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Deutschlands Energiewende erweist sich als Herausforderung. Um die bis 2050 gesetzten Energie und CO2-Emmisions Reduktionsziele zu erreichen, muss das Land mit Eifer und Voraussicht handeln. Zur Realisierung der Vorhaben spielen die Bau- und Energiesektoren eine entscheidende Rolle – insbesondere auf Bezirksebene. In Deutschlands ressourceneffizienter und CO2 armer Zukunft sind dezentrale Systeme von großer Bedeutung. Auf Bezirksebene, ist die Sanierung von Gebäuden in der Lage die CO2-Emissionen und den Heizwärmebedarf substantiell zu reduzieren. Allerdings sind solche Investitionen oftmals Teil eines größeren komplexen Pakets von Bedingungen, welches Energietechnologien, Politik, Preisgestaltung und Infrastruktursysteme einschließt. Dies wirft die Frage auf, inwieweit Gebäudesanierungen zum Ziel der Energiewende auf Bezirksebene beitragen können und welchen Effekt diese Renovierungen auf das Energiesystem haben werden? Hinzu kommt, wie dieser Zustand CO2-Preise oder Ziele, einen Strompreisanstieg oder erneuerbare Energien beeinflusst oder davon beeinflusst sein wird? Ferner, was ist der Zusammenhang zwischen Gebäudesanierung und dem Energieerzeugungsmix auf Bezirksebene? Im Rahmen dieser Arbeit wurde das DISTRICT-HP-Optimierungsmodell entwickelt, um genau diese Fragen zu beantworten. Das Ziel des Modells ist die Optimierung eines Systems hinsichtlich der Minimierung der Gesamtkosten, basierend auf festgelegten Randbedingungen. Das Optimierungsmodell berücksichtigt die Sektoren Wärme und Strom, sowie die Industrie auf Bezirksebene. Für eine detaillierte Bewertung der Sanierungseffekte, sind eine hohe geografische Auflösung (Gebäudeebene) und eine endogene Sanierungsentscheidung Kernelemente des Modells. Energieeffizienz- und Gebäudesanierungsmaßnahmen ermöglichen eine Reduzierung der Nachfrage. Darüber hinaus führt die Gebäudesanierung zu einer Verringerung der erforderlichen Vorlauftemperaturen in Gebäuden. Das DISTRTCIT-HP Modell hilft, die geeigneten Deckungsoptionen für die individuellen ...

Deutschlands Energiewende erweist sich als Herausforderung. Um die bis 2050 gesetzten Energie und CO2-Emmisions Reduktionsziele zu erreichen, muss das Land mit Eifer und Voraussicht handeln. Zur Realisierung der Vorhaben spielen die Bau- und Energiesektoren eine entscheidende Rolle – insbesondere auf Bezirksebene. In Deutschlands ressourceneffizienter und CO2 armer Zukunft sind dezentrale Systeme von großer Bedeutung. Auf Bezirksebene, ist die Sanierung von Gebäuden in der Lage die CO2-Emissionen und den Heizwärmebedarf substantiell zu reduzieren. Allerdings sind solche Investitionen oftmals Teil eines größeren komplexen Pakets von Bedingungen, welches Energietechnologien, Politik, Preisgestaltung und Infrastruktursysteme einschließt. Dies wirft die Frage auf, inwieweit Gebäudesanierungen zum Ziel der Energiewende auf Bezirksebene beitragen können und welchen Effekt diese Renovierungen auf das Energiesystem haben werden? Hinzu kommt, wie dieser Zustand CO2-Preise oder Ziele, einen Strompreisanstieg oder erneuerbare Energien beeinflusst oder davon beeinflusst sein wird? Ferner, was ist der Zusammenhang zwischen Gebäudesanierung und dem Energieerzeugungsmix auf Bezirksebene? Im Rahmen dieser Arbeit wurde das DISTRICT-HP-Optimierungsmodell entwickelt, um genau diese Fragen zu beantworten. Das Ziel des Modells ist die Optimierung eines Systems hinsichtlich der Minimierung der Gesamtkosten, basierend auf festgelegten Randbedingungen. Das Optimierungsmodell berücksichtigt die Sektoren Wärme und Strom, sowie die Industrie auf Bezirksebene. Für eine detaillierte Bewertung der Sanierungseffekte, sind eine hohe geografische Auflösung (Gebäudeebene) und eine endogene Sanierungsentscheidung Kernelemente des Modells. Energieeffizienz- und Gebäudesanierungsmaßnahmen ermöglichen eine Reduzierung der Nachfrage. Darüber hinaus führt die Gebäudesanierung zu einer Verringerung der erforderlichen Vorlauftemperaturen in Gebäuden. Das DISTRTCIT-HP Modell hilft, die geeigneten Deckungsoptionen für die individuellen Gebäudeanforderungen mittels einer Vielzahl von Wärmeerzeugungstechnologien, Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologien, Speichersystemen sowie Stromerzeugungstechnologien zu identifizieren. Das Modell bewertet dabei das komplexe Zusammenspiel von Gebäudesanierungs- und Sektorkopplungstechnologien. Das Modell wird auf dem bestehenden Fallstudiengebiet des Stadtteils Weingarten in Freiburg, Deutschland, getestet. Hierbei wird eine Reihe von Szenarien zur Gebäudesanierung und CO2-Emissionsreduzierung untersucht, um die Auswirkungen der Gebäudesanierung und ihre Rolle in der Energiewende zu bewerten. Die Ergebnisse der untersuchten Systeme und Varianten zeigen, dass ohne eine aktive Veränderung der Energiesystembedingungen eine Gebäudesanierung und damit eine Transformation des Energiesystems wahrscheinlich nicht stattfinden werden, sofern diese nicht an einen CO2-Preis oder eine Begrenzung der Emissionen gekoppelt ist. Darüber hinaus haben die Ergebnisse gezeigt, dass Öl- und Gaskessel mit einer geringfügigen Änderung der derzeitigen Rahmenbedingungen im Laufe der Zeit abnehmen, währenddessen die erneuerbare Wärmeerzeugung aus Sonnenkollektoren in der Anwendung zunimmt. Systeme mit höheren Sanierungsraten sind hierbei vorteilhaft, um die Ziele der Energiewende zu erreichen. Die Reduktion des Energiebedarfs sowie der erforderlichen Vorlauftemperaturen ermöglicht einen flexibleren und effizienteren Technologieneinsatz. Hierbei stellt eine Kombination aus Wärmepumpen (hybrid und konventionell), Elektroheizungen und Wärmespeichersystemen die geeignete Technologie für einen optimierten Einsatz und Betrieb bei hohen Gebäudestandards dar. Ein Trend zu mehr Sektorkopplung wird durch eine Parameteranalyse unterstrichen, bei welcher der Einsatz von Elektroheizungen und Wärmepumpen durch den Anstieg der Energiepreise beschleunigt wird.

Der vorliegende Bericht dient als maßgebliche Grundlage für den ersten Erfahrungsbericht der Bundesregierung nach § 23 des Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) im Jahr 2022. Er entstand im Rahmen des Forschungsvorhabens "Evaluierung und Weiterentwicklung des nationalen Emissionshandels (nEHS) mit ökonomischem Schwerpunkt". Dieses Vorhaben soll das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) als federführendes Ressort und die Deutsche Emissionshandelsstelle (DEHSt) im Umweltbundesamt (UBA) als zuständige Behörde mit wissenschaftlicher Expertise bei dem Prozess der Evaluierung des nationalen Emissionshandels (nEHS) unterstützen. Im Rahmen des vorliegenden Berichts wird die Wirkung des nEHS in den drei folgenden Dimensionen analysiert und ausgewertet: 1) Effekte des nEHS auf die Preisentwicklung von fossilen Brennstoffen, 2) Treibhausgasminderungen durch den nEHS sowie 3) Verteilungswirkungen des BEHG auf die privaten Haushalte. Dazu wird zunächst die Entwicklung der Preise der fossilen Energieträger seit 2010 betrachtet und untersucht, welchen Einfluss die CO2-Bepreisung durch das BEHG auf diese Entwicklung hat. In einem zweiten Schritt wird die Klimaschutzwirkung des BEHG analysiert. Dabei wird auf drei bestehende Studien zurückgegriffen, welche hinsichtlich ihrer methodischen Ansätze und zentralen Ergebnisse verglichen werden. In einem abschließenden dritten Schritt werden die Verteilungswirkungen des nEHS auf die privaten Haushalte in Deutschland analysiert. Dies beinhaltet zum einen die Verteilungswirkungen der Belastungen der privaten Haushalte durch die CO2-Bepreisung, zum anderen die Verteilungswirkungen verschiedene Entlastungs-Instrumente, wie der Senkung der EEG-Umlage und der Einführung einer Klimaprämie in Höhe von 100 bzw. 70 Euro je Person.