Umwandlung und Speicherung.

Tabelle 15: Geänderte Randbedingungen für das Szenario „15 cent“: Die gestiegenen Energiepreise entsprechen etwa dem Stand 2012, bzw. können mit gutem Grund als vorsichtige Schätzung der mittleren Energiepreise für den Zeitraum 2007 bis 2027 (20 Jahre nach Baujahr) angesetzt werden. Werden die genannten Beispiele mit den erhöhten Energiekosten erneut evaluiert (Zinsen und Baukosten gleichbleibend), ergeben sich jeweils deutliche Vorteile für das Passivhaus bzw. die entsprechende EnerPHit-Sanierung. .

Insgesamt geht die Literatur für die künftige Versorgung in aller Regel von nochmals deutlich höheren Energiekosten aus, sei es durch den Nachfragewettbewerb bei fossilen Energieträgern oder durch die Ausbaukosten der neuen Energieinfrastruktur. Wie sich eine solche Veränderung auf die ökonomische Bewertung auswirkt, wird im folgenden Abschnitt im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse untersucht.

4.6 Sensitivitätsanalyse oder: Szenario "15 cent"

Seit 2007 haben sich die Energiepreise noch einmal deutlich erhöht, andererseits ist der Zinssatz für Baukredite stark gesunken (Stand 2012). Aus diesem Grund werden im Folgenden die Aufstellungen der vollständigen Lebenszykluskosten für dasselbe Projekt noch einmal für ein verändertes Kosten-Szenario „15 cent“ dargestellt. Die veränderten Randbedingungen sind in Tabelle 15 aufgelistet. Wie nicht anders zu erwarten, stellt sich die Investition in Energieeffizienz damit noch einmal vorteilhafter dar.

Die Basisvariante hat damit einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber dem „NEH“, aber auch die etwas teurere Variante mit additiven Komponenten „PHx“ ist jetzt wirtschaftlich vorteilhafter als das „NEH“, Abbildung 34. Für das Reihenendhaus gilt dies wieder verstärkt, wegen des höheren A/V Verhältnisses.

Abbildung 34: RMH, Szenario „15 cent“. Bei Energiepreisen von 0,15 € und mehr ist auch das Passivhaus mit Zusatzmaßnahmen (PH-add) günstiger als ein NEH. .
Abbildung 35: Szenario „15 cent“ für das REH bzw. DHH. .

Für die solarthermische Unterstützung erkennt man einen interessanten Nebeneffekt: Nun bringt eine kleine solarthermische Anlage zur Brauchwassererwärmung (4 m² Kollektorfläche mit 300 Liter WW-Speicher) für alle Gebäudekonfigurationen einen leichten Vorteil. Dies kommt daher, dass die solarthermisch bereitgestellte Energie gerade etwa 0,15 €/kWh kostet (siehe Abbildung 38), und damit etwa gleich viel wie die fossil erzeugte Endenergie im Szenario „15 cent“. Größere solarthermische Anlagen haben allerdings wegen des fallenden Kollektorertrages (Grenznutzen) wieder höhere Kosten pro kWh und damit wieder einen wirtschaftlichen Nachteil.

Abbildung 36: Ökonomische Ergebnisse: RMH Szenario „15 cent“ Passivhaus und NEH mit unterschiedlich dimensionierten thermischen Solaranlagen. .
Abbildung 37: Ökonomische Ergebnisse: REH/DHH im Szenario „15 cent“ Passivhaus und NEH mit unterschiedlich dimensionierten thermischen Solaranlagen. .
Abbildung 38: Kosten der solarthermisch erzeugten bzw. eingesparten Energie (vgl. auch [Kah/Feist 2008]). Im Szenario „15 cent“ hat eine kleine Solaranlage (TWW) auch einen wirtschaftlichen Vorteil, weil deren Kosten in Bezug auf die eingesparte kWh geringer sind als die Kosten der extern bezogenen Endenergie. .

Die Sensitivitätsanalyse zeigt: Sollten die Energiepreise in den kommenden Jahrzehnten weiterhin höher sein als 2007, wovon die meisten Autoren aus unterschiedlichen Gründen ausgehen, so

  • schneidet die Investition in höhere Energieeffizienz auf Passivhaus-Niveau in allen Varianten sehr attraktiv ab,
  • werden solarthermische Anlagen für die Warmwasserbereitung (4 bis 8 m²-Anlagen) erst ökonomisch rentabel und können im Passivhaus immerhin bis zu 36 % des noch bestehenden Bedarfs decken,
  • lohnen sich sogar gewisse Effizienzmaßnahmen, die über das Passivhaus hinausgehen,
  • ändert dies nichts an den sinkenden Grenzerträgen spezifisch größerer thermischer Solaranlagen und der dadurch bedingten geringeren Rentabilität – der Vorteil, stattdessen diese größeren Flächen für den PV-Einsatz zu verwenden, verstärkt sich sogar noch.

Mit einer umfassend verbesserten Energieeffizienz auf dem Niveau des Passivhaus-Standards wählt die Baufamilie damit heute eine zukunftssichere Lösung. Die Zukunftssicherheit ergibt sich schon auf einer rein technischen Ebene: Der Leistungsbedarf in einem Passivhaus ist extrem gering. Alle heutigen und für die Zukunft diskutierten gebäudetechnischen Systeme lassen sich dadurch mit geringem Aufwand und geringen Kosten ggf. nachrüsten.

Diese zukunftssichere Lösung ist andererseits schon mit den heute bestehenden ökonomischen Randbedingungen wirtschaftlich tragfähig. Sie war es für die hier analysierten Beispiele sogar schon in den vergangenen Jahren. Bei den früheren Energiepreisen waren, wie gezeigt werden konnte, die PH-Lösungen in etwa kostengleich zu den NEH-Lösungen, und das schon ohne eine staatliche finanzielle Förderung.

4.7 Konfigurationen im Detail: Tabellen

Verschiedene kostentreibende Effekte lassen sich aufzeigen, wenn man die Bauwerkskosten im Detail in Tabellen aufschlüsselt. Im Folgenden werden noch einige interessante Effekte diskutiert: Man erkennt beim Vergleich der Zahlen in den nachfolgenden Tabellen direkt, dass die größeren Fensterflächen, aber auch die zusätzliche Außenoberfläche eines REH die Baukosten gerade beim NEH signifikant beeinflussen.

Tabelle 16: Vergleich PH − NEH. Wie Tabelle 9, zusätzlich Investitionskosten für ein NEH mit größeren Fensterflächen (+ 15 m²): Dies bedeutet auch beim NEH erheblich höhere Kosten. Die Investitionskostendifferenz gegenüber dem Passivhaus verringert sich in diesem Beispiel um fast 40 %. Dieser Fall illustriert beispielhaft, wie durch andere bauliche Features schnell Mehrkosten entstehen, die mit höherer Energieeffizienz gar nichts zu tun haben. .

Die Größe von Fensterflächen wirkt sich signifikant auf die Baukosten aus, weil Fenster mit etwa 390 €/m² (Preisstand 2006) beim Passivhaus und immerhin noch 250 €/m² beim NEH deutlich teurer sind als ein opakes Bauteil. Das spricht beim kostenbewussten Bauen für moderate Fensterflächenanteile, allerdings muss auf ein angemessenes Tageslichtangebot geachtet werden: Vergleicht man die Investitionskosten des NEH mit größeren Fenstern, dann schrumpft der Investitionskostenabstand des NEH drastisch, siehe Tabelle 16 (siehe auch die Bemerkung zu einem sinnvollen Fensterflächenanteil in Abschnitt 4.2).

Tabelle 17: RMH: Investitionskosten für ein weiter verbessertes Passivhaus („PHx add“). Lüftungsgerät mit höherer WRG, verbesserter WW-Speicher und thermisch weiter verbesserte Fenster, siehe Tabelle 8. Rechts der Vergleich zum NEH. .

Die weitere Verbesserung der PH-Gebäudehülle („PHx add“) mit noch besseren, aber ggf. etwas teureren Komponenten als die Basiskonfiguration, ist bei den derzeitigen Randbedingungen streng genommen noch nicht wirtschaftlich, siehe Abbildung 22. Eine – schon heute realisierte(!) – weitergehende Dämmung macht aber bei voraussichtlich weiter steigenden Energiepreisen durchaus Sinn: Im Szenario „15 cent“, liegt die Variante „PHx add“ fast gleichauf mit der Basisvariante und hat einen deutlichen Vorteil gegenüber allen Konfigurationen des NEH in Abbildung 36 und Abbildung 37.

Eine kompakte Gebäudehülle, d.h. ein gutes A/V-Verhältnis, hilft in jedem Fall, Kosten zu sparen. Trotzdem ist ein Vergleich zwischen Reihenendhaus (REH) und Reihenmittelhaus (RMH) instruktiv, weil er die Situation für kleinere Gebäude wie z.B. freistehende Einfamilienhäuser illustriert: Beim Passivhaus müssen – aus gutem Grund – alle Komponenten optimiert werden, um die Grenzwerte für Energiebedarf und Heizlast einzuhalten. Das kostet (etwas höhere) Investitionen, spart aber über die dauerhaft niedrigeren Betriebskosten mehr Geld wieder ein. Die energetische Performance ist gerade bei den freistehenden EFH besonders wichtig, um dadurch auf Dauer die Energieverbrauchskosten niedrig zu halten, siehe auch Abbildung 18, Abbildung 20 und Abbildung 37.

Tabelle 18: REH als PH. Hier ist die Lüftung mit höherer WRG obligatorisch. Die Mehrkosten fallen hauptsächlich für die zusätzliche Außenwand mit Fenstern und Verschattung an. Rechts der Vergleich zu NEH. Die investiven Mehrkosten sind hier spürbar höher, die Einsparungen steigen aber ebenfalls, vgl. Abbildung 37. .
Tabelle 19: REH als PH mit weiteren Verbesserungen („PHx add“): verbesserter WW-Speicher und Fenster mit kleinerem U-Wert. Rechts der Vergleich zu NEH. Die Einsparungen steigen hier deutlich, vgl. Abbildung 37. .

4.8 Mehrfamilienhaus Sophienhof

Das Mehrfamilienhaus „Sophienhof“ in Frankfurt am Main, das die ABG Frankfurt Holding im Jahr 2005 errichtet hat, kann als Prototyp eines kosteneffizienten Passivhauses gesehen werden. Die reinen Bauwerkskosten (KG 300 und 400) lagen im Mittelfeld entsprechender Gebäude. Die Konfiguration des Gebäudes, die Baukosten und die Bauweise ergibt sich aus Tabelle 20 ff. Es handelt sich um eine Blockrandbebauung im Herzen Frankfurts mit insgesamt 149 Wohneinheiten in vier Gebäuden.

Abbildung 39: Mehrfamilienhaus Sophienhof in Frankfurt am Main. Insgesamt wurden 149 Wohneinheiten in 4 Bauwerken realisiert. Für die ökonomische Analyse standen abgerechnete Kostendaten der ABG Frankfurt zur Verfügung. Siehe Tabelle 21. .

Die ABG Frankfurt hat freundlicherweise Daten der abgerechneten Baukosten für eine Auswertung der Wirtschaftlichkeit zur Verfügung gestellt. Die Auswertung der Kostendaten aus den einzelnen Gewerken und Abrechnungen und die Zuordnung zu den hier interessierenden Maßnahmen (Wärmedämmung, Fenster, Haustechnik) wurde im Rahmen einer Bachelorarbeit durchgeführt [Stemmer 2012]. Parallel zur Auswertung der Daten wurde eine Kostenschätzung für ein vergleichbares Gebäude als „Niedrigenergiehaus“ (NEH) gemäß der damals geltenden Energieeinsparverordnung [EnEV] anhand der Kostentabellen des Baukostenindexes [BKI 2012] durchgeführt. Mit den abgerechneten Baukosten des Passivhauses im Vergleich zu den geschätzten Kosten eines geometrisch identischen NEH konnte dann die Wirtschaftlichkeit der beiden Bauweisen miteinander verglichen werden.

Für die Beurteilung bzw. den Vergleich der energetischen Parameter standen eine Energiebilanz (PHPP) des Passivhauses und eine für das NEH zur Verfügung [Stemmer 2012]. Der Endenergiebedarf für Heizung, Warmwasser und Hilfsstrom für Haustechnik ist in Abbildung 40 im Vergleich dargestellt. Somit konnten wie in den vorigen Abschnitten für die Altbausanierung und das Reihenhaus die Einspareffekte auf der Seite der Energiekosten und die damit verbundenen zusätzlichen Investitionskosten miteinander verglichen werden. Im Folgenden sind für mehrere Szenarien jeweils die vollständigen Lebenszykluskosten im Vergleich zwischen Passivhaus und NEH dargestellt.

Tabelle 20: Kurzbeschreibung Sophienhof .
Tabelle 21: Mehrfamilienhaus als Passivhaus bzw. NEH. Absolute bzw. relative Differenz der Investitionskosten. [Stemmer 2012] .
Abbildung 40: Mehrfamilienhaus Sophienhof. Endenergiebedarf für Heizung, Warmwasser und Hilfsstrom für Haustechnik: Heizung, Lüftung (inkl. Frostschutz) im Vergleich. [Stemmer 2012] .
Tabelle 22: Sophienhof. Konfiguration der Gebäudehülle und Energiebedarf für Passivhaus und NEH. Die Konfiguration des NEH wurde hier nach [EnEV] gewählt. .

Die Analyse der Daten zeigt, dass das Gebäude mit den Randbedingungen 2005 (Baukosten, Zinsen und Energiepreise, Tabelle 23) nur mithilfe der öffentlichen Förderung wirtschaftlich errichtet werden konnte, wenn man die Baukosten der Maßnahmen mit den Einspareffekten der einzelnen Maßnahmen vergleicht. In Abbildung 41 sind die Verhältnisse ohne Förderung dargestellt. Mit Förderung (u.a. KfW-Kredite mit reduziertem Zinssatz und einem einmaligen Teilschulderlass) lagen Passivhaus und NEH genau gleichauf, Abbildung 42.

Tabelle 23: Grundlegende Randbedingungen für die dynamische Kapitalwertberechnung, Beispiel MFH Sophienhof, Baujahr 2005. Siehe dazu auch [Kah/Feist 2008] *), Energiepreise und Zinssatz (Realzins) im Baujahr 2005. .
Abbildung 41: Mehrfamilienhaus Sophienhof. Randbedingungen wie 2005, ohne Förderung. .
Abbildung 42: Mehrfamilienhaus Sophienhof. Randbedingungen wie 2005, mit Förderung: KfW-Kredit für das PH mit reduziertem Zinssatz und Teilschulderlass. .
Abbildung 43: Mehrfamilienhaus Sophienhof wie 2005 gebaut (ohne Förderung), aber mit heutigen Energiekosten (2012), ist kostenneutral, d.h. wirtschaftlich: Zinssatz und Baukosten wie 2005, mittlere Energiepreise 2005 bis 2025 .

Bei gleichbleibenden Zinsen, wie sie zum Zeitpunkt der Realisierung (2005) für die Finanzierung zur Verfügung standen und vorsichtig geschätzten mittleren Energiepreisen für einen Zeitraum von 2005 bis 2025 von etwa 0,0.09 €/kWh (Erdgas für Wärmebereitstellung) ist das Projekt aber bereits heute wirtschaftlich, d.h. die gesamten Lebenszykluskosten des Passivhauses liegen gleichauf mit denen des NEH, siehe Abbildung 43. Dies gilt streng genommen auch bereits für den Zeitpunkt des Bauvorhabens, da steigende Energiekosten aus der energiewirtschaftlichen Weltsituation absehbar waren. Das Beispiel zeigt, wie wichtig ein „zukunftsweisender Wärmeschutz“ ist [Kah/Feist 2005]. Das heißt, dass es nicht ratsam ist, bei Investitionen in Güter mit langen Lebensdauern von zufällig aktuell niedrigen Energiepreisen auszugehen.

Tabelle 24: Grundlegende Annahmen für ein Baujahr 2012: analog Tabelle 15. *) Zinsen und Energiepreise 2012. .

Das Beispiel macht zudem deutlich, dass die Annahme eines „mittleren Energiepreises“ und eines „mittleren Zinssatzes“ über einen längeren Zeitraum geboten ist: Leicht niedrigere Energiekosten 2005 und evtl. mittelfristig höhere Energiepreise können in einer geschlossenen Darstellung auf einfache Weise kommuniziert werden. Außerdem ist in den Berechnungen der Barwerte und Annuitäten (dynamische Kapitalwertmethode) eine allgemeine Kostensteigerung (Inflation) automatisch schon berücksichtigt, indem mit dem inflationsbereinigten Realzins gerechnet wird.

Bleibt noch die Frage von evtl. außergewöhnlichen Baukostensteigerungen: Die Auswertung von Abrechnungen von Bauprojekten steht prinzipiell immer erst längere Zeit nach deren Realisierung zur Verfügung. Daher sind Kostendaten relativ alt und für eine Analyse der gegenwärtigen Situation in dieser Hinsicht immer zu ungenau.

Abbildung 44: Mehrfamilienhaus Sophienhof. Randbedingungen für ein Baujahr 2012: generelle Baukostensteigerung von 10 % gegenüber 2005, gestiegene Energiepreise, niedrigere Zinsen. .

Vergleicht man jedoch die Daten für das Projekt Sophienhof unter der Annahme, dass dasselbe Gebäude 2012 errichtet worden wäre und unterstellt Zinsen und Energiepreise wie in Tabelle 24 sowie eine generelle außergewöhnliche Baukostensteigerung von 10 %, so ergibt sich das Bild in Abbildung 44: Die gefallenen Zinsen und höheren Energiepreise machen die Investition in die hochwertige Gebäudehülle trotz angenommener höherer Baupreise attraktiv. Weiter steigende Energiepreise würden nochmals verstärkend in dieselbe Richtung wirken.

Die angenommene (extrem pessimistische!) Baukostensteigerung wurde im Beispiel gleichermaßen auf Passivhaus und NEH angewendet. Dabei bleiben Skaleneffekte für Passivhaus-Komponenten völlig unberücksichtigt. Zum Beispiel sind schon 2012 die Kosten der Dreischeiben-Wärmeschutzverglasungen aufgrund der zunehmenden Serienproduktion gegenüber den in diesem Beitrag verwendeten historischen Kosten spürbar gefallen. Ähnliche Effekte sind mittelfristig auch für Lüftungsgeräte zu erwarten. Die Kosten für Passivhaus-Komponenten dürften also in Zukunft eher abnehmen, sodass allgemeine Baukostensteigerungen zu einer weiteren Verringerung der Differenz der Investitionskosten führen.

5. Einfaches Rechenblatt "PHeco" zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Energieeffizienzmaßnahmen

5.1 Rechenmethode

Die Kostendaten der in diesem Beitrag dokumentierten Beispiele wurden mit Hilfe der sogenannten dynamischen Barwert- bzw. Kapitalwertmethode ausgewertet. Wesentliche Aufgabe der Berechnungsalgorithmen ist es dabei, dass jährliche Ausgaben wie Wartungskosten und Energiekosten verglichen werden können mit den anfänglich einmal anfallenden Investitionskosten. Dabei ist es äquivalent, aus den jährlichen Kosten (Annuitäten) durch Abzinsung einen Barwert (Gegenwartswert) zu berechnen, der dann mit dem Barwert = Wert der Investition verglichen wird. Oder es wird aus dem Barwert der Investition eine Annuität (Zins und Tilgung für einen Kredit) berechnet, die dann mit den jährlich anfallenden laufenden Zahlungen für Energie und Wartung verglichen wird. In beiden Fällen können dann als Summe der Investitionskosten und der laufenden Kosten die vollständigen Lebenszykluskosten berechnet werden. Siehe dazu auch die Beiträge von Wolfgang Feist und Witta Ebel im Protokollband 42 sowie [Feist 2005] und [Kah/Feist 2008]. Im vorliegenden Beitrag wurde bis auf eine Ausnahme immer der Barwert gebildet für einen Betrachtungszeitraum von 20 Jahren.

5.2 Berechnungswerkzeug

Um dem Anwender des PHPP eine Möglichkeit an die Hand zu geben, die Wirtschaftlichkeit einer konkreten Einzelmaßnahme, aber auch die eines ganzen Gebäudes zu berechnen, wurde ein einfaches Rechenwerkzeug, „PHeco“, auf der Basis einer Tabellenkalkulation entworfen [PHeco 2012].

Das Rechenblatt braucht als Eingabe die energetische Auswirkung z.B. einer Wärmedämmung auf das Gebäude. Diese kann direkt aus dem PHPP gewonnen werden, indem der Heizwärmebedarf (HWB) eines ungedämmten Altbaus verglichen wird mit dem HWB eines Passivhauses mit einer bestimmten Dämmdicke. Genauso lassen sich aus der PHPP-Berechnung die Daten für die Auswirkung eines besseren Fensters, einer verbesserten Luftdichtheit oder einer Lüftungsanlage mit WRG im Vergleich zur Abluftanlage ohne WRG oder Fensterlüftung gewinnen.

Anhand der jeweiligen Heizwärmeeinsparung wird nun mit „PHeco“ die jährlich eingesparte Endenergie bzw. der nach der Maßnahme noch verbleibende Endenergiebedarf berechnet, indem noch der WW-Wärmebedarf und die Aufwandszahl der Heizungsanlage berücksichtigt werden. Aus der eingesparten Endenergie kann dann mit dem aktuellen Energiepreis für Erdgas, Heizöl oder jedem beliebigen (regenerativen) Energieträger einfach die Energiekosteneinsparung für Heizung und WW-Bereitung berechnet werden. Aus der jährlichen Kosteneinsparung kann dann wiederum der Barwert dieser Einsparung für einen Zeitraum von z.B. 20 Jahren berechnet werden.

Dieser Barwert stellt nun direkt das Budget dar, das für die gewählten Maßnahmen zur Verfügung steht („Budget … für eine Wohneinheit“). D.h. der Planer kann anhand dieser Werte prüfen, ob die Kosten, die er für eine Maßnahme ermittelt hat, von der Ersparnis gedeckt werden, oder nicht. Diese Vorgehensweise hat zwei entscheidende Vorteile: Sie gibt dem Planer und Investor einerseits eine wertvolle Orientierung für die Kostenplanung, andererseits ist dieser Rechengang sehr einfach.

„Einfach“ heißt: Die Kostenermittlung für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung kann sehr komplex und anspruchsvoll werden, wenn man ein Projekt bzw. die Kosten für alle Maßnahmen vollständig abbilden will. Nicht nur die Genauigkeit der Kostendaten, sondern auch deren Parametrisierung, d.h. die Zuordnung verschiedener Aufträge und Gewerke zu einer Maßnahme, wird schnell so komplex, dass es schwierig wird, einen Überblick zu behalten.

Daher soll das im Rahmen dieses Arbeitskreises bereitgestellte Rechenwerkzeug „PHeco“ bewusst nur einzelne Maßnahmen bewerten helfen. Es erhebt keinen Anspruch, eine vollständige Kosten- und Wirtschaftlichkeitsberechnung für umfassende Bauvorhaben zu ermöglichen. Es sollte damit aber möglich sein, sich zu orientieren und einzelne Maßnahmen wirtschaftlich zu bewerten und zu optimieren.

Orientierung für die Kostenplanung der Energiesparmaßnahmen heißt, dass die Kostenermittlung für die geplanten Energiesparmaßnahmen vom Ergebnis her betrachtet wird: Aus der jährlich möglichen Energieeinsparung ist von vorneherein bekannt, wie viel Mittel für die Maßnahmen zur Verfügung stehen. Die Planung kann sich also daran orientieren und man vermeidet, dass die Maßnahmen geplant und realisiert werden und sich erst im Nachhinein herausstellt, dass sie ggf. zu teuer geworden sind.

Ein ähnliches Rechenblatt, in dem allerdings weitere Optionen enthalten waren, um die Kostenstruktur der ausgewerteten Projekte im Detail abbilden zu können, wurde zusammen mit einem sogenannten Parameterblatt im PHPP zur Berechnung der Beispiele und Varianten in diesem Beitrag genutzt. Die Energiebilanzen der verschiedenen Gebäudevarianten konnten damit automatisiert und im Vergleich berechnet werden. Die Ergebnisse aller Gebäudevarianten (Heizwärmebedarf bzw. Endenergiebedarf) dienten dann als Eingabe für die ökonomischen Berechnungen. Ein derartiges detailliertes Verfahren zur ökonomischen Bewertung von Varianten ist als Rechenblatt für das PHPP in Vorbereitung.

Hinweise zur Verwendung von "PHeco"

Das Rechenblatt ist spaltenweise strukturiert. Alle Daten einer Maßnahme bzw. eine Gebäudevariante sind jeweils in einer Spalte angeordnet; oben zuerst die Werte für den Energiebedarf für Heizung und Warmwasserbereitung und die jeweiligen Anlagenaufwandszahlen, außerdem der Hilfsstrombedarf für Heizungs- und Lüftungsanlage. Alle diese Werte können für die jeweilige Maßnahme (z.B. Dämmdicke) mit dem PHPP ermittelt werden. Um Vorher-Nachher-Vergleiche für eine Altbausanierung anstellen zu können, lassen sich optional der Energiebedarf und die Anlagenaufwandszahlen des Ausgangszustands vor der Sanierung angegeben. Es empfiehlt sich, die einzelnen Maßnahmen jeweils eindeutig zu dokumentieren, damit eine spätere Zuordnung möglich ist.

Alle Kosten sollten extern im Detail erhoben werden. Es empfiehlt sich eine Umrechnung der Kosten der Maßnahmen auf spezifische Werte [€/m²], am besten mit Bezug auf die Energiebezugsfläche des Gebäudes im PHPP. Damit kann man die Barwerte oder Annuitäten direkt mit den Energiekennwerten [kWh/(m²a)] aus dem PHPP vergleichen und direkt ineinander Umrechnen. Liegen Kostendaten einer einzelnen Maßnahme mit Bezug auf die Bauteilfläche vor, so kann man diese Bauteilfläche angeben. Die Umrechnung auf die Energiebezugsfläche geschieht dann automatisch. Werden kombinierte Maßnahmen betrachtet (voreingestellt: Komplettsanierung ohne Differenzierung), so müssen alle Kostendaten in €/m² EBF angegeben werden. Es können aber optional verschiedene Teilbeträge angegeben werden. Wartungskosten können als Jahreskosten pro Wohneinheit angegeben werden [€/WE/a], d.h. es können direkt die Kosten eines Wartungsvertrages pro Wohnung angegeben werden.

Die Ergebnisse werden sowohl als Annuitäten als auch als Barwerte bereitgestellt. Die Differenz der Energiekosten zwischen Ausgangszustand und Endzustand nach der Maßnahme wird als Einsparung ausgewiesen. Außerdem werden aus der Annuität der Investition dividiert durch die Energieeinsparung (Endenergie) die Kosten der eingesparten Energie für jede Maßnahme berechnet.

Die Rahmenbedingungen für die Berechnungen, bzw. die ökonomischen Daten müssen angegeben bzw. in der Vorlage geändert werden: Zinssatz, Kalkulationszeitraum, Lebensdauer des Bauteils bzw. der Maßnahme und die Energiepreise. Die Ergebnisse der Berechnungen werden schließlich in verschiedenen Diagrammen übersichtlich dargestellt.

Seit Ende 2015 ist das Rechenwerkzeug „PHeco“ direkt ins PHPP (Version 9) integriert.

Literatur

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[Bastian 2011] Z. Bastian: Die EnerPHit-Zertifizierung für die Altbaumodernisierung mit Passivhaus-Komponenten – Erste Erfahrungen, Tagungsband zur 15. Internationalen Passivhaustagung in Innsbruck, Passivhaus Institut, Darmstadt 2011.

[BKI 2012] BKI Baukosteninformationszentrum (Hrsg.): Baukosten Ausgabe 2012 Statistische Kostenkennwerte für Gebäude, Bauelemente, Positionen

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[EnEV] Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung – EnEV, verkündet am 29. April 2009 im Bundesgesetzblatt Jahrgang 2009. In Kraft getreten am 1. Oktober 2009. Hinweis: Je nach Baujahr bzw. dem Jahr der Baugenehmigung der hier vorgestellten Projekte war noch die EnEV 2002 gültig. Da diese jedoch für die Zukunft keine Relevanz mehr hat und andererseits die EnEV keine besonders scharf definierte Anforderung an den Heizwärmebedarf bzw. den Endenergiebedarf eines Gebäudes hat, wurden für diesen Beitrag jeweils „gute NEH“ herangezogen, die ähnlich wie das Gebäude NEH-Hoheloogstraße deutlich besser sein dürften als manches Gebäude, das die Anforderungen nach EnEV 2009 erfüllt. Insofern sind die Unterschiede für diese Untersuchung unerheblich.

[EPBD] DIRECTIVE 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council (16. 12. 2002) on the energy performance of buildings (Directive 2002/91/EC, EPBD) Recast: Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast), Official Journal of the European Union L 153/13 v. 18.6.2010

[Feist 2001] W. Feist; E. Baffia; V. Sariri: Wirtschaftlichkeit ausgewählter Energiesparmaßnahmen im Gebäudebestand, Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft, Abschlussbericht 1998, Passivhaus Institut, 3. Auflage, 2001

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[Kah/Ebel/Peper/Feist 2010] O. Kah; W. Ebel; S. Peper; W. Feist: Untersuchung zum Außenluftwechsel und zur Luftqualität in sanierten Wohnungen mit konventioneller Fensterlüftung und mit kontrollierter Lüftung, Passivhaus Institut, Darmstadt, 2010, Forschungsbericht im Rahmen des IEA Task 37, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie.

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[Kaufmann 2005] B. Kaufmann: Das Passivhaus – der Entwicklungsstand ökonomisch betrachtet, Proceedings of the International Passive House Conference 2005 in Ludwigshafen/Rhein.

[Kaufmann/Ebel 2010] B. Kaufmann; W. Ebel: Economics of high thermal performance old house renovation projects, Beitrag zum englischsprachigen Handbuch „Advances in Housing Renovation“ im Rahmen von IEA Task 37, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi. Passivhaus Institut, Darmstadt, 2010

[Kaufmann/Ebel/Feist 2010] B. Kaufmann; W. Ebel; W. Feist: Ökonomische Evaluierung zweier Sanierungsprojekte mit Dokumentation der abgerechneten Kosten: Hoheloogstraße und Schlesierstraße in Ludwigshafen, Forschungsbericht IEA Task 37, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Passivhaus Institut, Darmstadt, 2010. download unter www.passiv.de

[Kaufmann/Ebel 2011] B. Kaufmann; W. Ebel: Sind Passivhäuser ökonomisch darstellbar(?), Tagungsband zur 15. Internationalen Passivhaustagung in Innsbruck, Passivhaus Institut, Darmstadt 2011.

[Peper/Feist 2009] S. Peper; W. Feist: Gebäudesanierung „Passivhaus im Bestand“ in Ludwigshafen / Mundenheim, Messung und Beurteilung der energetischen Sanierungserfolge, Darmstadt, 2009. Im Auftrag der GAG Ludwigshafen, Download unter: www.passiv.de

[PHI 2012] Kriterien für die Zertifizierung von Passivhäusern. Aktuelle Ausgabe unter www.passiv.de

[PHeco] B. Kaufmann; Z. Bastian; W. Ebel: Berechnungstool zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Maßnahmen zur Energieeffizienz von Gebäuden, Passivhaus Institut, 2012. www.passiv.de

[Schöberl/Hutter 2003] H. Schöberl; S. Hutter; et al.: Anwendung der Passivhaus-Technologie im sozialen Wohnbau, Projektbericht im Rahmen der Programmlinie „Haus der Zukunft“, Bundesministerium für Verkehr, Innovation, Technologie, Wien 2003

[Steinmüller 2005] B. Steinmüller: Passivhaus-Technologie im Bestand – von der Vision in die breite Umsetzung, Proceedings of the International Passive House Conference 2005 in Ludwigshafen/Rhein

[Stemmer 2012] J. Stemmer: Wirtschaftlichkeit von Passivhäusern im Neubau – exemplarisch am Frankfurter Sophienhof, Bachelorarbeit 2012, Universität Regensburg, Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät, Regensburg und Passivhaus Institut, Darmstadt 2012

[Strauß 2012] R.-P. Strauß: Solarwärme oder Solarstrom? Passivhaus-Kompendium 2012, Laible Verlagsprojekte (Hrsg.), Allensbach 2012.

[EE] Abkürzungen wie folgt: EE = Erneuerbare Energie; EE-Gas: Wasserstoff H2, der durch Elektrolyse aus Wind- und Solarstrom gewonnen wird bzw. EE-Methan, das aus EE-H2 und CO2 mittels Reformer gewonnen wird.

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