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--- grundlagen:erkenntnisse_zur_lebenszyklusbilanz [2024/04/15 10:49] – [Gebäudebestand] webel
+++ grundlagen:erkenntnisse_zur_lebenszyklusbilanz [2024/05/02 22:50] (aktuell) – wfeist
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-======Energieeffizienz und Klimagas-Emissionen im Lebenszyklus======
+====== Energieeffizienz und Klimagas-Emissionen im Lebenszyklus ======
-===Eine Kurzusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse der Arbeitskreis-Sitzungen AK58 und AK60===
+=== Eine Kurzzusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse der Arbeitskreis-Sitzungen AK58 und AK60 ===
 ===== Gebäude-Lebenszyklus =====
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 Als entscheidende Messlatten für die Bewertung und den Vergleich stellen sich dabei heraus:
-  - Die **„erneuerbare Primärenergie“ (PEr)** ((Primärenergie Erneuerbar – PEr auf Passipedia:  [[.:energiewirtschaft_und_oekologie:erneuerbare_primaerenergie_per|]])) : das ist die (ausschließlich) erneuerbare Energie, die aufgebracht werden muss für einen Anwendungszweck (z.B. Heizen): In Abhängigkeit von den verwendeten Energieträgern und unter Berücksichtigung evtl. Speicherverluste und weiterer Verluste. Sie ist das Maß für den Aufwand in einer erneuerbaren Zukunft((Notwendigerweise wird die zukünftige Versorgung in spätestens 50 Jahren nahezu vollständig auf Erneuerbarer Energie beruhen müssen. Allerdings sind auch für Erneuerbare Energie die Aufwendungen nicht 'Null': Erneuerbare Energie konkurriert mit vielen anderen Ansprüchen um begrenzte natürliche Ressourcen, vor allem ist das in diesem Fall der Platzbedarf. Diese Inanspruchnahme begrenzter Ressourcen ist nicht zukunftsgefährdend (solange das Ausmaß nicht überzogen wird); darüber gibt es heute bereits hochemotionale Diskussionen, die wir aber derzeit noch als überwiegend artifizielle 'Aufregungskultur' identifizieren. Dass auch Erneuerbare Energie auf einem endlichen Planeten Grenzen der vernünftigen Erschließbarkeit aufweisen, ist korrekt. Ein Maß für den dabei erforderlichen Aufwand wird gerade durch den PEr-Maßstab gegeben. Die Diskussion, welche Grenzen hier möglicherweise bestehen, ist erst ganz am Anfang. Wir sehen solche Grenzen derzeit nicht als limitierenden Faktor und haben diese daher auch bisher nicht genauer zu bestimmen versucht. Dass es dennoch schon heute sinnvoll ist, den Aufwand für die Erschließung in einem vernünftigen Rahmen zu halten, ergibt sich aus zwei Gründen: a) ökonomisch, weil die Grenzkosten mit höherem Verbrauch steil ansteigen b) ökologisch bzgl. der erforderlichen Umstellzeit weg von der heute dominanten fossilen Energie; dies gelingt umso kostengünstiger und rascher, je effizienter die Energienutzung gestaltet werden kann.)) .
+  - Die **„erneuerbare Primärenergie“ (PEr)**((Primärenergie Erneuerbar – PEr auf Passipedia:  [[.:energiewirtschaft_und_oekologie:erneuerbare_primaerenergie_per|]])) : das ist die (ausschließlich) erneuerbare Energie, die aufgebracht werden muss für einen Anwendungszweck (z.B. Heizen): In Abhängigkeit von den verwendeten Energieträgern und unter Berücksichtigung evtl. Speicherverluste und weiterer Verluste. Sie ist das Maß für den Aufwand in einer erneuerbaren Zukunft((Notwendigerweise wird die zukünftige Versorgung in spätestens 50 Jahren nahezu vollständig auf Erneuerbarer Energie beruhen müssen. Allerdings sind auch für Erneuerbare Energie die Aufwendungen nicht 'Null': Erneuerbare Energie konkurriert mit vielen anderen Ansprüchen um begrenzte natürliche Ressourcen, vor allem ist das in diesem Fall der Platzbedarf. Diese Inanspruchnahme begrenzter Ressourcen ist nicht zukunftsgefährdend (solange das Ausmaß nicht überzogen wird); darüber gibt es heute bereits hochemotionale Diskussionen, die wir aber derzeit noch als überwiegend artifizielle 'Aufregungskultur' identifizieren. Dass auch Erneuerbare Energie auf einem endlichen Planeten Grenzen der vernünftigen Erschließbarkeit aufweisen, ist korrekt. Ein Maß für den dabei erforderlichen Aufwand wird gerade durch den PEr-Maßstab gegeben. Die Diskussion, welche Grenzen hier möglicherweise bestehen, ist erst ganz am Anfang. Wir sehen solche Grenzen derzeit nicht als limitierenden Faktor und haben diese daher auch bisher nicht genauer zu bestimmen versucht (Ausnahme: Biomasse-Energie, da ist die Begrenzung offenischtlich.). Dass es dennoch schon heute sinnvoll ist, den Aufwand für die Erschließung in einem vernünftigen Rahmen zu halten, ergibt sich aus zwei Gründen: a) ökonomisch, weil die Grenzkosten mit höherem Verbrauch steil ansteigen b) ökologisch bzgl. der erforderlichen Umstellzeit weg von der heute dominanten fossilen Energie; dies gelingt umso kostengünstiger und rascher, je effizienter die Energienutzung gestaltet werden kann.)) .
   - Das „Global Warming Potential“ (GWP gemessen in CO<sub>2eq</sub>), als Maß für die Klimawirkung. Denn: In der Übergangszeit bis zur vollständigen erneuerbaren Deckung werden weiterhin, in hoffentlich stetig reduzierten Ausmaß, fossile Energieträger verbrannt.
 =====Lebenszyklus=====
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 Andererseits sind gerade bei bestehenden Gebäuden dominant die //während der Betriebsphase aufgewendeten Primärenergie- und GWP-Werte// des Jahresheiz- und Kühlbetriebs, multipliziert mit der Nutzungsdauer des Gebäudes. Diese Werte erhält man am leichtesten direkt aus der Energiebilanz((Mit dem PHPP-Tool; auch bei Wärmepumpen-Einsatz, weil das PHPP die Wechselwirkung zwischen dem Gebäude, der verwendeten Heizwärmeverteilung und dem Wärmeerzeuger korrekt wiedergibt)).\\
-Als dritter Beitrag wird hier der Abriss wird bis zum Abtransport gezählt. Insbesondere bei Beton-Konstruktionen benötigt dies in der Wahrnehmung „viel“ Energie, weil dabei leistungsstarke Maschinen eingesetzt werden. Im Vergleich zu den rund 500 bis 700 kWh/m³ Herstellungs-Primärenergie sind dies aber objektiv nur sehr geringe Aufwendungen. Selbst wenn hierbei Bauteile mit z.B. nur 40 a Nutzungsdauer betroffen sind, resultiert daraus letztlich nur ein Beitrag von unter 0,25 kWh/(m²a) selbst bei Massivbauten.\\
+Als dritter Beitrag wird hier der **Abriss** bis zum Abtransport gezählt. Insbesondere bei Beton-Konstruktionen benötigt dies in der Wahrnehmung „viel“ Energie, weil dabei leistungsstarke Maschinen eingesetzt werden. Im Vergleich zu den rund 500 bis 700 kWh/m³ Herstellungs-Primärenergie sind dies aber objektiv nur sehr geringe Aufwendungen. Selbst wenn hierbei Bauteile mit z.B. nur 40 a Nutzungsdauer betroffen sind, resultiert daraus letztlich nur ein Beitrag von unter 0,25 kWh/(m²a) selbst bei Massivbauten.\\
-Die **Nachnutzung** kann und muss gesondert nach der erfolgten Nutzung für einen dann bekannten konkreten Verwendungszweck bilanziert werden. In der Diskussion stehen hier Vorgänge, die im Normalablauf frühestens in 40 Jahren stattfinden. Es ist ausgeschlossen, dass wir heute bereits feststellen oder gar festlegen können, was zu solchen Zeitpunkten mit einer betroffenen Konstruktion geschieht((Durch Annahmen zu dieser nachgeschalteten Phase werden viele Manipulationen die Tür geöffnet: Weder kann ich heute 'definitiv davon ausgehen' dass ein Material in der Nachnutzungsphase **verbrannt** wird und ihm so eine weitere hohe Emission zuordnen. Noch kann, selbst bei äußerster Anstrengung bzgl. der 'Zerlegbarkeit' von Komponenten heute gesichert davon ausgegangen werden, dass die Nachnutzung (in 40 Jahren!) dann auch wirklich wie intendiert stattfindet - das heute schon anzunehmen eröffnet wiederum hohes Manipulationspotential. Korrekt ist es daher immer nur, eine Bewertung der Nachnutzung zum Zeitpunkt der Realisation dieser Nachnutzung vorzunehmen.)).\\ \\
+Die **Nachnutzung** kann und muss gesondert nach der erfolgten Nutzung für einen dann bekannten konkreten Verwendungszweck bilanziert werden. In der Diskussion stehen hier Vorgänge, die im Normalablauf frühestens in 40 Jahren stattfinden. Es ist ausgeschlossen, dass wir heute bereits feststellen oder gar festlegen können, was zu solchen Zeitpunkten mit einer betroffenen Konstruktion geschieht((Durch Annahmen zu dieser nachgeschalteten Phase werden viele Manipulationen ermöglicht: Weder kann ich heute definitiv davon ausgehen dass ein Material in der Nachnutzungsphase **verbrannt** wird und ihm so eine weitere hohe Emission zuordnen. Noch kann, selbst bei äußerster Anstrengung bzgl. der 'Zerlegbarkeit' von Komponenten heute gesichert davon ausgegangen werden, dass die Nachnutzung (in 40 Jahren!) dann auch wirklich wie intendiert stattfindet - das heute schon anzunehmen eröffnet wiederum hohes Manipulationspotential. Korrekt ist es daher immer nur, eine Bewertung der Nachnutzung zum Zeitpunkt der Realisation dieser Nachnutzung vorzunehmen.)).\\ \\
 =====Neubau=====
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 [{{ .:stromerzeugung_szenario_df.png?342| }}]
-Zukunftsfähige Systeme für die Raumheizung sind ausschließlich Wärmepumpen oder nachhaltige Fernwärme((Genauer spezifiziert in AK60; es kann sich dabei nicht um weitgehend mit Erdgas erzeugte Wärme handeln.)) . Für Wärmepumpen-Strom ergeben sich 198 g<sub>CO2</sub> /kWh<sub>el</sub> im Mittel der kommenden 40 Jahre((Ein leider weitverbreiteter Irrtum ist, dass mit dem Übergang zur Wärmepumpenheizung bereits 'Nullemission' erreicht würde; die Emissionen sind tatsächlich zwei- bis dreifach verringert, aber sie werden innerhalb der Nutzungszeit des Systems nicht Null)) , das macht die WP etwa zwei- bis dreimal besser als Erdgas-Heizung((eine detaillierte Diskussion dazu findet sich in [AkkP 58])) . Darüber hinaus bietet die Wärmepumpe das gut gesicherte Potential für eine in weiterer Zukunft nahezu vollständige Reduktion der Klimagase durch den notwendig erfolgenden Ausbau der nicht-fossilen Stromversorgung.\\
+Zukunftsfähige Systeme für die Raumheizung sind ausschließlich Wärmepumpen oder nachhaltige Fernwärme((Genauer spezifiziert in AK60; es kann sich dabei nicht um weitgehend mit Erdgas erzeugte Wärme handeln.)). Für Wärmepumpen-Strom ergeben sich 198 g<sub>CO2</sub> /kWh<sub>el</sub> im Mittel der kommenden 40 Jahre((Ein leider weitverbreiteter Irrtum ist, dass mit dem Übergang zur Wärmepumpenheizung bereits 'Nullemission' erreicht würde; die Emissionen sind tatsächlich zwei- bis dreifach verringert, aber sie werden innerhalb der Nutzungszeit des Systems nicht Null)) , das macht die WP etwa zwei- bis dreimal besser als Erdgas-Heizung((eine detaillierte Diskussion dazu findet sich in [AkkP 58])) . Darüber hinaus bietet die Wärmepumpe das gut gesicherte Potential für eine in weiterer Zukunft nahezu vollständige Reduktion der Klimagase durch den notwendig erfolgenden Ausbau der nicht-fossilen Stromversorgung.\\
 ===== Dämmmaßnahmen: Wenn schon, denn schon =====
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 ===== Gebäudebestand =====
-In der Abbildung sind Ergebnisse für die gesamte erneuerbare Primärenergie PEr (linke Achse) und das gesamte GWP (rechte Achse) einer typischen Außenwand im Bestand dargestellt. Dazu wurden die Nutzungsdauern jeder Einzelschicht berücksichtig und über den gesamten Lebenszyklus integriert, zur besseren Vergleichbarkeit dann durch den Betrachtungszeitraum geteilt um mittlere jährliche Emissionswerte zu erhalten.
+In der Abbildung sind Ergebnisse für die gesamte erneuerbare Primärenergie PEr (linke Achse) und das gesamte GWP (rechte Achse) einer typischen Außenwand im Bestand dargestellt. Dazu wurden die Nutzungsdauern jeder Einzelschicht berücksichtigt und über den gesamten Lebenszyklus integriert, zur besseren Vergleichbarkeit dann durch den Betrachtungszeitraum geteilt um mittlere jährliche Emissionswerte zu erhalten.
-Als entscheidenden Aussagen ergeben sich:
+Als entscheidende Aussagen ergeben sich:
   * Weit außerhalb des Nachhaltigkeitsfeldes liegt die ungedämmte Konstruktion (auch unter Einsatz einer Wärmepumpe) mit Emissionswerten, die um mehr als einen Faktor 4 über dem für Gebäude nachhaltig verfügbaren Budget (s. AkkP 58, hier als hellgrünes Band dargestellt) liegen.
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   * Die vermiedenen Emissionen im Betrieb des Gebäudes erweisen sich als die mit Abstand dominante Größe bei allen Varianten. Für jede Konstruktionsart gilt „wenn schon, denn schon“ für die Wahl der Dämmdicke.
   * Noch einmal besser schneiden Vorhangfassaden mit Einblasdämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen ab. Auch hier muss selbstverständlich auf ausreichende Dämmstärke geachtet werden: Die U-Werte müssen dabei unter 0,25 W/(m²K) gehalten werden, um in den Nachhaltigkeitsbereich zu kommen. Empfehlenswert sind auch hier Ziel-U-Werte unter 0,18 W/(m²K), mit solchen Werten sind dann in einigen Fällen sogar bilanzielle Nullemissionen erreichbar.
-[{{.:lifecycle_insulated_wall_de.png?689|Abbildung: Lebenszyklusbilanz für PEr (linke Achse in kWh/(m²a) ) und GWP (rechte Achse in kg<sub>CO2eq</sub> /(m²a), schwarze Punkte im Diagramm) für Varianten des Außenwandaufbaus ausgehend von einer klassischen 24 cm-Hochlochziegelwand (ganz links). Die Referenzperiode beträgt hier 40 Jahre. Quelle: [AkkP 58]. }}]
+[{{.:lifecycle_insulated_wall_de.png?689|Abbildung: Lebenszyklusbilanz für PEr (linke Achse in kWh/(m²a) ) und GWP (rechte Achse in kg<sub>CO2eq</sub>  /(m²a), schwarze Punkte im Diagramm) für Varianten des Außenwandaufbaus ausgehend von einer klassischen 24 cm-Hochlochziegelwand (ganz links). Die Referenzperiode beträgt hier 40 Jahre. Quelle: [AkkP 58]. }}]
+Die Schlussfolgerungen für Fenster (Verglasung und Rahmen), Lüftungswärmerückgewinnung und die übrige Gebäudetechnik werden in [AkkP 60] diskutiert. Es stellt sich in allen Fällen heraus, dass die Empfehlungen gemäß EnerPHit immer zu Ergebnissen führen, die unter die Nachhaltigkeitsgrenze fallen und somit eine dauerhaft beständige Lösung bieten. Entscheidend für die Umsetzung ist dann vor allem, dass es kostengünstige Ausführungsvarianten für die EnerPHit-Lösungen gibt. Diese zu projektieren und in die Praxis umzusetzen ist daher die Hauptaufgabe für das Erreichen nachhaltiger Lösungen im Gebäudebestand((Damit nachhaltige Lösungen in der Praxis auch realisiert werden, ist der Kostengünstigkeit von ganz entscheidendem Einfluss. Teure Lösungen sind für die Anwender unattraktiv - der Staat kann solche Lösungen ebenfalls nur in einem noch vernünftigen Ausmaß subventionieren. Energieeffizienzmaßnahmen bieten allerdings die heute günstigsten Voraussetzungen für eine auch wirtschaftlich zukunftsfähige Umsetzung. Vgl. dazu z.B. unsere  [[:baulich:uebersicht_rechner|Wirtschaftlichkeitsrechner.]])) .
+<WRAP box lo>{{  .:foerderunghessen.png?96}}Der Träger des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser Phase VI ist das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum. Wir bedanken uns für die Förderung der wissenschaftlichen Bearbeitung durch das Land Hessen. Hinweis: Die von den Autoren in ihren Beiträgen im Protokollband wiedergegebenen Positionen müssen nicht in allen Fällen mit denen des Herausgebers oder der Träger übereinstimmen.</WRAP>
+===== Wirklich Energie gespart? Schon im ersten Jahr? =====
+Wärmedämm-Materialien brauchen Energie für die Herstellung (sog. "graue Energie"). Selbst im Fall konventioneller Dämmstoffe ist dies aber sehr wenig im Vergleich zu der Einsparung, die durch die Dämmmaßnahme erreicht wird. Im ersten der nachfolgenden Diagramme vergleichen wir den Primärenergieverbrauch (PE) durch einen Quadratmeter ungedämmter Altbauwand in **nur einem Jahr** mit der Summe aus dem gesamtem Herstellungs-PE-Energieaufwand((inkl. Kleber und allen Putzschichten)) und dem "Restverbrauch" für eine nachträglich gedämmte Wand in acht Varianten. Alle (bis auf die HolzF(aser)-Dämmung) sparen dabei bereits im 1. Jahr ganz beträchtlich Energie ein und holen schon in der ersten Heizperiode ihren jeweiligen Herstellungsaufwand wieder herein((gerechnet wurde in diesem Beispiel mit einer Erdgas-Heizung; immer noch 50% aller Bestandsgebäude werden so geheizt, weitere 25% mit einem Ölkessel; beim derzeitige Stand der im Winter noch zu hohen Teilen fossilen Stromerzeugung ist das für die kommenden Jahre auch bei einer Heizung mit Wärmepumpen noch nicht viel anders. Über die 40 Jahre, die ein besserer Wärmeschutz mindestens hält, haben wir die Bilanzen für Wärmepumpenheizung oben korrekt für den Lebenszyklus angegeben.)).
+Natürlich muss dies jeweils über die gesamte Lebensdauer betrachtet werden. Selbst wer dafür weniger als 20 Jahre ansetzt, erzielt bei einer ausreichend dicken Außendämmung Einsparungen von über 80% in der Bilanz (zweites Diagramm). Vielleicht will es jemand gern selbst nachrechnen? Das ist gar nicht schwierig, [[:baulich:graue_selbstrechnen|hier die Hinweise]].
-Die Schlussfolgerungen für Fenster (Verglasung und Rahmen), Lüftungswärmerückgewinnung und die übrige Gebäudetechnik werden in [AkkP 60] diskutiert. Es stellt sich in allen Fällen heraus, dass die Empfehlungen gemäß EnerPHit immer zu Ergebnissen führen, die unter die Nachhaltigkeitsgrenze fallen und somit eine dauerhaft beständige Lösung bieten. Entscheidend für die Umsetzung ist dann vor allem, dass es kostengünstige Ausführungsvarianten für die EnerPHit-Lösungen gibt. Diese zu projektieren und in die Praxis umzusetzen ist daher die Hauptaufgabe für das Erreichen nachhaltiger Lösungen im Gebäudebestand((Damit nachhaltige Lösungen in der Praxis auch realisiert werden, ist der Kostengünstigkeit von ganz entscheidendem Einfluss. Teure Lösungen sind für die Anwender unattraktiv - der Staat kann solche Lösungen ebenfalls nur in einem noch vernünftigen Ausmaß subventionieren. Energieeffizienzmaßnahmen bieten allerdings die heuet günstigsten Voraussetzungen für eine auch wirtschaftlich zukunftsfähige Umsetzung. Vgl. dazu z.B. unsere  [[:baulich:uebersicht_rechner|Wirtschaftlichkeitsrechner.]])) .
+|{{:baulich:pe_1jahr.png?583}}|Die Primärenergie- \\ Einsparung ist \\ schon im 1.Jahr \\ erheblich \\ bei fast allen \\ Materialien \\ (um 60%). \\ Eine einzige \\ Ausnahme \\ wg. Energieaufwand \\ zur Trocknung: \\ Da sind es \\ dann aber auch \\ nur 2 Jahre \\ bis zur \\ energetischen \\ Amortisation.|
+|{{:baulich:pe_wdvs_20jaher.png?583}}|Die Primäenergie- \\ Einsparung \\ über 20 Jahre \\ ist unabhängig \\ vom Material \\ sehr hoch. \\ (nämlich um 90%). \\ Bei "Innd 6" \\ handelt es \\ sich um eine \\ Alternative: \\ 6 cm Innendämmung.|
-<WRAP lo>{{  .:foerderunghessen.png?96}}Der Träger des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser Phase VI ist das Hessische Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum. Wir bedanken uns für die Förderung der wissenschaftlichen Bearbeitung durch das Land Hessen. Hinweis: Die von den Autoren in ihren Beiträgen im Protokollband wiedergegebenen Positionen müssen nicht in allen Fällen mit denen des Herausgebers oder der Träger übereinstimmen.</WRAP>
 =====Quellen=====
 [AkkP 58] Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser: Energieeffizienz & CO<sub>2</sub>-Emissionen im Lebenszyklus, Darmstadt 2024, zum kostenlosen Download verfügbar siehe [[https://database.passivehouse.com/de/download/product_page/Protokollband58|Protokollband 58: Lebenszyklus]]