Full Text (in German) - ETH - UP - Environmental Physics - ETH Zürich

Diss. ETH Nr. 164212000 2050Langfristige EnergieverbrauchsundCO 2 -Reduktionspotenzialeim Wohngebäudesektor der SchweizMichael Kost

Diss. ETH Nr. 16421LANGFRISTIGE ENERGIEVERBRAUCHS-UND CO 2 -REDUKTIONSPOTENZIALEIM WOHNGEBÄUDESEKTOR DER SCHWEIZABHANDLUNGzur Erlangung des TitelsDOKTOR DER WISSENSCHAFTENderEIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZÜRICHvorgelegt vonMICHAEL KOSTDipl. Umwelt-Natw. ETH Zürichgeboren am 12. Juli 1973von Triengen (Luzern)Angenommen auf Antrag vonProf. Dr. Dieter ImbodenProf. Dr. Susanne KytziaFebruar 2006

ZusammenfassungRund ein Viertel des Schweizerischen Energieverbrauchs wird für Heizung und Warmwasseraufbereitungin den Wohngebäuden benötigt. Der Wohngebäudesektor spieltsomit eine gewichtige Rolle im Schweizer Energiesystem. Zudem gehören die Wohngebäudemit zu den trägsten Elementen für Veränderungen im Energiesystem. Miteiner Erneuerungsdauer von rund 50 Jahren bestimmen die heute gebauten bzw.sanierten Wohngebäude den Energieverbrauch Mitte dieses Jahrhunderts wesentlichmit. Um die Schweiz in Richtung grössere Nachhaltigkeit zu führen und den Anforderungendes Klimaschutzes im Speziellen zu genügen, spielt die Entwicklung desWohngebäudebestandes eine wichtige Rolle.Die vorliegende Studie geht der Frage nach, welches langfristige Reduktionspotenzialbezüglich Energieverbrauch und CO 2 -Emissionen im Wohngebäudesektor derSchweiz liegt. Es werden die wichtigsten Einflussparameter eruiert, der Einfluss ändernderNachfrageentwicklungen untersucht und Kostenschätzungen für bestimmteReduktionspfade vorgenommen.Als langfristige Zielvorgabe für das Jahr 2050 dient die 2000 Watt-Gesellschaft,welche der Bundesrat in der Schweizer Energie- und Klimapolitik vorgibt und dieEidgenössische Energieforschungskommission bis 2050 zu erreichen empfiehlt. Ausgehendvon der 2000 Watt-Gesellschaft und den Forderungen zum Klimaschutz wurdenzwei Zielwerte abgeleitet, an denen die Reduktionspfade gemessen werden. Das2000-Watt-Ziel fordert den Endenergieverbrauch auf ein Drittel von heute zu reduzieren.Das 2 ◦ C-Ziel verlangt die CO 2 -Emissionen auf ein Fünftel bezogen auf 1990zu senken.Um die Entwicklung des Wohngebäudebestandes zu beschreiben, wurde ein Simulationsmodellentwickelt. Das BWS-Simulations-Modell (BWSSiM) ermöglichtdie Simulation der Wohngebäudebestandesentwicklung unter Berücksichtigung vonRenovation, Abbruch und Neubau. Dabei werden energierelevante Gebäudeparameterberücksichtigt. Zu jedem Zeitpunkt können der Energieverbrauch für Heizungund Warmwasser und die zugehörigen CO 2 -Emissionen bestimmt werden. Zudemkönnen die Energiekosten und die Investitionskosten für Neubauten bzw. Sanierungenberechnet werden.Es wurde ein Referenzszenario definiert. Dieses beschreibt eine ‚business as usual‘Entwicklung, welche heutige Trends in Zukunft fortführt. Das Referenzszenariodient als Vergleichsbasis für alternative Szenarien. Eine Vielzahl von alternativenSzenarien wurde simuliert, um das Potenzial verschiedener möglicher Massnahmenabzuschätzen.Die Simulationsergebnisse zeigen, dass in der Umsetzung verbesserter Energiestandardsund der Wahl emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme beträchtiii

ivZusammenfassungliche Einsparpotenziale liegen. Dabei ist besondere Aufmerksamkeit der Sanierungbestehender Gebäude zu schenken. Das Einsparpotenzial durch Intensivierung derBautätigkeit, d. h. vorgezogene und häufigere Sanierungen, ist vergleichsweise gering.Auch vermehrter Ersatzneubau anstelle von Sanierung bringt keine grossenEinsparungen.Die beiden Zielwerte können bis 2050 mit grossen Anstrengungen erreicht werden.Dabei zeigt das 2 ◦ C-Ziel eine grössere Flexibilität bei den Massnahmen als das 2000-Watt-Ziel.Unterschiedliche Entwicklungen der Wohnflächennachfrage und des Warmwasserbedarfshaben einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf den Energiebedarfim Jahre 2050. Eine vertiefte Analyse der Auswirkungen würde jedoch eine Erweiterungdes bestehenden Modellansatzes bedingen.Abschätzungen der Kosten von energiesparenden Zusatzinvestitionen zeigen, dasseine Halbierung des Endenergieverbrauchs für Heizung und Warmwasser im Wohngebäudesektorder Schweiz durch eine 10 %ige Erhöhung der jährlichen Bauausgabenfür Wohnbauten erreicht werden kann. Solche Investitionen können aus volkswirtschaftlicherSicht als rentabel beurteilt werden.

SummaryIn order to avoid dangerous climate change, long-term energy consumption andgreenhouse gas emissions have to be reduced drastically in all sectors. To reach thisgoal in Switzerland, the residential sector plays a key role, as space and water heatingin residential buildings account for one quarter of Swiss energy consumption.In addition, residential buildings belong to the most inert elements of the energysystem: Typically, it takes 50 years between construction and the first major refurbishment.As a result, buildings that are constructed or refurbished today stronglydetermine the energy need by the middle of this century.This study investigates the long-term reduction potential in the Swiss residentialsector with respect to energy consumption as well CO 2 emissions. For this purpose,the study first identifies the possible reduction options until 2050, including buildingstandards, policies, technological change, etc. By means of different scenarios thereduction potential of these options is analysed and discussed. In addition, the costsof some reduction pathways are calculated.A model of the residential building stock was developed that can simulate theeffect of different scenarios on energy demand and emissions. The different scenariosand reduction pathways where compared to long-term targets for 2050. These targetswere deduced from Swiss and European science and politics: Regarding energyconsumption, the target for 2050 is a reduction in final energy consumption to athird of today. With respect to CO 2 emissions, the goal is to emit a fifth of theemissions in 1990.The model developed – the BWS-Simulation-Model (BWSSiM) – simulates thedevelopment of the building stock including renovation, demolition and construction.Energy relevant building parameters are represented, allowing energy consumptionfor space and water heating and associated CO 2 emissions to be quantified. Additionally,costs for energy and investments can be calculated.In order to analyse the different reduction options a reference scenario and a numberof reduction scenarios were defined. While the reference scenario extrapolatescurrent trends and describes a business as usual development, the alternative scenarioscombine different reduction options for the future. This allows an estimationof the potential of these options in comparison with the reference scenario.The results show that there are indeed major reduction potentials in the residentialsector. The implementation of stringent energy standards as well as low-emissiontechnology for space and water heating were identified as the most effective options.Thereby, the refurbishment of old buildings plays a more important role than theconstruction of new buildings. The reduction potential of refurbishing buildings earlierand more often is comparatively small. The same can be said for increasedv

viSummarydemolition and rebuilding. A combination of these measures makes it possible toreach both targets in Switzerland by 2050. However, ambitious efforts are necessary.Thereby there is more flexibility to reach the emission than the energy reductiontarget.The assessment of the costs of energy saving investments shows that energyconsumption for space and water heating can be cut in half by 2050 by increasingcurrent yearly investments in residential building constructions by 10 per cent. Suchinvestments are profitable from a macroeconomic point of view.

InhaltsverzeichnisZusammenfassungSummaryAbbildungsverzeichnisTabellenverzeichnisiiivxixiii1 Einleitung 11.1 Nachhaltige Entwicklung des Bauwerks Schweiz . . . . . . . . . . . . 11.1.1 Das Bauwerk Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1.2 Nachhaltige Entwicklung: Die 2000 Watt-Gesellschaft . . . . . 21.1.3 Entwicklung des Wohngebäudesektors bis 2050 . . . . . . . . . 31.2 Energieverbrauchs- und Bauwerksentwicklung . . . . . . . . . . . . . 41.2.1 Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2.2 International . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3 Fragestellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.4 Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.4.1 Gebäudebestandmodell für den Wohngebäudesektor . . . . . . 81.4.2 Zielwerte für 2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.5 Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Das BWS-Simulations-Modell 112.1 Beschrieb der Modellmodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.1 Modul: Gebäudebestandmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.2 Modul: Heizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1.3 Modul: Warmwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.1.4 Modul: Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.1.5 Modul: Investitionskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.1.6 Modul: Betriebskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2 Anfangsbedingung: Gebäudebestände 1990 & 2000 . . . . . . . . . . . 232.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 . . . . . . . . . . . 292.3.1 Bevölkerung BEV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.3.2 Wohnungsinhaberquote W IQ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.3.3 Anteil Zusatzwohnungen p WO+ . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.3.4 Anteil Gebäudetyp p g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.3.5 Energiebezugsfläche pro Wohnung EBF W . . . . . . . . . . . 34vii

viiiInhaltsverzeichnis2.3.6 Sanierungszykluslänge t sz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.3.7 Realisierungsfaktor Sanierung p san . . . . . . . . . . . . . . . . 342.3.8 Realisierungsfaktor Energiestandard p es . . . . . . . . . . . . . 362.3.9 Realisierungsfaktor Heizsystem p hs . . . . . . . . . . . . . . . 362.3.10 Realisierungsfaktor Warmwassersystem p ws . . . . . . . . . . . 382.3.11 Realisierungsfaktor Abbruch p ab . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.3.12 Realisierungsfaktor Ersatzneubau p enb . . . . . . . . . . . . . . 382.3.13 Realisierungsfaktor Umbaugewinn p ug . . . . . . . . . . . . . . 392.3.14 Spezifischer Wärmebedarf W B . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.3.15 Wirkungsgrad Heizsystem η hs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432.3.16 Energieträgerzuordnung Heizsysteme ET hs . . . . . . . . . . . 432.3.17 Personen pro Haushalt P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.3.18 Spezifischer Warmwasserverbrauch W W V . . . . . . . . . . . 442.3.19 Temperaturerhöhung ∆T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.3.20 Wirkungsgrad Warmwassersystem η ws . . . . . . . . . . . . . . 442.3.21 Energieträgerzuordnung Warmwassersysteme ET ws . . . . . . 452.3.22 Emissionsfaktoren EF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 Das Referenzszenario 473.1 Validierung und Limitierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.1.1 Validierung der Referenzentwicklung 1990 – 2005 . . . . . . . . 473.1.2 Genauigkeit und Limitierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.2 Referenzszenario 2000 – 2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533.3 Sensitivitäten der Modellparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554 Einsparpotenziale im Wohngebäudepark 594.1 Energiesparende Zusatzinvestitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604.1.1 Bessere Energiestandards und emissionsärmere Heiz- und Warmwassersysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604.1.2 Effizienzsteigerungen bei Heiz- und Warmwassersystemen . . . 674.2 Intensivierung der Bautätigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684.2.1 Frühere und häufigere Sanierungen . . . . . . . . . . . . . . . 684.2.2 Vermehrter Ersatzneubau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714.3 Alternative Nachfrageentwicklungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744.3.1 Energiebezugsflächennachfrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744.3.2 Nachfrage nach Warmwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784.4 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805 Kosten energiesparender Zusatzinvestitionen 835.1 Mustergebäude und Sanierungsvarianten . . . . . . . . . . . . . . . . 835.1.1 Die Mustergebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 835.1.2 Sanierungen der Altbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.1.3 Varianten der Neubauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855.1.4 ‚Muster‘-Gebäudepark der Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . 855.2 Entwicklung der Rahmenbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.2.1 Kostendegression der Sanierungsvarianten . . . . . . . . . . . 865.2.2 Energiepreisszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Inhaltsverzeichnisix5.3 Investitionsvolumen und eingesparte Energiekosten . . . . . . . . . . 905.4 Strategie- und CO 2 -Reduktionskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935.5 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 966 Fazit und Ausblick 99Literaturverzeichnis 103A Symbolliste 111B Ergänzungen zu Kap. 2 113B.1 Generieren der Anfangsbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113B.2 Sanierung im Referenzszenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115C Ex-post Analysen 117C.1 Endenergieverbrauch im Haushaltssektor . . . . . . . . . . . . . . . . 117C.2 Treibhausgasemissionen im Haushaltssektor . . . . . . . . . . . . . . 117D Mustergebäude 121Danksagung 133Lebenslauf 135

Abbildungsverzeichnis2.1 Aufbau des BWS-Simulations-Modells . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.2 Zeitliche Entwicklung einer Ausgangsfläche . . . . . . . . . . . . . . . 152.3 EBF-Bestand 1990 und 2000 nach Bau- und Sanierungsjahr . . . . . 262.4 EBF-Bestand 1990 nach Heiz- und Warmwassersystemen . . . . . . . 272.5 EBF-Bestand 2000 nach Heiz- und Warmwassersystemen . . . . . . . 282.6 Bevölkerungsentwicklung und -szenarien 1980 – 2050 . . . . . . . . . . 292.7 Bevölkerungspyramiden 2000 & 2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.8 Wohnungsinhaberquote 1990, 2000 & 2050 . . . . . . . . . . . . . . . 322.9 Realisierungsfaktor Heizsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.10 Realisierungsfaktor Warmwassersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 392.11 Realisierungsfaktor Abbruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.12 Spezifischer Wärmebedarf bei Neubauten nach Baujahr . . . . . . . . 422.13 Jahreswirkungsgrade der Heizsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.1 Validierung: Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483.2 Validierung: EBF-Bestand nach Heiz- und Warmwassersystemen . . . 503.3 Validierung: Energieverbrauch nach Energieträger . . . . . . . . . . . 513.4 Referenzszenario: Energiebezugsflächenbestand . . . . . . . . . . . . . 533.5 Referenzszenario: Bestandesentwicklungen . . . . . . . . . . . . . . . 543.6 Referenzszenario: Neubau, Abbruch, Teil- und Vollsanierung . . . . . 543.7 Referenzszenario: Energieverbrauch & CO 2 -Emissionen . . . . . . . . 554.1 Spezifischer Wärmebedarf der alternativen Energiestandards A – F . . 604.2 Forcierte Installation emissionsarmer Heizsysteme . . . . . . . . . . . 614.3 Forcierte Installation emissionsarmer Warmwassersysteme . . . . . . . 624.4 Energieverbrauch 2000 – 2050 für Szenarien verbesserter Energiestandardsund emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme . . . . . . 654.5 Energieverbrauch nach Energieträger und CO 2 -Emissionen 2050 fürSzenarien verbesserter Energiestandards und emissionsärmerer HeizundWarmwassersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654.6 CO 2 -Emissionen 2000 – 2050 für Szenarien verbesserter Energiestandardsund emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme . . . . . . 664.7 Jahreswirkungsgrade von Heizsystemen bei forcierter Effizienzsteigerung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674.8 Neubau, Abbruch, Teilsanierung und Vollsanierung 2000 – 2050 fürSzenarien intensivierter Bautätigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70xi

xiiAbbildungsverzeichnis4.9 Energieverbrauch nach Energieträger und CO 2 -Emissionen 2050 fürSzenarien intensivierter Bautätigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.10 CO 2 -Emissionen 2000 – 2050 für Szenarien intensivierter Bautätigkeit 724.11 Alternative Nachfrage- und Bestandesentwicklungen der Energiebezugsflächen2000 – 2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774.12 Energieverbrauch nach Energieträger und CO 2 -Emissionen 2050 fürSzenarien alternativer Nachfrageentwicklungen nach Energiebezugsfläche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774.13 Energieverbrauch für Warmwasseraufbereitung 2000 – 2050 bei ändernderWarmwassernachfrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794.14 Energieverbrauch 2000 – 2050 bei einer Kombination von Massnahmen 815.1 Wärmebedarf und Mehrkosten verschiedener Sanierungsvarianten derMustergebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.2 Preis von Heizöl 1965 – 2004 und Szenarien bis 2050 . . . . . . . . . . 885.3 Energieverbrauch 2000 – 2050 für Szenarien energiesparender Zusatzinvestitionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 915.4 Investitionskosten 2000 – 2050 für Szenarien energiesparender Zusatzinvestitionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925.5 Energiekosten 2000 – 2050 für Szenarien energiesparender Zusatzinvestitionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925.6 Strategie- und CO 2 -Reduktionskosten für Szenarien energiesparenderZusatzinvestitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96B.1 Implementierung des spezifischen Wärmebedarfs im Modell . . . . . . 116C.1 Endenergieverbrauch der Haushalte 1980 – 2004 . . . . . . . . . . . . 119

Tabellenverzeichnis2.1 Differenzierung des Gebäudebestandes . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Bevölkerungssegmente und Altersklassen . . . . . . . . . . . . . . . . 142.3 Energieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.4 Modellparameter: Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.5 Bevölkerung und Anteil Zusatzwohnungen 1990 & 2000 . . . . . . . . 332.6 Werte von Modellparametern im Referenzszenario 1990 – 2050 . . . . 352.7 Wohnflächenzuwachs durch Umbaugewinn 1990 – 2000 . . . . . . . . 402.8 Verringerung des Wärmebedarfs bei Sanierungen . . . . . . . . . . . . 412.9 Zuordnung der Energieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.10 CO 2 -Emissionsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453.1 Heizsysteme im Gebäudebestand 2000 nach Belegungsart . . . . . . . 513.2 Sensitivitäten der Modellparameter im Referenzszenario . . . . . . . . 564.1 Energetische Amortisationsdauer eines Ersatzneubaus . . . . . . . . . 735.1 Kennzahlen der Mustergebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.2 Wärmebedarf und Mehrkosten ausgewählter Energiestandards . . . . 875.3 Degressionsraten von Investitionskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . 875.4 Energiepreisszenarien 2000 – 2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895.5 Finanzmathematische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95B.1 Mittlere Wohnflächen gemäss Volkszählung 1990 . . . . . . . . . . . . 113B.2 Mittlere Wohnflächen gemäss Volkszählung 2000 . . . . . . . . . . . . 114B.3 Umrechnungsfaktoren Wohnfläche nach Energiebezugsfläche . . . . . 114C.1 Endenergieverbrauch der Haushalte 1980 – 2004 . . . . . . . . . . . . 118C.2 Endenergieverbrauch nach Energieträger der Haushalte 1980 – 2004 . 119C.3 CO 2 -Emissionen der Haushalte 1990 – 2003 . . . . . . . . . . . . . . . 120xiii

Kapitel 1EinleitungDie Energie spielt in den heutigen industriellen Gesellschaften eine zentrale Rolle.Der Hauptteil unserer Aktivitäten wie Wohnen, Arbeiten, Mobilität, Kommunizierenoder Freizeitgestaltung wären in der heute praktizierten Form ohne Energie nichtdenkbar. Die Abhängigkeit von (billiger) Energie zeigt sich jeweils bei drohendenoder stattfindenden Energiepreiserhöhungen, welche im letzten halben Jahr zu einemDauerthema geworden sind 1 . Zugleich ist das globale Energiesystem heutzutagehöchst unnachhaltig. Es basiert zu 85 % auf den nicht erneuerbaren EnergieressourcenKohle, Erdöl, Erdgas und Uran (IEA, 2004), der Energieverbrauch ist höchst ungleichverteilt, die damit verbundenen Emissionen sind Auslöser einiger der grösstenlokalen und globalen Umweltprobleme wie Luftverschmutzung und Klimaänderungmit all ihren weitreichenden Folgen, und die geografische Verfügbarkeit der fossilenEnergieressourcen birgt die Gefahr politischer Instabilitäten (Steger et al., 2002;Smil, 2003). Das Energiesystem spielt somit eine zentrale Rolle für die Entwicklunghin zu einer nachhaltigeren Gesellschaft – auch in der Schweiz.Die Vision der ‚2000 Watt-Gesellschaft‘ steht für das Ziel einer nachhaltigen Gesellschaftmit speziellem Fokus auf der Energie. Obwohl der Schweizerische Bundesratin der ‚Strategie Nachhaltige Entwicklung‘ die ‚2000 Watt-Gesellschaft‘ als langfristigeZielvorstellung in der Schweizer Energie- und Klimapolitik vorgibt (SchweizerischerBundesrat, 2002) und die Eidgenössische Energieforschungskommission(CORE) dieses Ziel bis 2050 zu erreichen empfiehlt (CORE, 2004), fehlt der Schweizeine langfristige Strategie um dieses Ziel zu erreichen (Berg et al., 2003b).Der vorliegende Bericht versucht für den Wohngebäudesektor der Schweiz einenBeitrag zu einer langfristigen Strategie zu leisten, mit welcher bis 2050 eine 2000Watt-Gesellschaft erreicht werden kann.1.1 Nachhaltige Entwicklung des Bauwerks SchweizSoll sich eine Gesellschaft in Richtung grösserer Nachhaltigkeit entwickeln, gibt esimmer Bereiche, in denen eine Transformation relativ schnell vollzogen werden kannund solche, die lange Zeit benötigen. Bei den langsam reagierenden Bereichen muss1 z. B. Erdölpreis verharrt bei 60 Dollar pro Fass, Neue Zürcher Zeitung vom 28.10.2005; Ölpreisvon 250 Dollar, Interview mit Mattheew Simmons, Tagesanzeiger vom 23.07.20051

2 Kapitel 1: Einleitungzuerst angesetzt werden, soll das Ziel einer nachhaltigen Gesellschaft innerhalb einergewissen Frist erreicht werden. Bei einem Industrieland wie die Schweiz ist dasBauwerk das trägste System.1.1.1 Das Bauwerk SchweizUnter dem Bauwerk Schweiz (BWS) werden die rund 2 Millionen Gebäude und diegesamte infrastrukturelle Vernetzung (Strasse, Schiene, Wasserversorgung und -entsorgung,Energieverteilung, Telekommunikation usw.) verstanden. Dieses Bauwerkbeeinflusst viele unserer Aktivitäten. So bestimmt die räumliche Anordnung desBauwerks einen Grossteil unseres Mobilitätsverhaltens um z. B. vom Wohnen zumArbeiten oder Einkaufen zu gelangen. Zudem stellt das Bauwerk Schweiz einen enormenfinanziellen Wert dar. Für die Schweiz liegt der totale Wiedererstellungswertbei rund 2.4 Billionen Franken (Wüest & Partner, 1999).Werden die Kosten, welche für die Wiedererstellung des Bauwerks Schweiz aufgewendetwerden müssten, den jährlichen Aufwendungen für Neubauten, Umbautenund Renovationen von gut 40 Milliarden Franken gegenübergestellt (BFS, 2005b),ergibt sich eine Erneuerungsrate von 1.6 % pro Jahr. Dies entspricht einer Erneuerungszeitvon rund 60 Jahren (Steger et al., 2002). Diese Trägheit ist zu berücksichtigen,sollen Änderungen im Bauwerk erreicht werden, welche in Richtung grössererNachhaltigkeit führen. In anderen Bereichen sind Änderungen schneller erreichbar.So liegen die Re-Investitionszyklen beispielsweise von Autos oder Elektrogerätenbei 10 bis 15 Jahren (Jochem, 2004). Demzufolge werden Autos und Elektrogerätebis 2050 drei- bis viermal ersetzt, wobei jedes Mal von technischen Verbesserungenprofitiert werden kann.Das Bauwerk Schweiz ist für einen Grossteil des Schweizer Energieverbrauchsverantwortlich. Der Betrieb der Gebäude (Heizen, Kühlen, Lüften, Warmwasseraufbereitung)verursacht rund 45 % des totalen Energieverbrauchs, zusätzliche 6 % werdenfür die Beleuchtung und den Betrieb von Haushaltsgeräten benötigt. Der Bauder Gebäude ist für 9 % des Energieverbrauchs verantwortlich. Ein Drittel entfälltauf den Verkehr, d. h. auf den Betrieb der Verkehrsinfrastruktur. Die restlichen 7 %werden als Prozessenergie für die Produktion von Gütern und für Dienstleistungenbenötigt (BFS, 2000b).Die Wichtigkeit des Bauwerks Schweiz im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklungwurde von der Forschung erkannt und ein Nationales Forschungsprogramm(NFP 54) zur nachhaltigen Siedlungs- und Infrastrukturentwicklung lanciert 2 . Diekonkreten Forschungsprojekte laufen seit Frühling 2005.1.1.2 Nachhaltige Entwicklung: Die 2000 Watt-GesellschaftDer Begriff der nachhaltigen Entwicklung hat mit dem Brundtland Report (WCED,1987) eine grosse Popularität erlangt. Die nachhaltige Entwicklung wurde dabei alseine Entwicklung definiert, welche die heutigen Bedürfnisse zu decken vermag ohne2 Nachhaltige Siedlungs- und Infrastrukturentwicklung: Ausführungsplan des Nationalen ForschungsprogrammsNFP 54. Schweizerischer Nationalfonds, Bern, 2004.

1.1 Nachhaltige Entwicklung des Bauwerks Schweiz 3zu riskieren, dass zukünftige Generationen ihre Bedürfnisse nicht befriedigen können.Obwohl der Begriff durch die Verwendung für fast alles zu einer nichts sagendenFloskel zu verkommen droht, hat sich die Nachhaltigkeit dennoch zu einem Konzeptentwickelt, welches für eine gerechte, langfristig ausgelegte Gesellschaftsform stehtund als solches z. B. in die Bundesverfassung der Schweiz Einzug gehalten hat. Versucheeiner Definition sind gemacht worden (z. B. Nutzinger, 1995; Lawn, 2001),z. T. mit speziellem Fokus auf der Energie (z. B. Steger et al., 2002). Die Vision der‚2000 Watt-Gesellschaft‘ ist ein Nachhaltigkeitskonzept, welches die Energienutzungins Zentrum stellt.Die Vision einer ‚2000 Watt-Gesellschaft‘ wurde 1998 vom ETH Rat lanciert 3 . Sieentstammt der Diskussion um ein nachhaltiges globales Energiesystem (Kesselringund Winter, 1994; Imboden, 1994, 2000; Imboden und Jaeger, 1999; Imboden undRoggo, 2000) und wurde von verschiedenen Autoren aufgegriffen, diskutiert und alslangfristige Zielvorgabe verwendet (Steger et al., 2002; Jochem, 2004; Koschenz undPfeiffer, 2005; Marechal et al., 2005; Pfeiffer et al., 2005; Spreng, 2005).Das Konzept der 2000 Watt-Gesellschaft geht davon aus, dass ein Industrielandwie die Schweiz all seine Bedürfnisse ohne Einbusse an Lebensstandard mit2000 Watt 4 Primärenergie pro Person decken kann, anstelle der heutigen rund 6000Watt/Kopf 5 (Imboden und Roggo, 2000). Im Sinne intragenerationeller Gerechtigkeitwird dabei den Entwicklungsländern zugestanden, ihren Lebensstandard zu hebenund damit den Primärenergieverbrauch auf 2000 Watt pro Person zu vergrössern.Die 2000 Watt Primärenergie pro Person entsprechen in etwa dem heutigendurchschnittlichen globalen Primärenergieverbrauch, welcher bei rund 2100 Wattpro Kopf liegt und zwischen etwa 300 Watt/Kopf (z. B. Bangladesch) und über10’000 Watt/Kopf (USA, Kanada) variiert. Die Zahlen enthalten auch die nichtkommerzielleEnergienutzung, welche global etwa 10 %, in Entwicklungsländern bis90 % ausmacht (Steger et al., 2002). 2000 Watt Primärenergie pro Person lassen sichfür die zukünftig rund 10 Milliarden Menschen ohne Beeinträchtigung von Menschund Natur bereitstellen (Steger et al., 2002). Damit die 2000 Watt-Gesellschaft demPrimat der Nachhaltigkeit genügt, sind die CO 2 -Emissionen durch Nutzung der fossilenEnergieträger zu beschränken. Nach Steger et al. (2002) sind im Jahre 2050CO 2 -Emissionen von 2 t pro Kopf und Jahr und im Jahre 2100 von 0.8 t pro Kopfund Jahr mit dem Klimaschutz kompatibel. Somit lassen sich 2050 pro Kopf entweder700 Watt aus Kohle, 900 Watt aus Erdöl oder 1100 Watt aus Erdgas erzeugen.Im Jahre 2100 dürfen höchstens noch 250 bis 450 Watt pro Kopf aus fossilen Energieträgernstammen.1.1.3 Entwicklung des Wohngebäudesektors bis 2050Wie oben dargelegt, bildet das Bauwerk Schweiz den grössten Trägheitsfaktor fürVeränderungen im Schweizer Energiesystem. Damit bildet es die kritische Zeitkon-3 Die 2000 Watt Gesellschaft – Modell Schweiz: Nachhaltigkeitsstrategie im ETH Bereich. ETH-Rat, Wirtschaftsplattform, Zürich, 1998.4 2000 Watt entsprechen 63 Gigajoule pro Jahr oder 17’500 kWh pro Jahr (1 Watt = 1 Joulepro Sekunde)5 Die 6000 Watt/Kopf beinhalten die Graue Energie des Netto-Güterimports in die Schweiz. Derdirekte Primärenergieverbrauch der Schweiz liegt bei rund 5000 Watt/Kopf.

4 Kapitel 1: Einleitungstante für den Umbau hin zu einer nachhaltigen Gesellschaft. Mit einem Anteilvon rund 45 % am Schweizer Energieverbrauch für Heizen, Kühlen, Lüften undWarmwasseraufbereitung hat der Betrieb der Gebäude eine zentrale Bedeutung. Dievorliegende Studie beschränkt sich auf die Wohngebäude, welche etwa ein Vierteldes Schweizer Energieverbrauchs verursachen, und betrachtet einen Zeithorizont bis2050, wann nach CORE (2004) eine 2000 Watt-Gesellschaft in der Schweiz erreichtwerden soll.Neben der grossen Bedeutung der Wohngebäude innerhalb des Bauwerks Schweizwurde der Wohngebäudesektor primär aus zwei Gründen gewählt. Erstens existierteine vergleichsweise gute Datenlage zu den Wohngebäuden. Durch die Volkszählungist der gesamtschweizerische Wohngebäudebestand gut bekannt. Zudem liegen zahlreicheempirische Untersuchungen speziell zu den Wohngebäuden vor (z. B. Jakobet al., 2002; Ott et al., 2002; Jakob und Jochem, 2003). Zweitens ist die Bevölkerungsentwicklungals zentrale Triebkraft der Wohnflächennachfrage leichter zu berechnenals die Wirtschaftsentwicklung der verschiedenen Sektoren, welche primär die sektorspezifischeNachfrage nach Büro- und Industrieflächen bestimmt. Andere Triebkräftesind allerdings ebenfalls schwer zu prognostizieren wie die primär gelebten Lebensformen(Familien, Singlehaushalte) und die persönlichen Wohnflächenansprüche.1.2 Studien zur Energieverbrauchs- und Bauwerksentwicklung1.2.1 SchweizIn der Schweiz wurden verschiedene Studien zu möglichen Entwicklungen des Energiesystemsdurchgeführt. Das Bundesamt für Energie (BFE) erarbeitet seit 1994Energieperspektiven mit einem Zeithorizont bis 2030 (Prognos, 1996, 1997, 2000,2001; ECOPLAN, 2001). Hierfür werden sektorspezifische Analysen mit Bottom-up-Modellen von externen Forschungsinstituten bzw. Ingenieurbüros durchgeführt (Basics,1996; Forschungsgruppe Energieanalysen ETH Zürich, 1996; Infras/Prognos,1996; Prognos/Intep, 1996). Die Energieperspektiven dienen primär dazu, Auswirkungenvorgesehener energiepolitischer Massnahmen zu untersuchen und nicht, möglicheReduktionspotenziale aufzuzeigen. Eine Ausnahme bildet die Studie zum SzenarioIV (Prognos, 1997), welche die Machbarkeit einer Reduktion der CO 2 -Emissionenbis 2030 um 60 % im Vergleich zu den Emissionen von 1990 untersuchte,jedoch zum Schluss kommt, dass lediglich eine Reduktion um 46 % möglich ist.Die Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften (SATW) untersuchtedie Machbarkeit einer Halbierung des Verbrauchs an fossilen Energieträgern in derSchweiz (SATW, 1999). Sie kam zum Schluss, dass bis zum Jahr 2020 eine Reduktionum gut 40 % möglich ist, eine Halbierung im Verlaufe des zweiten Quartals des 21.Jahrhunderts. Im Projekt ‚Ganzheitliche Betrachtung von Energiesystemen‘ (Ga-BE) des Paul Scherrer Instituts (PSI) steht die Energieversorgung mit Elektrizitätund Wärme mit einem Zeithorizont bis 2030 im Zentrum, wobei eine ganzheitlicheOptimierung der Vor- und Nachteile der verschiedenen Energieversorgungssystemenund deren Kombination vorgenommen wurde. Das CO 2 -Reduktionspotenzial durch

1.2 Energieverbrauchs- und Bauwerksentwicklung 5verstärkten Erdgaseinsatz im Schweizer Energiesystem bis 2010 wurde im Auftragdes Verbands Schweizerischer Gasindustrie (VSG) untersucht (Jochem und Jakob,2004). Für das Referenzszenario wurden Prognosen bis 2030 erstellt (Aebischer et al.,2002). Die Autoren kommen zum Schluss, dass die Schweiz das angestrebte Ziel desCO 2 -Gesetzes bis 2010 deutlich verfehlen wird, wenn die Politik und die SchweizerWirtschaft nicht erhebliche Anstrengungen unternehmen. Diese umfassen eineeffizientere Energieanwendung sowie eine intensivere Nutzung von Erdgas, erneuerbarenEnergiequellen und organischen Abfällen. Weitere Studien mit speziellem Fokusauf der Elektrizitätsversorgung wurden durchgeführt (CAN, 1995; VSE, 1995;Pfaffenberger und Gerdey, 2000; Pfaffenberger et al., 2001). Vergleichende Zusammenstellungendieser Studien sind bei Berg et al. (2003a,b) und Dolecek (2004) zufinden. Eine weitere Kategorie bilden Studien, deren Fokus auf Stoffströmen (z. B.Baccini und Bader, 1996; Redle, 1999; Dürrenberger et al., 2001) und der räumlichenEntwicklung (z. B. Baccini und Oswald, 1998) des Gebäudebestandes liegt. DerEnergieverbrauch wird dabei oft ebenfalls berücksichtigt.Aktuell zu erwähnen sind die laufenden Arbeiten zu den neuen Energieperspektivendes BFE. Die ersten Energieprognosen der einzelnen Sektoren für zwei Szenarienbis 2035 liegen vor (Basics, 2005; CEPE, 2005; Infras, 2005; Prognos, 2005). Die Gesamtergebnissewurden auf Ende 2005 erwartet und dürften in Kürze erscheinen.Bis Ende 2006 sind weitere zwei Szenarien mit Zeithorizont 2035 und erstmals einAusblick bis 2050 unter dem Titel ‚Vision 2050‘ geplant. Speziell im Bereich Wohngebäudeist jüngst eine Studie zur Abschätzung des langfristigen Reduktionspotenzialsdes Primärenergiebedarfs für Heizung bis 2050 erschienen (Koschenz und Pfeiffer,2005; Pfeiffer et al., 2005). Ausgehend von einem typischen Einfamilienhaus werdenheutige und künftige Baustandards und Haustechniksysteme definiert, Neubau undSanierungsanteile festgelegt und daraus Reduktionspotenziale bis 2050 abgeschätzt.Die Autoren kommen zum Schluss, dass bis 2050 eine fossile 2000 Watt-Gesellschaft 6mit grossen Anstrengungen erreicht werden könnte.Als Grundlage für die mit dem Gebäudebestand verbundenen Energieverbrauchsprognosendienten den oben genannten Studien jeweils die Energiebezugsflächenprognosenvon Wüest & Partner (1994, 2004). Diese wurden für die Energieperspektivendes BFE erstellt. Für die Energieperspektiven von 1996 (Prognos, 1996) entwickeltenWüest & Partner (1994) ein Bottom-up-Gebäudebestandmodell für die dreiSektoren ‚Haushalte‘, ‚Dienstleistungen/Landwirtschaft/Gewerbe‘ und ‚Industrie‘.Es resultierte ein Szenario für die Bestandesentwicklung der Energiebezugsflächenbis 2030 und den jährlich neu gebauten, abgebrochen sowie teil- und vollsaniertenFlächen. Energierelevante Parameter wie wärmetechnischer Baustandard odereingesetzte Heiz- und Warmwassersysteme sind nicht Bestandteil des Modells. Obwohldieses Modell schlecht dokumentiert ist und nur ein Szenario gerechnet wurde,wurden die Prognosen bis zu den laufenden Energieperspektiven verbreitet verwendet.Teilweise wurden Aktualisierungen bezüglich der tatsächlichen Entwicklung(z. B. Aebischer et al., 2002; Jochem und Jakob, 2004) und Extrapolationen bis2050 (z. B. Koschenz und Pfeiffer, 2005) vorgenommen. Für die laufenden Energie-6 Eine fossile 2000 Watt-Gesellschaft bedeutet in diesem Zusammenhang eine Halbierung derfossilen Primärenergie auf 2000 Watt/Kopf bis 2050. Die restlichen 2000 Watt/Kopf werden durchKernenergie und erneuerbare Energien bereitgestellt (Koschenz und Pfeiffer, 2005).

6 Kapitel 1: Einleitungperspektiven des BFE wurde neu ein Top-down-Ansatz gewählt, welcher Energiebezugsflächenprognosenvon Prognosen der Wirtschaftsentwicklung bis 2035 ableitet(Wüest & Partner, 2004). Neu wurden auch Flächenprognosen für die Erneuerungvon Bauteilen vorgenommen und bezüglich ihrer energietechnischen Relevanzdifferenziert. Energiebezugsflächenprognosen wurden für die zwei Wirtschaftsperspektiven‚Grundszenario‘ und Szenario ‚Hoch‘ des Staatssekretariats für Wirtschaft(SECO) durchgeführt. Im Top-down-Ansatz werden die Mechanismen und Charakteristiken,welche die Entwicklung des Gebäudebestandes bestimmen, nicht mehrexplizit abgebildet. Dieser Ansatz eignet sich nicht, um Mechanismen und allfälligeAnsatzpunkte für die Steuerung der Gebäudebestandesentwicklung zu studieren.Weitere Gebäudebestandmodelle für Energiebedarfsprognosen gibt es in der Schweiznicht. Eine Integration von Gebäudebestandmodellen in Energiemodelle bzw. dieErweiterung der Gebäudebestandmodelle um energierelevante Parameter hat, abgesehenvon der oben erwähnten Differenzierung der Bauteile, nicht stattgefunden.1.2.2 InternationalIn verschiedenen Ländern wurden Modelle zu Energieverbrauchs- und Treibhausgasemissionsprognosenerstellt. Diese berücksichtigen jeweils auch die Gebäudebestandesentwicklung,z. T. mit integrierten Gebäudebestandmodellen.Für Deutschland wurden im Rahmen des IKARUS-Projekts (Instrumente fürKlimagas-Reduktionsstrategien) ein Modellinstrumentarium und eine umfassendeDatenbank erstellt, um Strategien zur Reduktion von Klimagasemissionen mit einemZeithorizont von 2020 zu entwickeln (Markewitz et al., 1998). Teil dieser Modelleist ein Raumwärmemodell, welches unter anderem die Entwicklung des Gebäudebestandesbeschreibt. Mit Hilfe des Raumwärmemodells wurde ebenfalls die Entwicklungdes Wärmemarktes für den Gebäudesektor Deutschlands bis 2050 abgeschätzt(Kleemann et al., 2000a).Eine theoretische Abhandlung über den grundsätzlichen Aufbau eines flexiblenModells zur Modellierung beliebiger Gebäudebestände ist bei Schwaiger (2002) zufinden. Der Fokus liegt auf der strukturellen Abbildung statischer Gebäudebestände,der dafür nötigen Datenstruktur und den Datenquellen für Deutschland. Dabeistehen räumliche und stoffliche Aspekte im Zentrum. Das dynamische Modul zurBeschreibung von Veränderungen im Gebäudebestand wird nur prinzipiell beschrieben.Studien zur Analyse langfristiger, massiver Energieverbrauchs- und Treibhausgasreduktionensind jüngst erschienen. Treffers et al. (2005) diskutieren anhandzweier Visionen des zukünftigen Energiesystems der Niederlande die Möglichkeit,die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 % gegenüber 1990 zu senken. Sie zeigen,dass dazu drastische Änderungen in vielen Bereichen der Gesellschaft nötig sind,dennoch können die Ziele auf verschiedene Arten erreicht werden. Eine dynamischeGebäudebestandmodellierung fand jedoch nicht statt. Johnston et al. (2005) hingegensetzten ein Gebäudebestandmodell des britischen Wohngebäudesektors ein,um die technische Machbarkeit einer Reduktion der CO 2 -Emissionen bis 2050 um60 % zu analysieren. Sie folgern, dass solche Reduktionen mit den heute verfügbarenTechnologien erreicht werden können.

1.3 Fragestellung 7Frühere Studien zu Reduktionspotenzialen von Energieverbrauch und CO 2 -Emissionenim Haushaltssektor deckten jeweils kürzere Zeithorizonte ab. Schuler et al.(2000) untersuchten den Einfluss verschiedener sozio-ökonomischer Entwicklungenbis 2010 auf den Wärmebedarf der Haushalte in West-Deutschland. Hens et al.(2001) untersuchten die Auswirkungen von Energieeffizienzmassnahmen im WohngebäudesektorBelgiens auf die CO 2 -Emissionen mit einem Zeithorizont von 2015.Chlinch et al. (2001) machten analoges für den Wohngebäudesektor Irlands mit einemZeithorizont von 30 Jahren bezogen auf das Basisjahr 1997.1.3 FragestellungFür die Schweiz wurde der Bedarf für eine Langfriststrategie im Energiebereicherkannt und gleichzeitig ein Mangel an wissenschaftlichen Grundlagen festgestellt,welchem in einem umfassenden Gesamtprojekt begegnet werden sollte (Berg et al.,2003b). In abgeschwächter Form wird dieser Forderung im Rahmen der Energieperspektivendes BFE mit dem Energieszenario ‚Vision 2050‘ Rechnung getragen(erwartet auf Ende 2006). Ein spezieller Fokus auf die Entwicklung der baulichenInfrastruktur findet dabei nicht statt. Diese spielt im Nationalen ForschungsprogrammNFP 54 eine zentrale Rolle. In wie weit die Energie im Fokus der einzelnenForschungsprojekte liegt, ist derzeit noch nicht ersichtlich.Die vorliegende Studie will im eng abgegrenzten Gebiet des Wohngebäudeparksder Schweiz mit Fokus auf den Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser wichtigeAspekte angehen. Dabei interessiert der Zeithorizont bis 2050. Speziell sollenfolgende Fragen beantwortet werden:• Welche Einflussparameter bestimmen den Energieverbrauch für Heizung- undWarmwasser und die zugehörigen CO 2 -Emissionen in der Entwicklung desWohngebäudeparks der Schweiz?• Welche langfristigen Reduktionspotenziale bezüglich Energieverbrauch undCO 2 -Emissionen sind im Wohngebäudepark der Schweiz vorhanden? Insbesondereinteressieren dabei die Einsparpotenziale durch Umsetzen bessererEnergiestandards bei Neubauten und Sanierungen sowie durch vermehrtenEinbau emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme. Ferner soll das Potenzialdurch vorgezogene und häufigere Sanierungen sowie durch vermehrtenErsatzneubau abgeschätzt werden.• Was bedeutet eine sich verändernde Nachfrage nach Wohnraum und Warmwasserfür den Energiebedarf? Neben dem Einfluss unterschiedlicher Bevölkerungsszenariensoll eine Abschätzung der Bandbreite der Nachfrageentwicklungdurchgeführt werden.• Welche Mittel (Kosten) müssen aufgewendet werden, um gewünschte Reduktionenbei Energieverbrauch und CO 2 -Emissionen zu erreichen? Dabei interessiertdie Frage, inwieweit gewisse Reduktionsstrategien volkswirtschaftlichrentabel sind und zu welchen Kosten CO 2 -Emissionen reduziert werden können.

8 Kapitel 1: Einleitung1.4 Vorgehen1.4.1 Gebäudebestandmodell für den WohngebäudesektorUm das langfristige Reduktionspotenzial im Wohngebäudesektor der Schweiz abzuschätzen,die wichtigsten Einflussparameter zu eruieren und Auswirkungen ändernderEnergiedienstleistungsnachfragen zu untersuchen, wurde ein Gebäudebestandmodellfür den Wohngebäudepark der Schweiz entwickelt, welches neben der Flächenbestandesentwicklungenergierelevante Gebäudeparameter berücksichtigt. Hierbeispielen insbesondere die Änderungen, welche während Renovationen stattfinden,eine grosse Rolle. Aufgrund der Gebäudebestandesentwicklung können der resultierendeEnergieverbrauch für Heizung und Warmwasser sowie die damit verbundenenCO 2 -Emissionen bestimmt werden.Als Basis für das Gebäudebestandmodell diente das Modell von Wüest & Partner(1994). Der analoge Ansatz erhöht die Vergleichbarkeit mit den in Abschnitt 1.2.1erwähnten Studien. Zudem ermöglicht die ausführliche Dokumentation des Modellsund die Rechnung verschiedener Szenarien in der vorliegenden Studie die Einordnungvergleichbarer Studien. Der Modellansatz von Wüest & Partner (1994) wurdeauch wesentlich erweitert, indem die Gebäude nach den energierelevanten ParameternEnergiestandard, Heizsystem und Warmwassersystem differenziert wurden.Integraler Bestandteil des Modells sind zudem Module zur Berechnung des Energieverbrauchsund der CO 2 -Emissionen sowie der Betriebs- und Investitionskosten.Bei der Entwicklung des Modells wurde sichergestellt, dass es flexibel für weitereAnwendungen einsetzbar ist, wie z. B. auf anderweitig differenzierte Gebäudebestände.Die Möglichkeit das Modell weiter zu entwickeln, indem gewisse Moduleerweitert oder mit anderen Modellen (z. B. ökonomische Gleichgewichtsmodelle,Input-Output-Modelle) gekoppelt werden, wurde bei der Umsetzung stets im Augebehalten.Mit diesem Modell wurden Simulationen für ein Referenzszenario und verschiedenealternative Szenarien durchgeführt und miteinander verglichen. Die Ergebnissewurden am Ziel der 2000 Watt-Gesellschaft gemessen und anhand der unten aufgeführtenZielwerte beurteilt.1.4.2 Zielwerte für 2050Für die Schweizerische Energiepolitik dient die 2000 Watt-Gesellschaft als langfristigeZielvorgabe (Schweizerischer Bundesrat, 2002; CORE, 2004). In dieser Studiedient diese Zielvorgabe als Massstab, um die Entwicklungspfade des Wohngebäudebestandesbezüglich ihrer Nachhaltigkeit zu beurteilen. Als Indikatoren werdender Endenergieverbrauch für Heizung und Warmwasser und die zugehörigen CO 2 -Emissionen verwendet.Diese beiden Indikatoren reichen natürlich nicht aus, um die Entwicklungspfadedes Wohngebäudebestandes umfassend auf ihre Nachhaltigkeit zu überprüfen,sind doch die Implikationen des Erstellens, Unterhaltens, Betreibens und Rückbauensdes Gebäudebestandes vielfältig. Diese reichen von den induzierten Stoffflüssenbeim Bau, Unterhalt und Rückbau, den ausgelösten Verkehrsströmen durch dieräumliche Anordnung der Gebäude (z. B. Blaser und Redle, 1998) bis hin zu Aus-

1.4 Vorgehen 9wirkungen auf die „Biodiversität“ durch eine Zunahme der Anzahl Haushalte (Liuet al., 2003). Einigen von diesen weiteren Aspekten wird sicherlich im Rahmen desNFP 54 nachgegangen.Für die beiden Indikatoren ‚Endenergieverbrauch‘ und ‚CO 2 -Emissionen‘ werdenfolgende Zielwerte vorgegeben:• 2000-Watt-Ziel: Reduktion des Endenergieverbrauchs pro Kopf für Heizungund Warmwasser im Wohngebäudesektor auf ein Drittel des Wertes von 2000• 2 ◦ C-Ziel: Reduktion der entsprechenden CO 2 -Emissionen auf 20 % der Emissionenvon 1990Diese beiden Zielwerte werden im Folgenden erläutert.Das 2000-Watt-ZielWie oben dargelegt, fordert die 2000 Watt-Gesellschaft eine Reduktion des SchweizerPrimärenergieverbrauchs auf ein Drittel, nämlich von 6000 auf 2000 Watt/Kopf.Unter der Prämisse, dass jeder Sektor den gleichen Beitrag zur Zielerreichung liefernsoll und sich die Umwandlungseffizienz von Primär- nach Endenergie bis 2050 nichtändert, ergibt sich für den Wohngebäudesektor die Forderung, den Endenergieverbrauchpro Kopf für Heizung und Warmwasser ebenfalls auf ein Drittel zu senken.Der Zielwert für den gesamten Energieverbrauch hängt vom jeweiligen Bevölkerungsstandab, d. h. unterschiedliche Bevölkerungsszenarien führen zu unterschiedlichentotalen Energiezielen.Das 2 ◦ C-ZielAufgrund der drohenden Klimaänderung sind in einem nachhaltigen Energiesystemdie Treibhausgasemissionen zu beschränken. Welches Ausmass der Klimaänderungfür die Gesellschaft akzeptabel erscheint, ist eine normative und letztlich eine politischeEntscheidung. Zudem führen wissenschaftliche Unsicherheiten in der Ursache-Wirkungs-Kette zu Differenzen bei den geforderten Emissionsbeschränkungen. NachSteger et al. (2002) sind die jährlichen CO 2 -Emissionen bis 2050 auf 2 t/Kopf undim Jahre 2100 auf 0.8 t/Kopf zu beschränken. Koschenz und Pfeiffer (2005) gebenfür das angestrebte und mit einer 2000 Watt-Gesellschaft kompatible Ziel von 1 tCO 2 /Kopf und Jahr ein Zeithorizont von etwa 2150 an. Die Schweizerische EnergieforschungskommissionCORE (2004) wiederum will diesen Zielwert bereits 2050erreicht haben.In der vorliegenden Studie wird als maximal zulässige Klimaänderung eine Stabilisierungder mittleren globalen Temperatur auf 2 ◦ C über dem vorindustriellenNiveau gefordert. Diese Grenze wurde von verschiedenen Institutionen wie z. B. derEuropäischen Union formuliert (European Council, 1996, 2005). Um dieses Ziel miteiner Wahrscheinlichkeit von 75 % zu erreichen, sind die Treibhausgasemissionender Industrieländer um rund 80 % unter das Emissionsniveau von 1990 zu senken(Den Elzen und Meinshausen, 2005; Meinshausen, 2005). Soll dieses Ziel mit einerhöheren Wahrscheinlichkeit erreicht werden, sind weitergehende Reduktionen nötig.

10 Kapitel 1: EinleitungIm Einklang mit dem langfristigen Ziel, in der Schweiz eine 2000 Watt-Gesellschaftzu etablieren, haben der Schweizerische Bundesrat (2002) und die CORE(2004) als Ziel für die CO 2 -Emissionen eine Reduktion auf 1 t pro Kopf und Jahrfestgesetzt. Dies bedeutet eine Reduktion der Pro-Kopf-Emissionen um einen Faktor6 von derzeit rund 6 t CO 2 pro Kopf und Jahr. Diese Forderung ist sogar noch etwasstrenger als diejenige für das 2 ◦ C-Ziel.1.5 Aufbau der ArbeitIn Kapitel 2 wird das entwickelte Modell beschrieben. Dieses kann die Wohngebäudebestandesentwicklungder Schweiz simulieren und berücksichtigt dabei Neubau,Abbruch und Renovation. Zu jedem Zeitpunkt werden der Energieverbrauch und dieCO 2 -Emissionen für Heizung und Warmwasser berechnet. In einem zweiten Teil werdendie Anfangsbedingungen, d. h. die Wohngebäudebestände von 1990 bzw. 2000,vorgestellt und die Werte der Modellparameter im Referenzszenario präsentiert. DasReferenzszenario repräsentiert eine ‚business as usual‘ Entwicklung, welche heutigeTrends in die Zukunft extrapoliert. Es dient als Vergleichsbasis für alternative SzenarienIn einem ersten Teil von Kapitel 3 wird das Modell für den Zeitraum 1990 –2000 validiert. Ausgehend vom Gebäudebestand von 1990 werden Simulationen desReferenzszenarios bis 2005 durchgeführt und die Ergebnisse mit statistischen Erhebungenverglichen. Darauf werden die Ergebnisse des Referenzszenarios für denZeitraum 2000 – 2050 präsentiert und diskutiert. Im dritten Teil wird eine Sensitivitätsanalysefür das Referenzszenario durchgeführt.Die Kapitel 4 und 5 beinhalten Entwicklungen alternativer Szenarien. In ersteremwerden mögliche Reduktionspotenziale diskutiert und bezüglich der beidenZielwerte, dem 2000-Watt-Ziel und dem 2 ◦ C-Ziel, beurteilt. Kapitel 5 macht eineKostenschätzung für Szenarien energiesparender Zusatzinvestitionen.In Kapitel 6 folgen ein Fazit und ein Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf.

Kapitel 2Das BWS-Simulations-ModellDas BWS-Simulations-Modell (BWSSiM) ermöglicht die Simulation der zeitlichenEntwicklung des Wohngebäudebestandes der Schweiz. Ausgehend vom aktuellenGebäudebestand wird unter Berücksichtigung der Wohnflächennachfrage sowie derRenovations- und Abbruchtätigkeit die Neubautätigkeit bestimmt. Dabei wird speziellden Änderungen derjenigen Charakteristiken des Gebäudebestandes Rechnunggetragen, welche den Energiebedarf bestimmen. Aus dem Gebäudebestand könnenzu jedem Zeitpunkt der Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser, die energiebezogenenEmissionen, die Investitionskosten für Neubau und Renovationen sowiedie Energiekosten bestimmt werden.Das BWSSiM ist modulartig aufgebaut (Abb. 2.1). Den Kern bildet das ModulGebäudebestandmodell. Diesem Modul sind die weiteren Module Heizung, Warmwasser,Emissionen, Investitionskosten und Betriebskosten nachgeschaltet.Im Abschnitt 2.1 folgt eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Modellmodule.Die Annahmen zur Anfangsbedinung und den Modellparametern für das Referenzszenariowerden in den Abschnitten 2.2 und 2.3 beschrieben. Alle in diesem Kapitelverwendeten Symbole für die Modellparameter und Variablen sind im Anhang A ineiner Übersicht aufgeführt.2.1 Beschrieb der Modellmodule2.1.1 Modul: GebäudebestandmodellDer Wohngebäudebestand wird als Fläche (Energiebezugsfläche EBF ) erfasst, welchezu jedem Zeitpunkt t nach den Kategorien Gebäudetyp (g), Baujahr (b), Sanierungsstand(s), Sanierungsjahr (t san ), Energiestandard (es), Heizsystem (hs) undWarmwassersystem (ws) differenziert wird. Die sieben Kategorien können die inTabelle 2.1 aufgeführten diskreten Werte annehmen. Der Anfangszustand im Jahrt 0 wird demnach durch die 8-dimensionale Funktion EBF 0 (t 0 ; g, b, s, t san , es, hs, ws)charakterisiert. Das Modul Gebäudebestandmodell beschreibt die Entwicklung vonEBF (t; g, b, s, t san , es, hs, ws) als zeitdiskrete Folge, wobei t jeweils in Schritten voneinem Jahr wächst.Im Modul Gebäudebestandmodell werden die Energiebezugsflächennachfrage berechnet(Submodul Nachfrage), das Angebot an Energiebezugsfläche durch Fort-11

12 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellAnfangsbedingung:Gebäudebestand zumZeipunkt t 0Modul:HeizungEnergieverbrauchHeizungNachfrageModul:WarmwasserEnergieverbrauchWarmwasserModul:GebäudebestandmodellNeubauoderLeerwohnungenGebäudebestand zumZeitpunkt tModul:InvestitionskostenModul:BetriebskostenInvestitionskostenEnergieverbrauchtotalBetriebskostenAngebotModul:EmissionenCO 2 -EmissionenAbbildung 2.1: Aufbau des BWS-Simulations-Modells (BWSSiM). Kernstück bildet dasModul Gebäudebestandmodell, welches ausgehend vom Gebäudebestand zum Zeitpunkt t 0die zeitliche Entwicklung des Gebäudebestandes simuliert. Es besteht aus einem Nachfrageundeinem Angebotsteil. Die Differenz zwischen Angebot und Nachfrage ergeben den Neubaubzw. ein Leerwohnungsbestand. Die nachgeschalteten Module Heizung und Warmwasserberechnen den zugehörigen Energieverbrauch. Aus dem Energieverbrauch bestimmt dasModul Emissionen die CO 2 -Emissionen. Die Module Betriebskosten und Investitionskostenberechnen die entsprechenden Kosten.schreiben des bestehenden Gebäudebestandes bestimmt (Submodul Fortschreibung)und aus der Differenz von Angebot und Nachfrage der Neubau bzw. der Leerbestandberechnet (Submodul Neubau).Das Gebäudebestandmodell liefert für jeden Zeitpunkt den GebäudebestandEBF (t; g, b, s, t san , es, hs, ws). Hierzu wurde der von Wüest & Partner (1994) entwickelteModellansatz erweitert, so dass nicht nur der Flächenbestand und die jährlichsanierten Flächen nach Gebäudetyp, Baujahr und Sanierungsstand bestimmtwerden, sondern zusätzlich der Energiestandard sowie die Heiz- und Warmwassersystemeim Gebäudebestandmodell eingebunden sind.Im folgenden werden die detaillierten Funktionsweisen der drei Submodule Nachfrage,Fortschreibung und Neubau beschrieben.Submodul: NachfrageDie Nachfrage nach Energiebezugsfläche wird abgesehen von kleineren Modifikationengemäss dem Ansatz von Wüest & Partner (1994) berechnet. Es wird zuerst diegesamte Wohnungsnachfrage bestimmt, nach Gebäudetypen aufgeteilt und mittels

2.1 Beschrieb der Modellmodule 13mittlerer Flächen pro Wohnung die Flächennachfrage berechnet.Im Folgenden wird zwischen Erstwohnungen und Zweit- oder Ferienwohnungenunterschieden. Die Nachfrage nach Erstwohnungen wird aus der Bevölkerung undder Wohnungsinhaberquote bestimmt. Die Wohnungsinhaberquote ist das Verhältnisder Anzahl Wohnungsinhaber zur Bevölkerung eines bestimmten Bevölkerungssegmentsbzw. einer Altersklasse:Tabelle 2.1: Differenzierung des Gebäudebestandes. Der Gebäudebestand wird als EnergiebezugsflächeEBF erfasst und zu jedem Zeitpunkt t nach 7 Kategorien differenziert:EBF (t; g, b, s, t san , es, hs, ws). Die Kategorien können die aufgeführten diskreten Werteannehmen.Kategoriendiskrete Werte (-bereiche)Gebäudetyp (g) Einfamilienhaus (EFH)kleines Mehrfamilienhaus (kMFH)grosses Mehrfamilienhaus (gMFH)Baujahr (b) 1850, 1851, . . . , 2050Sanierungsstand (s) nicht saniert (ns)teilsaniert (ts)vollsaniert (vs)Sanierungsjahr (t san ) 1850, 1851, . . . , 2050Energiestandard (es) Referenz RStandard AStandard BStandard CStandard DStandard EStandard FStandard ZHeizsystem (hs) ÖlGasElektrizitätHolzFernwärmeWärmepumpeSolarWarmwassersystem (ws) ÖlGasElektrizitätHolzFernwärmeWärmepumpeSolar

14 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellW O 1 (t) = ∑ bs,ag(BEV (t, bs, ag) × W IQ(t, bs, ag)) (2.1)wobeiW O 1 (t)BEV (t; bs, ag)W IQ(t; bs, ag)Erstwohnungsnachfrage [Wohnungen]Bevölkerung nach Bevölkerungssegment bs und Altersgruppeag [Personen]Wohnungsinhaberquote nach Bevölkerungssegment bs und Altersgruppeag [Wohnungen/Person]Die Bevölkerungssegmente und Altersklassen nehmen dabei die in Tabelle 2.2 aufgeführtendiskreten Werte an.Neben Erstwohnungen werden auch Zweit- oder Ferienwohnungen nachgefragt.Ein freier Wohnungsmarkt weist zudem meist einen gewissen Bestand an Leerwohnungenauf. Diese sowie die Zweitwohnungen werden in einem Zusatzwohnungsanteilp WO+ (t) zusammengefasst. Die Gesamtwohnungsnachfrage ergibt sich wie folgt:W O tot (t) = W O 1 (t) × (1 + p WO+ (t)) (2.2)wobeiW O tot (t) Gesamtwohnungsnachfrage [Wohnungen]W O 1 (t) Erstwohnungsnachfrage [Wohnungen]p WO+ (t) Anteil Zusatzwohnungen [–]Die Nachfrage nach Energiebezugsfläche ergibt sich nach der Aufteilung der Wohnungsnachfrageauf die Gebäudetypen g und Multiplikation mit der mittleren Energiebezugsflächepro Wohnung:EBF N (t, g) = W O tot (t) × p g (t, g) × EBF W (t, g) (2.3)wobeiEBF N (t, g) EBF -Nachfrage nach Gebäudetyp g [m 2 ]W O tot (t) Gesamtwohnungsnachfrage [Wohnungen]p g (t, g) Anteile der Gebäudetypen g an der Wohnungsnachfrage [–]EBF W (t, g) Energiebezugsfläche pro Wohnung nach Gebäudetyp g[m 2 /Wohnung]Tabelle 2.2: Bevölkerungssegmente und Altersklassen nach denen die Bevölkerung unddie Wohnungsinhaberquote differenziert werden.KategorienBevölkerungssegment (bs)Altersklasse (ag)diskrete Werte (-bereiche)Schweizer MännerSchweizer FrauenAusländer MännerAusländer Frauen0, 1, 2, . . . , 99 Jahre

2.1 Beschrieb der Modellmodule 15Submodul: FortschreibungDas Submodul Fortschreibung liefert das aktuelle Angebot an Energiebezugsflächen,welches sich aus dem Bestand durch Sanierung und Abbruch ergibt. Hier sind diegrössten Erweiterungen gegenüber dem Ansatz von Wüest & Partner (1994) vorgenommenworden. Es folgt nun zuerst ein Überblick über die grundsätzliche Funktionsweise,danach werden die berücksichtigten Mechanismen detailliert dargestellt.Die Dynamik innerhalb des bestehenden Gebäudebestandes wird durch dessenAltersstruktur bestimmt. Abbildung 2.2 zeigt schematisch die zeitliche Entwicklungeiner bestimmten Ausgangsfläche EBF 0 im bestehenden Gebäudebestand. Sanierungenfinden in konstanten Zyklen statt. Das bedeutet, dass ein Gebäude nach Ablaufder konstanten Sanierungszykluslänge t sz seit dem Neubau bzw. der letzten Sanierungsmassnahmeeiner Sanierung unterzogen wird. Solche konstanten Erneuerungszyklenfinden sich neben dem Gebäudebestandmodell von Wüest & Partner (1994)auch bei Modellen zur finanziellen Optimierung von Instandsetzungszyklen (Christenund Meyer-Meierling, 1999). Wie bei Wüest & Partner (1994) werden zwei Sanierungsartenunterschieden. Auf den Neubau folgt eine Teilsanierung, danach eineVollsanierung und erneut eine Teilsanierung usw. Fällt eine Teilsanierung weg, kannnach Ablauf von zwei oder drei Sanierungszykluslängen eine Vollsanierung stattfinden.Steht eine bestimmte Energiebezugsfläche zur Sanierung an, wird nur der durchden Parameter p san festgelegte Anteil saniert, der Rest bleibt im ursprünglichen Zustand.Bei einer Teilsanierung kann das Heizsystem und das Warmwassersystem,bei einer Vollsanierung zusätzlich der Energiestandard ändern. Dies geschieht durchEBF 0nsp sanptssanp hs p wsp es p hs p wsp sanp es p hs p wsnsvsnsvst 0 t sz 2 t szZeitAbbildung 2.2: Zeitliche Entwicklung einer Ausgangsfläche EBF 0 mit Baujahr t 0 imSubmodul Fortschreibung. Nach Ablauf der konstanten Sanierungszykluslänge t sz wird eindurch den Parameter p san festgelegter Anteil von EBF 0 teilsaniert (ts). Die Restflächebleibt unsaniert (ns). Bei der Teilsanierung werden die Heiz- und Warmwassersystemeausgetauscht. Die Paramter p hs und p ws legen dabei die Anteile der neuen Heiz- undWarmwassersysteme fest. Nach einem weiteren Zyklus wird ein Teil der teilsanierten EBFvollsaniert (vs). Neben dem Ersatz der Heiz- und Warmwassersysteme kann dabei auch derEnergiestandard ändern. Der Paramter p es legt die Anteile fest. Der Teil der EBF , welchernach einem Zyklus nicht saniert wurde, kann nach dem zweiten Zyklus direkt vollsaniertwerden.

16 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellAufspalten der sanierten Energiebezugsflächen auf die entsprechenden Heizsysteme,Warmwassersysteme und Energiestandards gemäss den durch die Parameter p hs , p wsund p es festgelegten Anteile.Ein durch den Parameter p ab festgelegter Anteil von EBF wird abgebrochen.Dieser Anteil ist abhängig vom Zeitintervall seit der letzten Sanierungsmassnahmeund nimmt realistischerweise erst nach einigen Jahrzehnten signifikant von null abweichendeWerte an. Ein Teil dieser abgebrochenen Flächen kann als Ersatzneubauwieder erstellt werden. Der Parameter p enb bestimmt den Anteil.Sanierungen können zu einer Vergrösserung der Energiebezugsfläche führen, wennz. B. der Dachstock ausgebaut wird oder Anbauten gemacht werden. Dies wird imModell bei Vollsanierungen berücksichtigt. Der Parameter p ug legt den Anteil fest,um welchen sich EBF bei einer Vollsanierung vergrössert.Im Folgenden sind die oben beschriebenen Vorgänge in mathematische Formelngepackt. Hierbei bedeutet t den jeweils aktuellen Simulationszeitpunkt, t san den Zeitpunktdes Neubaus bzw. der letzten Sanierungsmassnahme, s der Sanierungsstandmit den Werten ‚ns‘ für nicht saniert (Neubau), ‚ts‘ für teilsaniert, ‚vs‘ für vollsaniertund ‚ab‘ für abgebrochen.1. Keine Sanierung, falls t − t san ≠ n × t sz , mit n = 1, 2, 3EBF ns (t; g, b, s, t san , es, hs, ws) = EBF (t−1; g, b, s, t san , es, hs, ws) (2.4)2. Teilsanierung, falls t − t san = t sz UND s = ns, vsSanierte Flächen:EBF ts (t; g, b, s ′ =ts, t ′ san =t, es, hs ′ ,ws ′ ) = p san (t; g)× p hs (t; g, s, es, hs, hs ′ )× p ws (t; g, s, es, hs ′ , ws ′ )× EBF (t−1; g, b, s, t san , es, hs, ws)(2.5)Die Anteile p hs für die neu installierten Heizsysteme hs ′ hängen vom altenHeizsystem hs, p ws für die neuen Warmwassersysteme ws ′ vom neuen Heizsystemhs ′ ab.Rest an Flächen, welche nicht saniert werden:EBF ns (t; g, b, s, t san , es, hs, ws) = (1 − p san (t; g))× EBF (t−1; g, b, s, t san , es, hs, ws)(2.6)3. Vollsanierung, falls t − t san = t sz UND s = ts:Sanierte Flächen:EBF vs (t; g, b, s ′ =vs, t ′ san =t, es ′ , hs ′ , ws ′ ) = p san (t; g)× p es (t; g, s, es, es ′ )× p hs (t; g, s, es ′ , hs, hs ′ )× p ws (t, g, s, es ′ , hs ′ , ws ′ )× EBF (t−1; g, b, s, t san , es, hs, ws)(2.7)

2.1 Beschrieb der Modellmodule 17Die Realisierungsanteile p es für die neuen Energiestandards es ′ hängen vomalten Energiestandard es ab. Die Realisierungsanteile für die Heiz- und Warmwasssersystemep hs und p ws hängen von diesem neuen Energiestandard es ′ ab.Ansonsten sind die Abhängigkeiten wie bei der Teilsanierung.Rest an Flächen, welche nicht saniert werden:EBF ns (t; g, b, s, t san , es, hs, ws) = (1 − p san (t, g))× EBF (t−1; g, b, s, t san , es, hs, hs)(2.8)4. Vollsanierung 2, falls t − t san = n × t sz mit n = 2, 3Die Vollsanierung 2 erfolgt gleich wie die normale Vollsanierung, wird jedochseparat ausgewiesen, um z. B. höhere Kosten zu berücksichtigen.Die in einem Zeitschritt nicht sanierten Energiebezugsflächen können abgebrochenwerden. Der Parameter p ab legt fest, wie gross der Anteil dieser Flächen ist. DieserAnteil ist Abhängig von den Anzahl Jahren seit dem Neubau bzw. der letztenSanierungsmassnahme und der Art der Sanierung.5. Abbruch, falls Sanierungsstand s von t − 1 nach t nicht ändertAbgebrochene Flächen:EBF ab (t; g, b, s ′ =ab, t san , es, hs, ws) = p ab (t−t san , s)× EBF ns (t; g, b, s, t san , es, hs, ws) (2.9)Rest an Flächen, welche nicht abgebrochen werden:EBF ns (t; g, b, s, t san , es, hs, ws) = (1 − p ab (t−t san , s))× EBF ns (t; g, b, s, t san , es, hs, ws)(2.10)Ein Teil der abgebrochenen Flächen wird als Ersatzneubau wieder erstellt. Der Anteilwird über den Parameter p enb festgelegt. Bei einem Überangebot an Energiebezugsflächekann dieser Anteil reduziert und im Extremfall auf null gesetzt werden. Siehehierzu die Erläuterungen zur Bestimmung des Neubaus im nächsten Abschnitt. BeimErsatzneubau muss zusätzlich zum Energiestandard das Heiz- und das Warmwassersystemfestgelegt werden.6. Ersatzneubau, falls s = ab:Flächen, welche als Ersatzneubau neu erstellt werden:EBF enb (t; g, b=t, s ′ =ns, t ′ san =t, es ′ ,hs ′ , ws ′ ) = p enb (t, g ′ )× p es (t, g, s, es, es ′ ) [es=es ′ ]× p hs (t, g, s, es ′ , hs, hs ′ ) [hs=hs ′ ]× p ws (t, g, s, es ′ , hs ′ , ws ′ )× EBF ab (t; g, s=ab)(2.11)

18 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellBei Vollsanierungen kann die Energiebezugsfläche durch Umbaugewinne gegenüberder ursprünglichen Fläche erhöht werden. Der Parameter p ug gibt die relative Vergrösserungder Flächen gegenüber dem ursprünglichen Zustand an. Sämtliche obigedurch Umbau bei einer Vollsanierung erhaltenen Flächen werden mit diesem Faktormultipliziert und zur vollsanierten Fläche hinzugezählt. Bei einem Überangebot anWohnraum kann der Faktor p ug reduziert werden und im Extremfall null werden.Siehe hierzu die Erläuterungen zur Bestimmung des Neubaus im nächsten Abschnitt.7. Umbaugewinne, falls Sanierungsstand s im Zeitschritt t nach t + 1 nach vsändert:Vollsanierte Flächen, welche durch Umbaugewinn vergössert werden:EBF vs (t; g, b, s=vs, t san =t, es, hs, ws) = (1 + p ug (t; g))× EBF vs (t; g, b, s=vs, t san =t, es, hs, ws)(2.12)Der gesamte Bestand an Energiebezugsfläche EBF B zum Zeitpunkt t ergibt sichnun wie folgt:EBF B (t) = EBF ns (t) + EBF ts (t) + EBF vs (t) + EBF enb (t) (2.13)Submodul NeubauNach der Ermittlung der Wohnflächennachfrage EBF N (Gl. 2.3) und des aktuellenBestandes EBF B (Gl. 2.13) nach Renovationstätigkeiten und Abbruch wird derNeubau bzw. der Leerwohnungsbestand aus der Differenz von Angebot und Nachfrageermittelt. Die Abstimmung von Angebot und Nachfrage kann folgendermassencharakterisiert werden:1. Besteht bei vollständiger Realisierung des Umbaugewinnes und des Ersatzneubausein Nachfrageüberhang, d. h. EBF N (t; g) − EBF B (t; g) > 0, wird dieserals Neubau realisiert.EBF nb (t; g, b=t, s=ns, t san =t, es ′ , hs ′ ,ws ′ ) = p es (t, g, s, es, es ′ ) [es=es ′ ]× p hs (t, g, s, es ′ , hs, hs ′ ) [hs=hs ′ ]× p ws (t, g, s, es ′ , hs ′ , ws ′ )× (EBF N (t; g) − EBF B (t; g))(2.14)2. Besteht kein Nachfrageüberhang, wird der Umbaugewinn soweit als nötig reduziert,d. h. p ug wird reduziert bis EBF N (t; g)−EBF B (t; g) = 0 oder p ug = 0.3. Reicht p ug = 0 nicht aus, den Überbestand an die Nachfrage anzugleichen,wird der Ersatzneubau reduziert, d. h. p enb wird reduziert, bis EBF N (t; g) −EBF B (t; g) = 0 oder p enb = 0.4. Besteht trotz auf null reduziertem Umbaugewinn (p ug = 0) und Ersatzneubau(p enb = 0) ein Überangebot an Wohnraum (EBF N (t; g) − EBF B (t; g) < 0),wird ein Leerbestand ausgewiesen. Dieser steht im nächsten Zeitschritt als zusätzlichesAngebot zur Verfügung und wird vor Umbaugewinn, Ersatzneubauund Neubau für die Deckung eines allfälligen Nachfrageüberhangs verwendet.

2.1 Beschrieb der Modellmodule 19Die Ermittlung von Neubau bzw. Leerbestand wird unabhängig für jeden Gebäudetypg vorgenommen, d. h. es findet kein Ausgleich von Nachfrage und Angebot z. B.von Ein- und Mehrfamilienhäusern statt. Neubau bzw. Ersatzneubau wird demnachnach dem entsprechenden Gebäudetyp erfolgen.2.1.2 Modul: HeizungIm Modul Heizung wird der Endenergieverbrauch für die Raumheizung EV H bestimmt.Dieser berechnet sich wie folgt:EV H (t; g, s, t san , es, hs) = EBF (t; g, s, t san , es, hs) × W B(t san, g, s, es)η hs (t i , g, hs)(2.15)wobeiEV H (t; g, s, t san , es, hs) Endenergieverbrauch für Heizung nach Heizsystemen[MJ/a]EBF (t; g, s, t san , es, hs) Energiebezugsflächenbestand aus Gebäudebestandmodell[m 2 ]W B(t san , g, s, es) spezifischer Wärmebedarf [MJ/(m 2 a)]η hs (t i , g, hs) Wirkungsgrad Heizsystem [–]EBF für die verschiedenen Kategorien liefert das Gebäudebestandmodell. Der spezifischeWärmebedarf W B charakterisiert den energietechnischen Zustand eines Gebäudesund ist abhängig von dessen Bau- bzw. Sanierungsjahr t san . Weiter kannder spezifische Wärmebedarf für unterschiedlichen Sanierungsstand s, Gebäudetypg und Energiestandard es unterschieden werden. Das Heizsystem stellt diesen Wärmebedarfbereit. Dies wird durch dessen Wirkungsgrad η hs charakterisiert. Der Wirkungsgradhängt vom Installationsjahr t i des Heizsystems, vom Gebäudetyp g undvom entsprechenden Heizsystem hs selbst ab.Heizsysteme werden bei einer Teil- und einer Vollsanierung ausgetauscht. DasInstallationsjahr t i entspricht in dem Fall dem Sanierungsjahr t san . Wird eine Gebäudenach einer Sanierungszykluslänge nicht saniert, ist es nicht realistisch, dassdas Heizsystem ebenfalls nicht ausgetauscht wird und so Heizsysteme mit einemAlter von zwei Sanierungszykluslängen und mehr existieren, falls weitere Sanierungenausfallen. Diesem Umstand wird Rechnung getragen, indem auch bei den nichtteil- oder vollsanierten Gebäuden nach einer Sanierungszykluslänge das Heizsystemerneuert wird, d. h. das Heizsystem wird durch ein gleichartiges, aber effizienteresersetzt. Für das Installationsjahr t i bedeutet dies folgendes:t i = t san , wenn t − t san < t szsonstt i = t san + i × t sz , bis t − t i < t sz mit i = 1, 2, . . .(2.16)Über die Energieträgerzuordnung Heizsysteme ET hs (et, hs) wird schliesslich der Energieverbrauchnach Energieträger EV H (t; g, s, t san , es, et) bestimmt:

20 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellEV H (t; g, s, t san , es, et) = EV H (t; g, s, t san , es, hs) × ET hs (et, hs) (2.17)wobeiEV H (t; g, s, t san , es, et)EV H (t; g, s, t san , es, hs)ET hs (et, hs)Endenergieverbrauch für Heizung nach Energieträgeret [MJ/a]Endenergieverbrauch für Heizung nach Heizsystem hs[MJ/a]Zuordnung der Heizsysteme hs auf die Energieträgeret [–]Dabei werden die Energieträger gemäss Tabelle 2.3 unterschieden.Tabelle 2.3: Die Kategorie Energieträger bestimmt die im Modell verwendeten Endenergieträger.Im vorliegenden Fall werden sechs Energieträger unterschieden.KategorieEnergieträger (et)diskrete WerteÖlGasElektrizitätHolzFernwärmeSolar2.1.3 Modul: WarmwasserDas Modul Warmwasser bestimmt den Endenergieverbrauch für die WarmwasseraufbereitungEV W .Der Warmwasserenergiebedarf W W B für die verschiedenen Gebäudetypen undWarmwassersysteme ergibt sich wie folgt:wobeiW W B(t; g, ws) = BEV (t; g, ws) × W W V (t) × ∆T × c p,W × ρ w (2.18)W W B(t; g, ws)BEV (t; g, ws)W W V (t)Warmwasserenergiebedarf [MJ/a]Bevölkerung aufgeteilt nach Gebäudetyp g und Warmwassersystemws [Personen]spezifischer Warmwasserverbrauch pro Person und Jahr[m 3 /(Person a)]∆T Temperaturdifferenz um welche Wasser erwärmt wird [ ◦ C]c p,W Wärmekapazität von Wasser: c p,W = 4.18 · 10 −3 MJ/(kg K)ρ w Dichte von Wasser: ρ w = 1000 kg/m 3

2.1 Beschrieb der Modellmodule 21Die Bevölkerung nach Gebäudetyp g und Warmwassersystem ws BEV (t; g, ws)wird aus der Gesamtbevölkerung BEV (t) berechnet, wobei die Anzahl Personen proHaushalt P (t; g) und die Flächenanteile der Warmwassersysteme, bestimmt aus denEnergiebezugsflächen, benötigt werden:BEV (t; g, ws) = BEV (t) ×P (t; g)×P (t; g)∑gEBF (t; g, ws)∑ws EBF (t; g, ws) (2.19)wobeiBEV (t; g, ws)BEV (t)P (t; g)EBF (t; g, ws)Bevölkerung aufgeteilt nach Gebäudetyp g und Warmwassersystemws [Personen]Gesamtbevölkerung [Personen]Anzahl Personen pro Haushalt für den Gebäudetyp g [Personen/Haushalt]EBF -Bestand nach Gebäudetyp g und Warmwassersytem ws[m 2 ]Der Endenergiebedarf für die Warmwasseraufbereitung EV W ergibt sich aus demWarmwasserenergiebedarf W W B und dem mittleren Wirkungsgrad des Warmwassersystemsη ws wie folgt:EV W (t, g, ws) =W W B(t, g, ws)η ws (t i , g, ws)(2.20)wobeiEV W (t, g, ws) Endenergieverbrauch für Warmwasser nach Warmwassersystemen[MJ/a]W W B(t, g, ws) Warmwasserenergiebedarf [MJ/a]η ws (t i , g, ws) Wirkungsgrad Warmwassersystem [–]Das Installtionsjahr t i für die Warmwassersysteme wird wie jenes bei den Heizsystemenbestimmt (s. Absch. 2.1.2).Über die Zuordnung der Warmwassersysteme auf Energieträger ET ws (et, ws)wird der Energieverbrauch nach Energieträger EV W (t; g, et) bestimmt. Es werdendie selben Energieträger wie beim Energieverbrauch für Heizung unterschieden (s.Tab. 2.3):EV W (t; g, et) = EV W (t; g, ws) × ET ws (et, ws) (2.21)wobeiEV W (t; g, et) Endenergieverbrauch für Warmwasser nach Energieträger et[MJ/a]EV W (t; g, ws) Endenergieverbrauch für Warmwasser nach Warmwassersystemws [MJ/a]ET ws (et, ws) Zuordnung der Heizsysteme hs auf die Energieträger et [–]

22 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-Modell2.1.4 Modul: EmissionenEs werden die Emissionen EM der mit sub bezeichneten Substanzen berechnet. Diesewerden aus dem Endenergieverbrauch je Energieträger und zugehörigen Emissionsfaktorenbestimmt:EM sub (t) = EV (t; et) × EF (t; sub, et) (2.22)wobeiEM subEV (t; et)EF (t; sub, et)Emissionen der Substanz sub [kg/a]Endenergieverbrauch nach Energieträger et [MJ/a]Emissionsfaktoren des Energieträgers et für die Substanz sub[kg/MJ]Der Endenergieverbrauch EV kann nach weiteren Kategorien aufgefächert werden.So können die Emissionen z. B. den Gebäudetypen g oder Energiestandards es zugewiesenwerden.2.1.5 Modul: InvestitionskostenDie Investitionskosten lassen sich aus der Energiebezugsflächenänderung ∆EBF undden spezifischen Investitionskosten IK s , d.h. den Investionskosten pro neu gebauterbzw. sanierter Fläche, berechnen:IK(t, g, s, es) = ∆EBF (t; g, s, es) × IK s (t; g, s, es) (2.23)wobeiIK(t, g, s, es) Investitionskosten [CHF/a]∆EBF (t; g, s, es) Jährliche Änderung der EBF , d. h. z. B. Neubauflächenoder teil- und vollsanierte Flächen [m 2 /a]IK s (t; g, s, es) spezifischen Investitionskosten [CHF/m 2 ]∆EBF kann nach weiteren Kategorien aufgefächert werden. So können z. B. die Investitionskostenfür die Substitution von Heiz- und Warmwassersystemen bestimmtwerden.2.1.6 Modul: Betriebskosten (Energiekosten)Als Betriebskosten werden hier nur die Energiekosten berücksichtigt. Diese lassensich aus dem Energieverbrauch je Energieträger und dem Energiepreis bestimmen:BK(t; et) = EV (t; et) × EP (t, et) (2.24)wobeiBK(t; et)EV (t; et)EP (t, et)Jährliche Betriebskosten (Energiekosten) [CHF/a]Endenergieverbrauch nach Energieträger et [MJ/a]Endenergiepreise für die Energieträger et [CHF/MJ]Wird der Endenergieverbrauch nach weiteren Kategorien aufgefächert, so könnendie Energiekosten z. B. für die Gebäudetypen g separiert werden.

2.2 Anfangsbedingung: Gebäudebestände 1990 & 2000 232.2 Anfangsbedingung: Die Wohngebäudebeständevon 1990 und 2000Für Simulationen benötigt das BWS-Simulations-Modell eine Anfangsbedingung,d. h. den Energiebezugsflächenbestand EBF 0 (t 0 ; g, b, s, t san , es, hs, ws) zum Startzeitpunktt 0 der Simulation, und Werte für alle Modellparameter über die gesamteSimulationsperiode (s. Absch. 2.3). Da Validierungsrechnungen für den Zeitraum1990 – 2000 und Simulationen für 2000 – 2050 durchgeführt wurden, wurden je eineAnfangsbedingung für 1990 und 2000 benötigt. In diesem Abschnitt werden dieAnnahmen zu den Anfangsbedingungen beschrieben.Die Anfangsbedingungen, d. h. die Wohngebäudebestände für 1990 und 2000,wurden auf den Grundlagen der Eidgenössischen Volkszählungen von 1990 und 2000(BFS, 1990, 2000a) erstellt. Die Wohngebäudebestände müssen als Energiebezugsflächennach den Kategorien Baujahr (b), Gebäudetyp (g), Sanierungsstand (s), Sanierungsjahr(t san ), Energiestandard (es), Heizsystem (hs) und Warmwassersystem(ws) differenziert vorliegen (s. Absch. 2.1.1), wobei die einzelnen Kategorien die inTabelle 2.1 aufgeführten diskreten Werte annehmen können.Die Wohnflächen, umgerechnet auf Energiebezugsflächen, können direkt aufgrundder Datensätze der Volkszählungen bezüglich der Kategorien b, g, hs und wsdifferenziert werden. Für es wird überall der Referenzenergiestandard R gesetzt. Dieweiteren möglichen Werte für es kommen erst bei den alternativen Szenarien zumEinsatz (s. Kap. 4). Die Sanierungsstände (s) und Sanierungsjahre (t san ) wurden zugewiesen,wie wenn die Gebäudebestände nach dem im Abschnitt 2.1 beschriebenenErneuerungszyklus unter Berücksichtigung der Zykluslänge sowie der RealisierungsfaktorenSanierung und Abbruch zustande gekommen wären. Der interessierte Leserfindet in Box 2.1 die detaillierte Vorgehensweise für das Erstellen der Energiebezugsflächenbeständeaufgrund der Datensätze der Volkszählungen 1990 und 2000.Abbildung 2.3 zeigt die Aufteilung von EBF 0 für die Anfangszustände von 1990und 2000 nach Bau- bzw. Sanierungsjahren unterteilt nach den drei Sanierungsständen.Das Sanierungsjahr bestimmt, wann eine Fläche zur Sanierung anstehtund ist somit im wesentlichen für den weiteren Verlauf der Bestandesentwicklungverantwortlich. Der Sanierungsstand legt die nächste Sanierungsart (Teil- oder Vollsanierung)fest und bestimmt somit, wie die energierelevanten Kategorien Energiestandard,Heizsystem und Warmwassersystem der renovierten Flächen ändern. Diein Abbildung 2.3 ersichtliche Blockbildung ist die Folge davon, dass bei den Volkszählungendie Baujahre nach den in Box 2.1 aufgeführten Baujahresklassen erhobenwurden. Dies ist bei der Beurteilung der Ergebnisse zu berücksichtigen. Die zeitlicheAuflösung der berechneten Energiebezugsflächen kann nicht grösser sein als diejenigeder Anfangswerte.Die Anteile der Heiz- und Warmwassersysteme im Energiebezugsflächenbestandunterscheiden sich stark nach Bauperioden und den drei Gebäudetypen wie aus denAbbildungen 2.4 und 2.5 für die Jahre 1990 bzw. 2000 ersichtlich wird. Die expliziteEinbindung von Heiz- und Warmwassersystemen ins Gebäudebestandmodellermöglicht diese Verteilung direkt zu berücksichtigen und muss nicht nachträglichder Flächenbestandesentwicklung zugeordnet werden wie bei der Verwendung derFlächenprognosen von Wüest & Partner (1994, 2004).

24 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellBox 2.1: Generieren der AnfangsbedingungenFür 1990 und 2000 wurde je ein Energiebezugsflächenbestand (Anfangsbedingung)auf der Grundlage der Gebäude- und Wohnungsdatensätze der EidgenössischenVolkszählungen (VZ) von 1990 bzw. 2000 (BFS, 1990, 2000a) nach folgendemVerfahren in dieser Reihenfolge erstellt:1. Zuordnen des GebäudetypsJeder Wohnung a wurde ein Gebäudetyp zugewiesen. Neben den drei GebäudetypenEinfamilienhäuser (EFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH) undgrosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) wurden zusätzlich Zweifamilienhäuser(ZFH) separat ausgewiesen. Diese wurden später zu den EFH gezählt. NachfolgendeTabelle zeigt die Zuweisung der Gebäudetypen aufgrund der beidenVariablen Gebäudeart und Anzahl Wohnungsrecords im Gebäude der Volkszählungen.Explizit als Einfamilienhäuser ausgewiesene Gebäude wurdenunabhängig davon den EFH zugewiesen.Gebäudeart Anzahl GebäudetypWohnungsrecordsReines Wohngebäude 1 EFH2 ZFH3 bis 6 kMFH7 und mehr gMFHAnderes Wohngebäude 1 ZFH2 und 3 kMFH4 und mehr gMFHSonstige Gebäude alle gMFH2. Ersetzen der fehlenden Werte für die WohnflächenFehlende Werte wurden durch die mittleren Wohnflächen ersetzt. Dabeiwurde die Ersetzung getrennt nach den vier Gebäudetypen EFH, ZFH,kMFH und gMFH sowie nach Bauperioden durchgeführt. Die Ersetzungswertesind in den Tab. B.1 und B.2 im Anhang B zu finden.3. Zuordnung der Energieträger für Heizung und WarmwasserDas Heizsystem wurde nach der Variable überwiegender Energieträger zugeordnet.Die Variable zusätzliche Energieträger wurde nicht berücksichtigt.Beim Warmwassersystem wurden die Werte der Variablen EnergieträgerSommer und Energieträger Winter je zur Hälfte gewichtet einbezogen.Wohnungsrecords ohne Energieträger für Heizung und Warmwasser wurdenaus dem Datensatz entfernt. Dabei wurden die Wohnflächen der verbleibendenWohnungen so skaliert, dass die gesamte Wohnfläche erhalten bleibt.Der Energieträger Kohle wurde dem Erdöl zugeschlagen.a Als Wohnung zählt jede Wohneinheit ausgenommen solche von Kollektivhaushalten

2.2 Anfangsbedingung: Gebäudebestände 1990 & 2000 254. Zuordnung des BaujahrsEs wurden die unten aufgeführten Baujahresklassen der Wohnungsrecordsverwendet, wobei die Flächen einer Baujahresklasse gleichmässig auf dieeinzelnen Jahre verteilt wurden. Als Grenze für die unterste Klasse wurdedas Jahr 1850 gewählt.BaujahresklassenVZ 1990 VZ 2000vor 1900 vor 19191900 – 1920 1919 – 19451921 – 1946 1946 – 19601947 – 1960 1961 – 19701961 – 1970 1971 – 19801971 – 1980 1981 – 19901981 – 1985 1991 – 19951986 – 1990 1996 – 20005. Zuordnen des Sanierungsstandes und des SanierungsjahresSanierungsstand und Sanierungsjahr wurden so zugewiesen, wie wenn derGebäudebestand von 1990 bzw. 2000 gemäss dem Submodul Fortschreibungdes BWS-Simulations-Modells entstanden wäre. Das heisst, für jedes Baujahrwurde der Anteil nicht-, teil- und vollsanierter Gebäude mit zugehörigenSanierungsjahren bestimmt. Dabei wurde eine Sanierungszykluslänge von25 Jahren und ein Realisierungsfaktor Sanierung von 70 % verwendet. DerEinfluss abgebrochener Wohnflächen wurde ebenfalls berücksichtigt. Dazuwurde der Realisierungsfaktor Abbruch von Abschnitt 2.3.11 verwendet.6. Zuordnen des EnergiestandardsAllen Wohnunglächen wurde der Energiestandard Referenz (R) zugewiesen.7. Aggregieren der DatenWohnflächen mit den gleichen Werten für die Kategorien wurden aggregiert.8. Energiebezugsfläche aus Wohnfläche berechnenDie Wohnflächen wurden mit dem Faktor 1.2 skaliert, um Energiebezugsflächenzu erhalten. Dieser Wert wird von Preisig und Pfäffli (2004) empfohlen.Wüest & Partner (2004) rechnen ebenfalls mit diesem Wert, wie aus einemVergleich deren Energiebezugsflächen mit den Wohnflächen der Volkszählung2000 ersichtlich wird. Siehe hierzu Tabelle B.3 im Anhang B. Da istebenfalls zu sehen, dass Wüest & Partner (1994) noch mit einem Faktor vonrund 1.3 rechnen.

26 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-Modella) Bestand 1990 nach Baujahr b) Bestand 2000 nach BaujahrEBF [Mio. m 2 ]EBF [Mio. m 2 ]161412108642nicht saniertteilsaniertvollsaniert01900 1925 1950 1975 2000161412108642nicht saniertteilsaniertvollsaniertBaujahr01900 1925 1950 1975 2000SanierungsjahrEBF [Mio. m 2 ]161412108642nicht saniertteilsaniertvollsaniert01900 1925 1950 1975 2000161412108642Baujahrc) Bestand 1990 nach Sanierungsjahr d) Bestand 2000 nach SanierungsjahrEBF [Mio. m 2 ]nicht saniertteilsaniertvollsaniert01900 1925 1950 1975 2000SanierungsjahrAbbildung 2.3: Nicht sanierte, teilsanierte und vollsanierte Energiebezugsflächen (EBF)im Anfangszustand 1990 nach (a) Baujahr und (c) Sanierungsjahr und im Anfangszustand2000 nach (b) Baujahr und (d) Sanierungsjahr. Die Baujahre reichen bis 1850 zurück, wobeijeweils die selben Flächen je Baujahr wie 1900 angenommen werden.(Quelle: BFS (1990, 2000a), eigene Annahmen)

2.2 Anfangsbedingung: Gebäudebestände 1990 & 2000 27EFH100%HeizsystemeWarmwassersysteme100%80%80%60%60%40%40%20%20%0kMFH100%80%60%40%20%0gMFH100%80%60%40%20%vor1900vor19001900−19201900−19201921−19461921−19461947−19601947−19601961−19701961−19701971−19801971−19801981−19851981−19851986−19901986−1990vor1900vor19001900−19201900−19201921−19461921−19461947−19601947−19601961−19701961−19701971−19801971−19801981−19851981−19851986−19901986−19900100%80%60%40%20%0100%80%60%40%20%0vor19001900−19201921−19461947 1961− −1960 1970Bauperiode1971−1980Heiz− und Warmwassersysteme:1981−19851986−1990vor19001900−19201921−19461947 1961− −1960 1970Bauperiode1971−19801981−19851986−1990Öl Gas Elektrizität Holz Fernwärme Solar0Abbildung 2.4: Flächenbezogene Anteile der Heizsysteme und der Warmwassersystemeim Gebäudebestand von 1990 nach Bauperioden der Volkszählung 1990 für Einfamilienhäuser(EFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH).(Quelle: BFS (1990), eigene Annahmen)

28 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellEFH100%HeizsystemeWarmwassersysteme100%80%80%60%60%40%40%20%20%0kMFH100%80%60%40%20%0gMFH100%80%60%40%20%vor1919vor19191919−19451919−19451946−19601946−19601961−19701961−19701971−19801971−19801981−19901981−19901991−19951991−19951996−20001996−2000vor1919vor19191919−19451919−19451946−19601946−19601961−19701961−19701971−19801971−19801981−19901981−19901991−19951991−19951996−20001996−20000100%80%60%40%20%0100%80%60%40%20%0vor19191919−19451946−19601961 1971− −1970 1980Bauperiode1981−1990Heiz− und Warmwassersysteme:1991−19951996−2000vor19191919−19451946−19601961 1971− −1970 1980Bauperiode1981−19901991−19951996−2000Öl Gas Elektrizität Holz Fernwärme SolarAbbildung 2.5: Flächenbezogene Anteile der Heizsysteme und der Warmwassersystemeim Gebäudebestand von 2000 nach Bauperioden der Volkszählung 2000 für Einfamilienhäuser(EFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH).(Quelle: BFS (2000a), eigene Annahmen)0

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 292.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 bis2050In diesem Abschnitt werden die Annahmen zu den Modellparametern für das Referenzszenariobeschrieben. Das Referenzszenario beschreibt eine ‚business as usual‘Entwicklung, welche heutige Trends in Zukunft fortführt und keine speziellen Massnahmenzur Reduktion von Energieverbrauch und CO 2 -Emissionen beinhaltet. Fürdas Referenzszenario wurden Validierungsrechnungen für den Zeitraum 1990 – 2000und Simulationen für 2000 – 2050 durchgeführt. Deshalb wurden für alle Modellparametervon Tabelle 2.4 Werte von 1990 bis 2050 benötigt.Um einen Vergleich mit anderen Studien zu erleichtern, lehnen sich die Parameterwertedes Referenzszenarios an die Annahmen in verwandten Untersuchungen an.Hierfür werden primär das Szenario IIb der Energieperspektiven des BFE von 1996,deren Teil „Haushalte“ bei Prognos/Intep (1996) beschrieben ist, und das Referenzszenariovon Aebischer et al. (2002) verwendet. Diese Studien erfassen jedoch nurden Zeitraum bis 2030, während sich unsere Modellrechnungen bis 2050 erstreckensollen. Damit sind Extrapolationen nötig.Da Kostenrechnungen erst im Kapitel 5 betrachtet werden, werden die Annahmenbetreffend spezifische Investitionskosten und Endenergiepreise dort besprochen.2.3.1 Bevölkerung BEV (t; bs, ag)Die Bevölkerung BEV , aufgeteilt nach den Bevölkerungssegmenten (bs) und Altersklassen(ag) (Tab. 2.2), folgt bis 2040 dem Szenario Trend von BFS (2004)(Abb. 2.6). Für den Zeitraum 2040 bis 2050 wird von den selben jährlichen Änderungsratenje Bevölkerungssegment und Altersklasse wie beim Szenario Trend vonBFS (2002) ausgegangen.[Mio. Personen]8.58.07.57.06.5REFBFS StatistikBFS 2002: Szenario TrendBFS 2004: Szenario TrendBFS 2004: Szenario Positive DynamikBFS 2004: Szenario Negative DynamikBFE Energieperspektiven 2035/2050Aebischer et al. (2002)Wüest & Partner (1994)6.01980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 2.6: Bevölkerungsentwicklung der Schweiz von 1980 bis 2003 gemäss Bevölkerungsstatistik(BFS Statistik), Annahme zur Bevölkerungsentwicklung im Referenzszenario(REF) sowie Bevölkerungsszenarien des BFS (BFS 2002, BFS 2004) und anderer Studien(BFE Energieperspektiven 2035/3050, Aebischer et al., Wüest & Partner).(Quelle: Wüest & Partner (1994); Aebischer et al. (2002); BFS (2004, 2005c,d); Prognos (2005),eigene Annahmen)

30 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellTabelle 2.4: Übersicht der Modellparameter des BWS-Simulations-Modells.Name Beschrieb EinheitenModul Gebäudebestandmodell: Submodul Nachfrage:BEV (t; bs, ag) Bevölkerung [Personen]W IQ(t; bs, ag) Wohnungsinhaberquote [Wohnungen/Person]p WO+ (t) Anteil Zusatzwohnungen [–]p g (t; g) Anteil Gebäudetyp [–]EBF W (t; g) Energiebezugsfläche pro Wohnung [m 2 /Wohnung]Modul Gebäudebestandmodell: Submodul Fortschreibung:t sz Sanierungszykluslänge [a]p san (t; g) Realisierungsfaktor Sanierung [–]p es (t; g, s, es, es ′ ) Realisierungsfaktor Energiestandard [–]p hs (t; g, s, es ′ , hs, hs ′ ) Realisierungsfaktor Heizsystem [–]p ws (t; g, s, es ′ , hs ′ , ws) Realisierungsfaktor Warmwassersystem [–]p ab (t − t san , s) Realisierungsfaktor Abbruch [–]p enb (t; g) Realisierungsfaktor Ersatzneubau [–]p ug (t; g) Realisierungsfaktor Umbaugewinn [–]Modul HeizungW B(t san , g, s, es) spezifischer Wärmebedarf [MJ/m 2 ]η hs (t i , g, hs) Wirkungsgrad Heizsystem [–]ET hs (et, hs) Energieträgerzuordnung Heizsystem [–]Modul WarmwasserP (t; g) Personen pro Haushalt [Personen/Haushalte]W W V (t) spezifischer Warmwasserverbrauch [m 3 /(Person a)]∆T Temperaturerhöhung [ ◦ C]η ws (t i , g, ws) Wirkungsgrad Warmwassersystem [–]ET ws (et, ws)Energieträgerzuordnung WarmwassersystemModul EmissionenEF (t; sub, et) Emissionsfaktoren [kg/MJ]Modul InvestitionskostenIK s (t; g, s, es, hs, ws) spezifische Investitionskosten [CHF/m 2 ]Modul BetriebskostenEP (t; et) Endenergiepreise [CHF/MJ][–]

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 312000 2050Männer Frauen Männer Frauen90SchweizerAusländerSchweizerAusländer90808070706060Alter [a]5050Alter [a]404030302020101064 20 2 4 6 6 4 20 2 4 6Bevölkerung [1000 Personen]Bevölkerung [1000 Personen]Abbildung 2.7: Bevölkerungspyramiden der Schweiz 2000 und 2050 für das Referenzszenario.Die Balken entsprechen der ‚ständigen Wohnbevölkerung‘ der Schweiz, welche beider jährlichen Bevölkerungsstatistik erfasst und für die Bevölkerungsszenarien des BFSverwendet wird. Im Jahr 2000 ist zusätzlich die Wohnbevölkerung gemäss Volkszählung2000 aufgeführt (weisse u. schwarze Linie), welche im Unterschied zur ständigen Wohnbevölkerungzusätzlich Saisonarbeiter und Kurzaufenthalter einschliesst. Die Unterschiedetreten besonders bei den Ausländern im Alter zwischen 20 und 40 Jahren auf.(Quelle: BFS (2004, 2005c,d), eigene Annahmen)Zum Vergleich sind in Abbildung 2.6 einige Annahmen zur Bevölkerungsentwicklungvergleichbarer Studien sowie zwei Szenarien des BFS mit im Vergleich zum SzenarioTrend grösserem bzw. kleinerem Wachstum dargestellt. Im Zeitverlauf gibt eseine deutliche Verschiebung der Altersverteilung, wie aus Abbildung 2.7 ersichtlichwird.2.3.2 Wohnungsinhaberquote W IQ(t; bs, ag)Bei der Wohnungsinhaberquote W IQ wird nach den selben Bevölkerungssegmenten(bs) und Altersklassen (ag) unterschieden wie bei der Bevölkerung (Absch. 2.3.1 u.Tab. 2.2).Die Wohnungsinhaberquote ist der Quotient aus Wohnungsinhaber und Gesamtbevölkerungfür ein bestimmtes Bevölkerungssegment und eine Altersklasse. Für dieJahre 1990 und 2000 wurden die Personendatensätze der Eidgenössischen Volkszählungenentsprechender Jahre (BFS, 1990, 2000a) ausgewertet. Im Fall von Mehrpersonenhaushaltenmuss der Wohnungsinhaber festgelegt werden. Dieser wird mitHilfe der Referenzperson ermittelt, welche das BFS für jede Wohnung festgelegt hat.Die Referenzperson hängt bei Haushalten mit zwei Haushaltsvorständen (EhepaarundKonkubinatshaushalte) von den Stellungen der Haushaltsvorstände im Arbeitsmarktab und wiederspiegelt die diesbezüglichen Unterschiede von Mann und Frau

32 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-Modellin unserer Gesellschaft. Änderungen in der Arbeitsstellung wie z. B. die Pensionwirken sich stark aus. Wird die Referenzperson dem Wohnungsinhaber gleichgesetzt,sind grosse Unterschiede in der Wohnungsinhaberquote zwischen Männernund Frauen und eine Diskontinuität beim Pensionsalter vorhanden (vgl. Abb. 5.2S. 12 bei Wüest & Partner, 1994). Durch die leicht unterschiedlichen Definitionen derReferenzperson bei den Volkszählungen 1990 und 2000 sind die so bestimmten Wohnungsinhaberquotenvon 1990 und 2000 verschieden 1 . Dies macht eine Extrapolationbis 2050 schwierig.Deshalb wird der Wohnungsinhaber hier wie folgt festgelegt: Lebt der Partner derReferenzperson im selben Haushalt, so werden beide zur Hälfte als Wohnungsinhabergezählt. Für alle anderen Haushalte wird die Referenzperson als Wohnungsinhaberbetrachtet. Statistische Schwankungen zwischen benachbarten Altersklassen in derso erhaltenen Wohnungsinhaberquote werden mittels gleitender Mittelwerte ausgeglichen.Abbildung 2.8 zeigt die so ermittelten Wohnungsinhaberquoten für 1990und 2000.Wird die Wohnungsinhaberquote bezogen auf die Gesamtbevölkerung bestimmt,ist ein Anstieg von 41.3 % im Jahre 1990 auf 42.8 % im Jahre 2000 auszumachen. Diesentspricht einer Zuwachsrate von 3.4 % in diesen 10 Jahren. Die Zuwachsraten der1 siehe Joye et al. (1995, S. 56) bzw. BFS (2005a, S. 21) für die Definitionen der Referenzpersonder Volkszählungen 1990 bzw. 2000a) Schweizer Männer b) Schweizer FrauenWIQ [−]1.00.80.60.4199020002050WIQ [−]1.00.80.60.41990200020500.20.200 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Alter [a]c) Ausländer Männer d) Ausländer FrauenWIQ [−]1.00.80.60.4199020002050WIQ [−]00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.00.80.60.4199020002050Alter [a]0.20.200 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Alter [a]00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Alter [a]Abbildung 2.8: Wohnungsinhaberquote (WIQ) für 1990 und 2000 generiert aus den Datender Volkszählungen entsprechender Jahre und für 2050 im Referenzszenario. Die Volkszählungenerfassen nur die ständige Wohnbevölkerung, namentlich werden Saisonarbeiterund Kurzaufenthalter nicht erfasst. Deshalb unterscheiden sich die Wohnungsinhaberquotenvon Schweizern und Ausländern wenig.(Quelle: BFS (1990, 2000a), eigene Annahmen)

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 33vorhergehenden Jahrzehnte waren jeweils in etwa doppelt so hoch. So erhöhte sichdie Wohnungsinhaberquote von 1980 auf 1990 um 8.4 % und von 1970 auf 1980 um17 % (Wüest & Partner, 1994). Dieser Trend wird bis 2050 fortgeschrieben, d. h. dieÄnderungsraten von W IQ je Bevölkerungssegment und Altersklasse von 1990 auf2000 wird in Schritten von 10 Jahren jeweils halbiert. Da die Wohnungsinhaberquotegenerell eher zunehmen wird, wird nur der positive Trend übernommen. Von 1990auf 2000 sinkende Wohnungsinhaberquote einzelner Klassen werden auf dem Wertvon 2000 konstant gehalten. Die so erhaltene Wohnungsinhaberquote für 2050 ist inAbbildung 2.8 zu sehen.An dieser Stelle muss auf eine gewisse Inkonsistenz hingewiesen werden. Umfassendie jährliche Bevölkerungsstatistik und die Bevölkerungsszenarien des BFSdie ständige Wohnbevölkerung, erfasst die Volkszählungen zusätzlich die Saisonarbeiterund Kurzaufenthalter bei den ausländischen Staatsangehörigen und Schweizermit ständigem Wohnsitz im Ausland aber wirtschaftlichem Wohnsitz in derSchweiz (BFS, 2003). Auf die Gesamtbevölkerung führt dies zu Abweichungen von1–2 %, in einzelnen Bevölkerungsgruppen jedoch zu deutlich höheren Differenzen(Abb. 2.7). Dies hat zur Folge, dass die Anzahl Erstwohnungen, ermittelt aus derBevölkerung und der Wohnungsinhaberquote, zu einer leichten Unterschätzung desErstwohnungsbestandes gemäss Volkszählung führt.2.3.3 Anteil Zusatzwohnungen p WO+ (t)Der Anteil Zusatzwohnungen p WO+ ermöglicht zusätzlich zu den Erstwohnungenweitere Wohnungen, wie Zweit- oder Ferienwohnungen, zu berücksichtigen. Aus denVolkszählungen lassen sich diese Anteile für 1990 und 2000 bestimmen (Tab. 2.5).Da die aus Wohnungsinhaberquote W IQ und Bevölkerung BEV berechneteErstwohnungsnachfrage jene gemäss Volkszählung unterschätzt (s. Absch. 2.3.2),wird p WO+ um diesen Anteil erhöht, um Konsistenz mit der Anfangsbedingung herzustellen(Tab. 2.5).Verglichen mit anderen Quellen liegen diese Werte relativ hoch. Wüest & Partner(1994) rechnen 1990 mit einem Anteil Zusatzwohnungen von 13 %, welcher bis 2030auf rund 16 % ansteigt. Dieser Wert ist in der Volkszählung 2000 schon erreicht. Wirdder jährliche Neuzugang an Zusatzwohnungen gemäss Volkszählungen zwischen 1990Tabelle 2.5: Ständige Wohnbevölkerung der Schweiz gemäss der Statistik des jährlichenBevölkerungsstandes (ESPOP) und Bevölkerung gemäss Volkszählungen 1990 und 2000(VZ). In den Volkszählungen wird eine grössere Bevölkerungsgruppe als die ständige Wohnbevölkerungerfasst. Der Anteil Zusatzwohnungen gemäss Volkszählung wird deshalb fürdas Referenzszenario (REF) um diesen Einfluss korrigiert, um Konsistenz mit der Bevölkerungsentwicklungherzustellen (s. Absch. 2.3.1).(Quelle: BFS (1990, 2000a, 2005c), eigene Annahmen)Jahr Bevölkerung der Schweiz Anteil ZusatzwohnungenESPOP VZ Unterschied Analyse VZ REF[Personen] [Personen]1990 6’750’693 6’873’687 1.8 % 10.3 % 12.3 %2000 7’204’055 7’288’010 1.2 % 14.8 % 16.1 %

34 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-Modellund 2000 bestimmt, ergeben sich über 15’000 Einheiten. Für den Zeitraum 1980 –1990 gibt das BFW (1995) jährlich 6’100 Zugänge an.Trotz dieser vergleichsweise hohen Werte werden im Referenzszenario für 1990und 2000 die aus der Volkszählung bestimmten Werte aus Tabelle 2.5 verwendet.Im weiteren wird von einem linearen Zuwachs bis 2020 auf 20 % mit anschliessenderStabilisierung auf diesem Wert bis 2050 ausgegangen (Tab. 2.6).2.3.4 Anteil Gebäudetyp p g (t; g)Der Modellparameter p g bezeichnet den Anteil der Wohnungen vom Typ g an derWohnungsnachfrage. Auswertungen der Volkszählungen von 1990 und 2000 zeigeneine leichte Zunahme des Anteils der EFH in dieser Zeitperiode (Tab. 2.6). DieserTrend wurde linear bis 2050 fortgesetzt. Die Anteile der kMFH und gMFH verringernsich unter der Annahme, dass deren relatives Verhältnis von 2000 bis 2050 erhaltenbleibt (Tab. 2.6). Wüest & Partner (1994) gehen von einer stärkere Zunahme desEFH-Anteils aus. Durch die unterschiedliche Definition der Gebäudetypen ist eindirekter Vergleich jedoch schwierig.2.3.5 Energiebezugsfläche pro Wohnung EBF W (t; g)Der Parameter EBF W bezeichnet die mittlere Energiebezugsfläche pro Wohnungfür die verschiedenen Gebäudetypen g. Für die Gebäudetypen EFH, kMFH undgMFH nehmen diese von 1990 bis 2000 leicht zu, wie Analysen der Volkszählungendieser Jahre zeigen (Tab. 2.6). Für die Zeitperiode bis 2050 wurde von einer langsamabflachenden Zunahme ausgegangen. Tabelle 2.6 zeigt die Stützwerte, welche für alle10 Jahre festgelegt wurden, dazwischen wurde linear interpoliert. Wüest & Partner(1994) gehen für den Zeitraum 1990 bis 2030 ebenfalls von einer langsam abflachendenZunahme aus.2.3.6 Sanierungszykluslänge t szDie Sanierungszykluslänge t sz bestimmt, wann ein Gebäude, d. h. eine Energiebezugsfläche,saniert wird. Sie wurde auf 25 Jahre festgesetzt. Dieser Wert wird auchbei anderen Gebäudebestandsmodellen (Wüest & Partner, 1994; Schwaiger, 2002)und Modellen zur finanziellen Optimierung von Instandsetzungszyklen (Christenund Meyer-Meierling, 1999) verwendet.2.3.7 Realisierungsfaktor Sanierung p san (t; g)Der Modellparameter p san gibt für jeden Gebäudetyp g den Anteil der zur Sanierunganstehenden Energiebezugsfläche an, welcher tatsächlich saniert wird. Gemäss einerAnalyse der Wohnungszählung 1990 von Wüest & Partner (1994) werden langfristig70 % der Wohnflächen regelmässig erneuert. Dieser Wert für p san wurde für alleGebäudetypen von 1990 bis 2050 verwendet (Tab. 2.6).

Tabelle 2.6: Werte verschiedener Modellparameter im Referenzszenario von 1990 bis 2050. Für einzelne Parameter sind Werte für die dreiGebäudetypen Einfamilienhäuser (EFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) gegeben.Modellparamter 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Anteil Zusatzwohnungen (p WO+ ) [%] 12.1 16.5 18.3 20.0 20.0 20.0 20.0Anteil Gebäudetyp (p g ) EFH [%] 32.4 32.9 33.4 33.9 34.4 34.9 35.4kMFH [%] 20.4 19.8 19.7 19.5 19.4 19.2 19.1gMFH [%] 47.2 47.3 46.9 46.6 46.2 45.9 45.5Energiebezugsfläche pro Wohnung EFH [m 2 /Wohnung] 145 153 160 165 168 170 172(EBF W ) kMFH [m 2 /Wohnung] 101 106 110 113 115 116 117gMFH [m 2 /Wohnung] 90 92 94 96 98 99 100Realisierungsfaktor Sanierung (p san ) EFH, kMFH, gMFH [–] 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7Realisierungsfaktor Umbaugewinn (p ug ) EFH [%] 79 79 53 26 0 0 0kMFH [%] 49 49 33 16 0 0 0gMFH [%] 58 58 39 19 0 0 0Personen pro Haushalt (P HH) EFH [Anz. Personen] 2.88 2.73 2.58 2.43 2.28 2.13 1.98kMFH [Anz. Personen] 2.33 2.19 2.05 1.91 1.77 1.63 1.49gMFH [Anz. Personen] 2.13 2.02 1.91 1.80 1.69 1.58 1.47Spezifischer Warmwasserverbrauch (W W V ) [m 3 /(Person a)] 18.3 18.5 18.7 18.9 19.1 19.3 19.52.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 35

36 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-Modell2.3.8 Realisierungsfaktor Energiestandard p es (t; g, s, es, es ′ )Der Modellparameter p es legt für jeden Gebäudetyp g fest, mit welchem Energiestandardes ′ ein Neubau (s = ns) bzw. ein vollsaniertes Gebäude (s = vs) realisiert wird.Bei Vollsanierungen ist der neue Energiestandard es ′ abhängig vom alten Standardes.Im Referenzszenario werden alle Neubauten und Vollsanierungen mit dem ReferenzenergiestandardR realisiert. Alternative Energiestandards kommen erst bei denReduktionsszenarien im Kapitel 4 zum Einsatz.2.3.9 Realisierungsfaktor Heizsystem p hs (t; g, s, es ′ , hs, hs ′ )Der Realisierungsfaktor Heizsystem p hs bestimmt, welche Heizsysteme bei Neubautenbzw. Teil- oder Vollsanierungen von Gebäuden vom Typ g eingebaut werden.Für Neubauten (s = ns) bedeutet p hs den Marktanteil der neu installierten Heizsystemehs ′ , bei Sanierungen (s = ts bzw. vs) den Anteil der alten Heizsysteme hs,welcher durch die neuen Heizsysteme hs ′ ersetzt werden.Für das Referenzszenario wurden, ausgehend von Analysen der Volkszählungenvon 1990 und 2000 (BFS, 1990, 2000a), Annahmen für p hs bis 2050 getroffen. Unterder Annahme, dass Heizsysteme innerhalb von zehn Jahren seit dem Neubau nichtausgetauscht werden, entsprechen die Anteile der Heizsysteme der Gebäude mit Baujahr1980 – 1990 im Bestand von 1990 den jeweiligen Marktanteilen bei Neubauten.Analoges gilt für den Gebäudebestand von 2000 (Abb. 2.4 u. 2.5). Die Marktanteilefür Neubauten der Periode 1990 bis 2000 wurden für das Referenzszenario übernommenund bis 2050 unter den folgenden Annahmen extrapoliert:• Die Anteile von Elektrizität, Fernwärme und Holz bleiben annähernd konstant,lediglich bei EFH wächst der Anteil von Holz leicht.• Der Anteil von Solar steigt in etwa mit der selben Wachstumsrate der letztenfünf Jahre, hat jedoch gesamthaft auch im Jahre 2050 nur einen marginalenAnteil.• Der Anteil von Wärmepumpen nimmt weiter zu, um 3 % bei EFH und 1 % jefünf Jahre bei kMFH und gMFH.• Der Anteil von Gas nimmt bei gMFH weiter zu, bei den beiden anderen Gebäudetypenstabilisiert sich der Anteil nach anfänglicher Zunahme.• Der Anteil von Heizöl nimmt ab.Diese Annahmen decken sich in etwa mit jenen vergleichbarer Studien (Aebischeret al., 2002; Prognos/Intep, 1996). Die daraus resultierenden Marktanteile im Referenzszenariosind in Abbildung 2.9 zu sehen.Für Sanierungen können Näherungen der Substitutionsmatrizen aus den Datender Volkszählungen erhalten werden (Abb. 2.9). Dabei wurden Gebäude betrachtet,die im Zeitraum 1990 – 2000 saniert wurden, deren vorangehende Sanierung aber vor1970 stattfand. So kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass es sich um einegrössere Sanierung handelt und das Heizsystem erneuert wurde. Bei Gebäuden mit

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 37gleichem Energieträger für neue und alte Heizsysteme sind auch solche darunter,bei denen das Heizsystem nicht ausgetauscht wurde. Deshalb werden diese Anteileüberschätzt. Wechselt der Energieträger, wurde aber sicher ein neues Heizsystemeingebaut. Es zeigt sich, dass meistens wieder ein gleiches Heizsystem eingebautwird. Wechselt das Heizsystem, wird meist auf Öl oder Gas gesetzt.Ausgehend von diesen Analysen wurden die Substitutionsmatrizen des Referenzszenariosgeneriert (Abb. 2.9). Für die Heizsysteme Fernwärme, Wärmepumpe undNeubauSanierungVZneues HeizsystemREFneues HeizsystemEFHMarktanteile [%]kMFHMarktanteile [%]gMFHMarktanteile [%]10080604020100806040201008060402001990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Heizsysteme:JahrJahraltes Heizsystemaltes Heizsystemaltes HeizsystemÖlGasElHolzFWWPSoÖlGasElHolzFWWPSoÖlGasElHolzFWWPSoÖl Gas El HolzFW WP So878392887253535671708160Öl Gas El HolzFW WP SoÖl Gas El Holz FW WP SoAbbildung 2.9: Einbau von Heizsystemen bei Neubauten und Ersetzungen bei Sanierungenvon Einfamilienhäusern (EFH), kleinen (kMFH) und grossen Mehrfamilienhäusern(gMFH). Für Neubauten sind die Marktanteile der neu installierten Heizsysteme von 1990 –2050 gezeigt. Die Werte von 1990 und 2000 entsprechen Analysen der Volkszählungen entsprechenderJahre. Für Sanierungen sind die Substitutionsmatrizen für die Ersetzung vonalten durch neue Heizsysteme dargestellt. Es sind die Werte gemäss Analyse der Volkszählungen(VZ) und jene, welche für den Modellparamter Realisierungsfaktor Heizsystemim Referenzszenario (REF) verwendet wurden, gezeigt. Bei VZ sind die Werte für Solarnicht aufgeführt, da zu wenige Gebäude in dieser Kategorie vorhanden sind. Die Flächender Kreise sind proportional zu den jeweiligen Matrixelementen. Werte ab 35 % sind angegeben.Die Zeilensumme ergibt 100 %. Die Heizsysteme sind Öl, Gas, Elektrizität (El),Holz, Fernwärme (FW), Wärmepumpe (WP) und Solar (So).(Quelle: BFS (1990, 2000a), eigene Annahmen)8575453865548036677392877572534454100100100100100100100100100

38 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellSolar wurde angenommen, dass sie wieder durch gleiche ersetzt werden. Bei denübrigen Heizsystemen wurden ausgehend von den Werten der Volkszählung dieÜbergangsanteile so bestimmt, dass bei einer Simulation von 1990 bis 2000 derGebäudebestand gemäss Volkszählung 2000 möglichst gut wiedergegeben wird. DieSubstitutionsmatrizen für Teil- und Vollsanierungen unterscheiden sich nicht undwurden über den Simulationszeitraum konstant gehalten.2.3.10 Realisierungsfaktor Warmwassersystemp ws (t; g, s, es ′ , hs ′ , ws)Der Realisierungsfaktor Warmwassersystem p ws bestimmt, welches Warmwassersystemws bei einem Neubau (s = ns) eingebaut bzw. bei einer Sanierung (s = ts bzw.vs) ersetzt wird. Der Parameter p ws ist abhängig vom neu installierten Heizsystemhs ′ , vom neuen Energiestandard es ′ und vom Gebäudetyp g.Eine Schätzung der Einbauanteile in Abhängigkeit der Heizsysteme der Warmwassersystemewurde Aufgrund von Daten der Volkszählungen von 1990 und 2000vorgenommen. Unter der Annahme, dass bei Neubauten innerhalb von 10 Jahrendie Warmwassersysteme nicht ersetzt werden, entsprechen die Anteile im Bestandvon 2000 bei Gebäuden mit Baujahr ab 1990 den Einbauanteilen beim Neubau. Abbildung2.10 zeigt diese Einbauanteile in Abhängigkeit der jeweiligen Heizsysteme.Um die Einbauanteile bei Sanierungen aus den Volkszählungsdatensätzen zu erhalten,wurden Gebäude betrachtet, welche zwischen 1990 und 2000 saniert wurden,dabei das Heizsystem wechselten und deren vorangehende Sanierung vor 1970 stattfand.Demnach erfolgte mit Sicherheit eine Neuinstallation des Heizsystems, einneues Warmwassersystem ist jedoch nicht zwingend. Abbildung 2.10 zeigt die soerhaltenen Anteile.Ausgehend von diesen Analysen wurden die Einbauanteile für das Referenzszenariogeschätzt, indem die Werte insoweit angepasst wurden, dass der simulierteZustand ausgehend von 1990 für das Jahr 2000 dem Zustand gemäss Volkszählung2000 entspricht. Diese Werte sind ebenfalls in Abbildung 2.10 zu finden. Sie geltenüber den gesamten Simulationszeitraum bis 2050.2.3.11 Realisierungsfaktor Abbruch p ab (t − t san ; s)Der Modellparameter p ab bedeutet den Anteil einer bestimmten Energiebezugsfläche,welcher abgebrochen wird. Er ist abhängig vom Zeitintervall seit dem Neubau(s = ns) bzw. der letzten Teilsanierung (s = ts) oder Vollsanierung (s = vs).Für das Referenzszenario werden die Werte von Wüest & Partner (1994, Abb. 4.6S. 21) verwendet. Abbildung 2.11 zeigt deren Verlauf.2.3.12 Realisierungsfaktor Ersatzneubau p enb (t; g)Der Realisierungsfaktor Ersatzneubau p enb bedeutet den Anteil an der abgebrochenenEnergiebezugsfläche, welcher als Neubau wiedererstellt wird. Wüest & Partner(1994) gehen dabei von 100 % aus, d. h. alle abgebrochenen Gebäudeflächen werdendurch Neubauten kompensiert.

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 39EFHneues HeizsystemÖlGasElHolzFWWPSoNeubauSanierungVZ REF VZ REFneues Warmwassersystem neues WarmwassersystemÖl Gas El HolzFW WP So Öl Gas El HolzFW WP So55 4255 4282828989535337 5637 5667676363neues Warmwassersystem neues WarmwassersystemÖl Gas El HolzFW WP So Öl Gas El HolzFW WP So6464767595956969818172725656kMFHÖl64647373neues HeizsystemGasElHolzFWWP809050 396356 35819050 396356 3573906358737389625873So5656100gMFHÖl73738691neues HeizsystemGasElHolzFWWP868436 447541 47868436 447641 4882926080708392608170So6262100Abbildung 2.10: Einbau von Warmwassersystemen bei Neubauten und Sanierungen vonEinfamilienhäusern (EFH), kleinen (kMFH) und grossen Mehrfamilienhäusern (gMFH).Die Einbaumatrizen zeigen die eingebauten Warmwassersysteme in Abhängigkeit des neuinstallierten Heizsystems. Die Flächen der Kreise sind proportional zu den jeweiligen Matrixelementen.Werte ab 35 % sind angegeben. Die Zeilensumme ergibt 100 %. Es sind dieWerte gemäss Analyse der Volkszählungen (VZ) und jene, welche für den ModellparamterRealisierungsfaktor Warmwassersystem im Referenzszenario (REF) verwendet wurden,gezeigt. Die Heizsysteme sind Öl, Gas, Elektrizität (El), Holz, Fernwärme (FW), Wärmepumpe(WP) und Solar (So).(Quelle: BFS (1990, 2000a), eigene Annahmen)Für das Referenzszenario wurde dieser Wert für alle Gebäudetypen g über dengesamten Simulationszeitraum übernommen. Bei einem allfälligen Überangebot anEnergiebezugsflächen wird dieser Faktor durch das Modell automatisch reduziert (s.Absch. 2.1.1).2.3.13 Realisierungsfaktor Umbaugewinn p ug (t; g)Der Parameter p ug ermöglicht, Flächenvergrösserungen bei Vollsanierungen von Gebäudenvom Typ g wie z. B. Dachstockausbauten zu berücksichtigen.Analysen der Volkszählungen zeigen, dass sich die gesamten Wohnflächen derGebäude mit Baujahr vor 1990 im Zeitraum 1990 bis 2000 für alle Gebäudetypenum einige Prozentpunkte vergrössert (Tab. 2.7). Dieser Flächenzuwachs ist auf

40 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellRealisierungsfaktor Abbruch [−]1.00.80.60.40.2letzte Massnahme: Teilsanierungletzte Massnahme: Vollsanierung (oder Neubau)00 20 40 60 80 100 120Jahre seit letzter MassnahmeAbbildung 2.11: Werte für den Modellparamter Realisierungsfaktor Abbruch p ab im Referenzszenario.p ab bedeutet den Anteil der abgebrochenen Energiebezugsfläche in Abhängigkeitder Zeit seit dem Neubau bzw. der letzten Sanierungsmassnahme.(Quelle: Wüest & Partner (1994), eigene Annahmen)Umbaugewinne oder Umnutzungen zurückzuführen. Werden z. B. Industriebautenzwischen 1990 und 2000 als Wohnungen umgenutzt, erscheinen diese neu in derVolkszählung 2000, das Baujahr der Industriebauten wird jedoch übernommen. DieseZunahme muss das Modell als Umbaugewinn wiedergeben. Umbaugewinn wirdim BWS-Simulations-Modell nur bei Vollsanierungen realisiert. Um die beobachteteFlächenzunahme durch diesen Umbaugewinn zu erzielen, muss der RealisierungsfaktorUmbaugewinn die in Tabelle 2.6 für die Jahre 1990 und 2000 angegebenenWerte annehmen. Für das Referenzszenario wurden im weiteren Verlauf sinkendeWerte angenommen, welche 2030 schliesslich null erreichen (Tab. 2.6).2.3.14 Spezifischer Wärmebedarf W B(t san , g, s, es)Der Modellparameter W B bedeutet die Wärmemenge pro Fläche und Zeit, welchefür die Heizung des Gebäudes vom Typ g benötigt wird. Er ist das Mass für denenergietechnischen Zustand des Gebäudes. Der Wärmebedarf bezieht sich auf dasSanierungs- bzw. Baujahr t san des Gebäudes und hängt vom Gebäudetyp g, demTabelle 2.7: Wohnflächenzuwachs durch Umbaugewinne und Umnutzungen bei Einfamilienhäusern(EFH), kleinen (kMFH) und grossen Mehrfamilienhäusern (gMFH) zwischen1990 und 2000 gemäss Volkszählungen (VZ) 1990 und 2000.(Quelle: BFS (1990, 2000a), eigene Annahmen)Gebäudetyp Wohnflächen mit Baujahr ≤ 1990VZ 1990 VZ 2000 Zuwachs[Mio. m 2 ] [Mio. m 2 ] 1990 – 2000EFH 113 118 4.6 %kMFH 50 51 2.2 %gMFH 265 273 3.3 %Total 427 442 3.5 %

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 41Sanierungsstand s und dem Energiestandard es ab.In Abbildung 2.12 ist der spezifische Wärmebedarf für den ReferenzenergiestandardR für Neubauten (s = ns) gezeigt. Bis 1990 wurden die Werte vom Referenzszenariovon Aebischer et al. (2002) übernommen. Danach folgt im Vergleich dazu einestärkere Abnahme, so dass im Jahre 2010 etwa der SIA Grenzwert für Neubautenund im Jahre 2050 ungefähr MINERGIE 2 -Standard erreicht wird. Beim erwähntenSzenario von Aebischer et al. wird der SIA Grenzwert bis 2030 nicht erreicht. DieSzenarien von Prognos/Intep (1996) liegen zwischen den beiden. Vergleichend isteine Erhebung der Energiekennzahlen des Kantons Zürich (AWEL, 2003) sowie derSIA Grenzwert, der Wärmebedarf von MINERGIE, SIA Zielwert und MINERGIE-Pdargestellt. MINERGIE-P entspricht dabei in etwa dem Zielwert A des SIA Effizienzpfades(Preisig und Pfäffli, 2004). Anmerkungen zur modellspezifischen Umsetzungsind in Anhang B.2 zu finden.Bei Teil- und Vollsanierungen (s = ts bzw. vs) wird der spezifische Wärmebedarfabhängig vom Baujahr reduziert. Der Wärmebedarf verringert sich umso weniger, jejünger ein Gebäude ist. Tabelle 2.8 zeigt die jeweilige prozentuale Verringerung desspezifischen Wärmebedarfs. Bis 2030 stammen die Werte von Aebischer et al. (2002),danach folgen eigene Annahmen. Die relativ geringen Energieeinsparungen bei Sanierungensind darauf zurückzuführen, dass oft nur nicht energiesparende Massnahmenwie Fassade streichen oder Küche-/Badersatz durchgeführt werden.Tabelle 2.8: Prozentuale Verringerung des spezifischen Wärmebedarfs im Referenzszenariobei Teil- und Vollsanierungen von Gebäuden in Abhängigkeit des Baujahrs. Gebäudemit Baujahr grösser 2025 werden innerhalb der Simulationsperiode 2000 – 2050 nicht mehrteilsaniert, analoges gilt bei Vollsanierungen für Gebäude mit Baujahr grösser 2000.(Quelle: Aebischer et al. (2002), eigene Annahmen)Baujahr Teilsanierung VollsanierungEFH kMFH gMFH EFH kMFH gMFHvor 1970 5.0 % 6.3 % 7.5 % 10.0 % 12.5 % 15.0 %1971 – 1975 4.6 % 5.8 % 6.9 % 9.3 % 11.6 % 13.9 %1976 – 1980 4.3 % 5.3 % 6.4 % 8.6 % 10.6 % 12.7 %1981 – 1985 3.9 % 4.9 % 5.8 % 7.9 % 9.7 % 11.6 %1986 – 1990 3.6 % 4.4 % 5.2 % 7.1 % 8.8 % 10.4 %1991 – 1995 3.2 % 3.9 % 4.6 % 6.4 % 7.9 % 9.3 %1996 – 2000 2.9 % 3.5 % 4.1 % 5.7 % 6.9 % 8.1 %2001 – 2005 2.5 % 3.0 % 3.5 %2006 – 2010 2.2 % 2.7 % 3.1 %2011 – 2015 1.9 % 2.3 % 2.7 %2016 – 2020 1.7 % 2.0 % 2.3 %2021 – 2025 1.4 % 1.7 % 1.9 %2 MINERGIE wie auch MINERGIE-P bedeuten in dieser Studie die Anforderungen an denWärmebedarf der entsprechenden Standards

42 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellEFH500WB [MJ/(m 2 a)]]400300200100kMFHREFBFE 2005: Szenario IbBFE 1996: Szenario IBFE 1996: Szenario IIbAebischer et al. (2002)EK Kt. ZürichSIA GrenzwertMINERGIESIA ZielwertMINERGIE−P01900 1925 1950 1975 2000 2025 2050Baujahr500WB [MJ/(m 2 a)]]400300200100gMFHREFBFE 2005: Szenario IbBFE 1996: Szenario IBFE 1996: Szenario IIbAebischer et al. (2002)EK Kt. ZürichSIA GrenzwertMINERGIESIA ZielwertMINERGIE−P01900 1925 1950 1975 2000 2025 2050Baujahr500400WB [MJ/(m 2 a)]]300200100REFBFE 2005: Szenario IbBFE 1996: Szenario IBFE 1996: Szenario IIbAebischer et al. (2002)EK Kt. ZürichSIA GrenzwertMINERGIESIA ZielwertMINERGIE−P01900 1925 1950 1975 2000 2025 2050BaujahrAbbildung 2.12: Spezifischer Wärmebedarf (WB) für Neubauten nach Baujahr im Referenzszenariofür Einfamilienhäuser (EFH), kleine (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser(gMFH). Es sind zusätzlich Szenarien von Aebischer et al. (2002), BFE 1996 (Prognos/Intep,1996), BFE 2005 (Prognos, 2005) und einer Erhebung des Kantons Zürich(AWEL, 2003) aufgeführt. Zur Orientierung sind der SIA Grenzwert, der SIA Zielwert sowiedie Grenzwerte für MINERGIE und MINERGIE-P dargestellt.(Quelle: Prognos/Intep (1996); Aebischer et al. (2002); AWEL (2003); Prognos (2005), eigeneAnnahmen)

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 432.3.15 Wirkungsgrad Heizsystem η hs (t i , g, hs)Der Modellparameter η hs bezeichnet den Jahreswirkungsgrad 3 des im Jahre t i installiertenHeizsystems hs. Der Jahreswirkungsgrad kann für verschiedene Gebäudetypeng unterschiedliche Werte annehmen.Abbildung 2.13 zeigt die Entwicklung der Jahreswirkungsgrade der Heizsystemefür das Referenzszenario. Die Werte folgen bis 2030 den Annahmen von Aebischeret al. (2002), danach wurden eigene Interpolationen gemacht.Jahreswirkungsgrad [%]1009080706050ÖlGasElektrizitätHolzFernwärme401960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050InstallationsjahrAbbildung 2.13: Mittlere Jahreswirkungsgrade der Heizsysteme in Abhängigkeit des Installationsjahresim Referenzszenario. Die Jahreswirkungsgrade sind auf den Heizwert bezogen.Deshalb sind bei Heizsystemen, welche die Kondensationswärme nutzen, Wirkungsgradeüber 100 % möglich. Die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen (nicht dargestellt)liegt bis 1987 bei 2 und steigt danach linear auf 5.6 im Jahre 2050. Der Jahreswirkungsgradvon Solar ist immer 100 %.(Quelle: Aebischer et al. (2002), eigene Annahmen)2.3.16 Energieträgerzuordnung Heizsysteme ET hs (et, hs)Der Parameter ET hs ermöglicht die Aufteilung des Endenergieverbrauchs für Heizungauf die verschiedenen Energieträger und bedeutet den Anteil des Energieträgerset am Heizenergieverbrauch des Heizsystems hs.Tabelle 2.9 zeigt die Zuordnung für das Referenzszenario. Der Energieverbrauchfür Wärmepumpen wird vollumfänglich der Elektrizität zugeordnet. Der Anteil elektrischerEnergie am gesamten Energieverbrauch der Wärmepumpen beträgt nachEicher+Pauli AG (2005) im Jahr 2004 96 %, der Rest entfällt auf Gas und Diesel.Gas- und Dieselwärmepumpen werden nur für grosse Anlagen verwendet und eswerden wegen der Störanfälligkeit kaum neue Anlagen realisiert (Eicher+Pauli AG,2005). Deshalb wird der Anteil fossiler Energieträger bei den Wärmepumpen vernachlässigt.Der Energieverbrauch der übrigen Heizsysteme wird den entsprechendenEnergieträgern zugewiesen.3 wird oft auch als Jahresnutzungsgrad bezeichnet

44 Kapitel 2: Das BWS-Simulations-ModellTabelle 2.9: Zuordnung des Energieverbrauchs der verschiedenen Heiz- und Warmwassersystemeauf die Energieträger im Referenzszenario.(Quelle: eigene Annahmen)HeizsystemWarmwassersystemSystem Anteil Energieträger System Anteil EnergieträgerÖl 100 % Öl Öl 100 % ÖlGas 100 % Gas Gas 100 % GasElektrizität 100 % Elektrizität Elektrizität 100 % ElektrizitätHolz 100 % Holz Holz 100 % HolzFernwärme 100 % Fernwärme Fernwärme 100 % FernwärmeWärmepumpe 100 % Elektrizität Wärmepumpe 100 % ElektrizitätSolar 100 % Solar Solar 100 % Solar2.3.17 Personen pro Haushalt P (t; g)Der Parameter P bedeutet die Anzahl Personen, die durchschnittlich in einer Wohnungeines Gebäudes vom Typ g wohnen. Er wird dazu benutzt, die BevölkerungsentwicklungBEV auf die verschiedenen Gebäudetypen zu verteilen (s. Absch. 2.1.3).Für die Jahre 1990 und 2000 wurden die Personen pro Haushalt aus Daten derVolkszählung entsprechender Jahre bestimmt. Der Trend 1990 – 2000 wird linear bis2050 fortgeschrieben (Tab. 2.6).2.3.18 Spezifischer Warmwasserverbrauch W W V (t)Der spezifische Warmwasserverbrauch W W V bedeutet den durchschnittlichen Warmwasserverbrauchpro Person in Kubikmeter und Jahr. Für das Referenzszenario wurdendie Werte von Aebischer et al. (2002) übernommen und bis 2050 linear extrapoliert(Tab. 2.6).2.3.19 Temperaturerhöhung ∆TDie Paramter ∆T gibt an, um wie viel Grad Celsius Wasser bei der Warmwasseraufbereitungdurchschnittlich erwärmt wird. Für das Referenzszenario wurde ein Wertvon 35 ◦ C angenommen, welcher auch Aebischer et al. (2002) verwenden.2.3.20 Wirkungsgrad Warmwassersystem η ws (t i , g, ws)Der Modellparameter η ws bezeichnet den Jahreswirkungsgrad des im Jahre t i installiertenWarmwassersystems ws. Dieser kann für verschiedene Gebäudetypen gunterschiedliche Werte annehmen.Aebischer et al. (2002) geben für alle Warmwassersysteme Wirkungsgrade von80 % bei Einfamilienhäusern und 70 % bei Mehrfamilienhäusern an. Diese Wertewurden für das Referenzszenario mit zwei Ausnahmen übernommen. Für Wärmepumpenwurden die selben Wirkungsgrade wie beim entsprechenden Heizsystemverwendet. Für Solar wurde der Wirkungsgrad auf 100 % gesetzt.

2.3 Modellparameter im Referenzszenario 1990 – 2050 452.3.21 Energieträgerzuordnung Warmwassersysteme ET ws (et, ws)Der Parameter ET hs ermöglicht die Aufteilung des Endenergieverbrauchs für Warmwasserauf die verschiedenen Energieträger und bedeutet den Anteil des Energieträgerset am Energieverbrauch für Warmwasser des Systems ws. Die Zuordnungder Warmwassersysteme auf Energieträger verläuft gleich wie bei den Heizsystemen(Tab. 2.9).2.3.22 Emissionsfaktoren EF (t; sub, et)Der Modellparameter EF bedeutet die spezifischen Emissionen (Emissionsfaktoren)der Substanz sub des Energieträger et.Im Rahmen dieser Studie interessierten die klimawirksamen Emissionen der Treibhausgase.Dabei wurde nur das Kohlendioxid (CO 2 ) betrachtet. Weitere Treibhausgasewie CH H , NO 2 , NO x , CO, NMVOC und SO 2 wurden nicht berücksichtigt.Die Emissionsfaktoren für CO 2 wurden dem Schweizerischen Treibhausgasinventar(SAEFL, 2005) entnommen (Tab. 2.10). Für den Emissionsfaktor der Fernwärmewird der relative Anteil der Energieträger an der Fernwärmeproduktion aus derSchweizerischen Gesamtenergiestatistik (BFE, 2005) bestimmt. Die Emissionsfaktorenwerden als zeitlich konstant angenommen. Das heisst insbesondere, dass derAnteil fossiler Energieträger bei der Fernwärme konstant bleibt.Tabelle 2.10: CO 2 -Emissionsfaktoren für die verschiedenen Energieträger. Für Fernwärmewurde folgender Energieträgermix verwendet: Öl 2.5 %, Gas 20.0 %, Müll 75.0 %, Kernenergie2.5 %. Die CO 2 -Emissionsfaktoren von Müll und Kernenergie wurden gleich nullangenommen.(Quelle: BFE (2005); SAEFL (2005), eigene Annahmen)Energieträger Emissionsfaktoren[t CO 2 /TJ]Öl 73.7Gas 55.0Elektrizität 0Fernwärme 12.8Holz 0Solar 0

Kapitel 3Das Referenzszenario: Validierungund Entwicklung bis 2050Mit dem im Kapitel 2 beschriebenen Modell und den Anfangsbedingungen und Modellparameternfür das Referenzszenario wurden Validierungsrechnungen für denZeitraum 1990 – 2005 und Simulationen von 2000 – 2050 durchgeführt. In den Abschnitten3.1 und 3.2 werden die Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. In Abschnitt3.3 folgt eine Sensitivitätsbetrachtung für das Referenzszenario.3.1 Validierung und Limitierung3.1.1 Validierung der Referenzentwicklung 1990 – 2005Für die Validierung wurden ausgehend von den Gebäudebeständen 1990 und 2000je eine Simulation bis 2005 durchgeführt und mit statistischen Erhebungen bzw.ex-post Analysen verglichen.Abbildung 3.1 zeigt in einer Übersicht einige Kenngrössen der Validierungsrechnung.Eine detaillierte Analyse der Flächenentwicklung bezogen auf Heiz- undWarmwassersysteme ist in Abbildung 3.2 zu finden. Abbildung 3.3 zeigt die zeitlicheEntwicklung des Endenergieverbrauchs nach den einzelnen Energieträgern.Anfangszustand 2000 durch Simulationsrechnung gut reproduziertDie Simulation von 1990 – 2000 kann den Anfangszustand von 2000 gut reproduzieren.Grössere Abweichungen sind nur bei der Anzahl Wohnungsabbrüche auszumachen(Abb. 3.1c). Dies ist auf die Zuweisung der Sanierungsjahre und Sanierungsständeauf der Grundlage diskreter Baujahresklassen der Volkszählungen, welche für1990 und 2000 nicht indentisch sind (s. Box 2.1), zurückzuführen. Zudem verhindertder konstante Sanierungszyklus ein Ausgleich der Spitzen. Siehe hierzu auchdie Anmerkungen in Absch. 3.1.2 zur Limitierung des Modellansatzes. Da alle Abbrüchedurch Neubauten ersetzt werden, ergibt sich durch diese Diskrepanz eineleichte Verschiebung des Verhältnisses Neubau zu Altbestand. Auf den gesamtenWohnungsbestand bezogen ist diese Abweichung vernachlässigbar (s. unten).47

48 Kapitel 3: Das ReferenzszenarioWohnungs- und FlächenbestandesentwicklungDie Modellrechnungen geben den Gebäudebestand gut wieder, wie die Vergleichedes Gesamtwohnungsbestandes und der mittleren Energiebezugsfläche pro Personzeigen (Abb. 3.1a u. b). Bei den jährlichen Änderungen des Bestandes durch Wohnungsneubaugibt es kleinere, beim den Wohnungsabbrüchen grössere Diskrepanzenzu den statistischen Erhebungen (Abb. 3.1c u. d). Im Modell werden alle abgebro-a) Gesamtwohnungsbestand b) Energiebezugsfläche pro Person[Mio. Wohnungen][1000 Wohnungen][PJ/a]4321BFSREF 1990REF 200001990 1995 2000 200512108642BFSREF 1990REF 200001990 1995 2000 200524020016012080BFS40REF 1990REF 200001990 1995 2000 2005[m 2 /Person][1000 Wohnungen]604020W&P 04: ex−postREF 1990REF 200001990 1995 2000 2005c) Abbruch von Wohnungen d) Neubau von Wohnungene) Endenergieverbrauch f) CO 2−Emissionen[Mt CO 2/a]6050403020BFS10REF 1990REF 200001990 1995 2000 2005141210864BFS2REF 1990REF 200001990 1995 2000 2005Abbildung 3.1: Ergebnisse der Validierungsrechnungen für den Zeitraum 1990 – 2005.Eine Simulation wurde mit der Anfangsbedingung 1990 für die Periode 1990 – 2005 (REF1990), eine weitere mit der Anfangsbedingung 2000 für die Periode 2000 – 2005 (REF 2000)durchgeführt. Bei (c) und (d) sind die Modellergebnisse als 5-Jahres-Mittel angegeben. DieModellergebnisse sind jeweils statistischen Erhebungen gegenübergestellt (BFS bzw. W&P04: ex-post).(Quelle: Jochem und Jakob (2004); Wüest & Partner (2004); BFE (2005); BFS (2005b); BUWAL(2005); Eicher+Pauli AG (2005), zu Endenergieverbrauch und CO 2 -Emissionen s. Anhang C, eigeneAnnahmen)

3.1 Validierung und Limitierung 49chenen Wohnungen als Neubauten wieder erstellt (Realisierungsfaktor Ersatzneubaup enb = 1, s. Absch. 2.3.12). Das bedeutet, dass durch diese Diskrepanz eine leichteVerschiebung des Verhältnisses Neubau zu Altbau im Flächenbestand entsteht.Da die Wohnungsabbrüche weniger als 0.5 % des Bestandes ausmachen und primärBestandesgrössen wie z. B. Gesamtenergieverbrauch interessieren, kann diese Verschiebungvernachlässigt werden.In Abbildung 3.2 werden die Energiebezugsflächenbestände der Modellrechnungab 1990 bis 2000 mit Auswertungen der Volkszählung 2000 verglichen. Der Altbestandund die Neubauten dieser Zeitperiode sind getrennt aufgetragen und jeweilsnach Heiz- bzw. Warmwassersystemen differenziert. Die Umbaugewinne, d. h. diewachsenden Altbestände, und die Neubauten innerhalb der betrachteten Zeitperiodewerden gut wiedergegeben. Die flächenmässigen Anteile der Heiz- und Warmwassersystemzeigen ebenfalls eine gute Übereinstimmung. Diese gute Übereinstimmungist insofern zu relativieren, als gewisse Modellparameter so gewählt wurden, dasseben dieser Gebäudebestand 2000 möglichst gut reproduziert wird. Siehe hierzu dieErläuterungen zu den Realisierungsfaktoren der Heiz- und Warmwassersysteme inden Abschnitten 2.3.9 und 2.3.10.Endenergieverbrauch und CO2-EmissionenAbbildung 3.1e vergleicht den totalen Endenergieverbrauch für Heizung und Warmwasserder Simulationsrechnungen mit den Zahlen aus der Schweizerischen Gesamtenergiestatistik.In Abbildung 3.3 ist die Aufspaltung auf die einzelnen Energieträgeraufgetragen. Die Extraktion des Endenergieverbrauchs für Heizung und Warmwasseraus der Gesamtenergiestatistik und die durchgeführte Korrektur um Witterungseinflüssesind im Anhang C beschrieben.Die Simulation überschätzt den Energieverbrauch gemäss Gesamtenergiestatistikum rund 10 %. Dies ist primär auf eine deutliche Überschätzung des Holzenergieverbrauchszurückzuführen (Abb. 3.3d). Dafür gibt es verschiedene Gründe. Erstensdürfte die Gesamtenergiestatistik den Endenergieverbrauch von Holz der Haushalteunterschätzen. Der Endenergieverbrauch von Holz, welcher im Jahr 2004 rund22’630 TJ ausmacht, wird jenem Sektor zugeordnet, in dem die Feuerungsanlagesteht und nicht dem, der die Wärme konsumiert (Basler und Hofmann AG, 2005).So wird der Energieverbrauch von primär grösseren automatischen Feuerungen, welchez. B. in Schreinereien stehen, dem Industriesektor zugeordnet, anstelle der wärmenutzendenHaushalts- und Dienstleistungssektoren. Ein weiteres Indiz, dass dieEnergiestatistik den tatsächlichen Energieverbrauch von Holz der Haushalte unterschätzt,ist, dass die neuen Energieperspektiven des BFE für Holz ebenfalls einenEnergieverbrauch von 20 PJ/a für das Jahr 2000 angeben (Prognos, 2005).Zweitens unterscheidet das Modell nicht zwischen ständig bewohnten und nurzeitweise oder nicht bewohnten Wohnungen. Tatsächlich werden Zweit- oder Leerwohnungenweniger beheizt. Die Zweitwohnungen machen 1990 12 % und 2000 16 %des Gebäudebestandes aus. Die Holzheizungen sind zudem überproportional in dennicht ständig bewohnten Gebäuden vertreten (Tab. 3.1).Drittens sind die Annahmen zu den Jahreswirkungsgraden der Holzheizungeneher zu tief. Im Referenzszenario wird bei neuen Holzheizungen im Jahr 2000 voneinem Wirkungsgrad von ca. 55 % ausgegangen, dies in Übereinstimmung mit Ae-

50 Kapitel 3: Das ReferenzszenarioEFH150HeizsystemeWarmwassersystemeBestand Neubau Bestand Neubau3030150EBF [Mio. m 2 ]10050EBF [Mio. m 2 ]2010EBF [Mio. m 2 ]10050EBF [Mio. m 2 ]20100VZ1990 Sim2000 VZ20000Sim2000VZ20000VZ1990 Sim2000 VZ20000Sim2000 VZ2000kMFH7510751088EBF [Mio. m 2 ]5025EBF [Mio. m 2 ]64EBF [Mio. m 2 ]5025EBF [Mio. m 2 ]64220VZ1990 Sim2000 VZ20000Sim2000VZ20000VZ1990 Sim2000 VZ20000Sim2000 VZ2000gMFH15025150252020EBF [Mio. m 2 ]10050EBF [Mio. m 2 ]1510EBF [Mio. m 2 ]10050EBF [Mio. m 2 ]1510550VZ1990 Sim2000 VZ20000Sim2000VZ20000VZ1990 Sim2000 VZ20000Sim2000 VZ2000Heiz− und Warmwassersysteme:Öl Gas El Holz FW WP SolarAbbildung 3.2: Bestand an Energiebezugsflächen (EBF) 1990 und 2000 für Einfamilienhäuser(EFH), kleine (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) aufgefächert nachHeiz- bzw. Warmwassersystemen. Die Energiebezugsflächen sind getrennt für Gebäude mitBaujahr bis 1990 (Bestand) und für zwischen 1990 und 2000 erstellte Gebäude (Neubau)dargestellt. Die Simulationsergebnisse für das Jahr 2000 (Sim2000) werden mit den Beständender Volkszählungen 1990 (VZ1990) und 2000 (VZ2000) verglichen. Die wachsendenAltbestände sind auf Umbaugewinne zurückzuführen. Die Heiz- bzw. Warmwassersystemesind Öl, Gas, Elektrizität (El), Holz, Fernwärme (FW), Wärmepumpe (WP) und Solar(So).(Quelle: BFS (1990, 2000a), eigene Annahmen)

3.1 Validierung und Limitierung 51Tabelle 3.1: Anteile der Heizsysteme im Gebäudebestand 2000 gemäss Volkszählung fürdauernd bewohnte, zeitweise bewohnte und nicht bewohnte Wohnungen.(Quelle: BFS (2000a), eigene Annahmen)Belegung Heizsystem. . . Heizöl Holz Wärme- Elektri- Gas Fern- Sonnen- Anderebewohnt pumpen zität wärme kollektordauernd 61.5 % 7.4 % 3.9 % 6.4 % 18.0 % 2.4 % 0.1 % 0.3 %zeitweise 56.7 % 11.6 % 2.0 % 14.7 % 11.8 % 1.5 % 0.1 % 1.6 %nicht 59.4 % 12.0 % 2.0 % 8.6 % 14.7 % 2.2 % 0.1 % 1.0 %a) Öl b) Gas160EV [PJ/a]1208040BFSREF 1990REF 200001990 1995 2000 2005EV [PJ/a]4020BFSREF 1990REF 200001990 1995 2000 2005c) Elektrizität d) HolzEV [PJ/a]25201510BFS5REF 1990REF 200001990 1995 2000 2005EV [PJ/a]25201510BFS5REF 1990REF 200001990 1995 2000 2005e) Fernwärme f) Solar60.6BFSREF 1990REF 2000EV [PJ/a]42BFSREF 1990REF 200001990 1995 2000 2005EV [PJ/a]0.40.201990 1995 2000 2005Abbildung 3.3: Endenergieverbrauch (EV) nach Energieträger für Heizung und Warmwasserfür die Validierungsrechnungen von 1990 – 2005. Eine Simulation wurde mit derAnfangsbedingung 1990 für die Periode 1990 – 2000 (REF 1990), eine weitere mit der Anfangsbedingung2000 für die Periode 2000 – 2005 (REF 2000) durchgeführt. Die Modellergebnissesind jeweils statistischen Erhebungen (BFS) gegenübergestellt.(Quelle: BFE (2005); Eicher+Pauli AG (2005), s. auch Anhang C, eigene Annahmen)

52 Kapitel 3: Das Referenzszenariobischer et al. (2002). Für die neuen Energieperspektiven des BFE rechnen Prognos(2005) im Bestand bereits mit einem mittleren Wirkungsgrad von fast 68 %.Bei den weiteren Energieträgern ausser Solar ist die Übereinstimmung von Modellergebnissenund Statistik gut. Die Unterschätzung des solaren Energieverbrauchsdürfte daher rühren, dass die solare Heizung oft nicht das primäre Heizsystem ist,sondern unterstützend Verwendung findet. Bei der Zuweisung der Heizsysteme beimAnfangszustand aus den Daten der Volkszählungen wurde jedoch nur der primäreEnergieträger verwendet (s. Box 2.1). Der Anteil der solaren Heizung wird demzufolgeschon bei den Flächenanteilen unterschätzt. Anzumerken ist, dass der Beitrag dersolaren Energie bei den neuen Energieperspektiven des BFE im Jahre 2000 ebenfallsbei rund 0.2 PJ/a angegeben wird (Prognos, 2005).Da die Überschätzung des Energieverbrauchs primär dem CO 2 -neutralen EnergieträgerHolz zuzuschreiben ist, werden die CO 2 -Emissionen gut wiedergegeben(Abb. 3.1f).3.1.2 Genauigkeit und LimitierungZusammen mit den hier verwendeten Modellparametern vermag das BWS-Simulations-Modelldie Entwicklung seit 1990 gut zu beschreiben. Die Bestandesgrössenwie Wohnungsbestand, Gesamtenergieverbrauch und totale CO 2 -Emissionen werdengut wiedergegeben. Die Abweichungen zur Gesamtenergiestatistik im Gesamtenergieverbrauchund speziell beim Energieverbrauch von Holz sind neben effektivenmodellseitigen Überschätzungen auf eine Unterschätzung des Energieverbrauchs derEnergiestatistik zurückzuführen. Der gewählte Modellansatz scheint also geeignetdie Entwicklung der letzten 15 Jahre nachzubilden. Unter der Annahme, dass sichdie Mechanismen bis 2050 nicht grundlegend ändern, sind Simulationen für diesenZeitraum möglich. Die Ergebnisse hängen natürlich stark von den Annahmen zu denModellparametern ab. Werden zudem primär Abweichungen zum Referenzfall diskutiertund weniger effektive Zukunftsprognosen, ist die Genauigkeit des vorliegendenAnsatzes durchaus genügend, um langfristige Szenarien zu rechnen.Abschliessend noch ein paar Worte zur Limitierung des vorgestellten Modellansatzes.Die in den Abbildungen in diesem Kapitel gewählte jährliche Darstellungder Ergebnisse suggeriert eine Genauigkeit, welche so eigentlich nicht gegeben ist.Die Genauigkeit der Simulationsergebnisse kann nie höher sein als jene des Anfangszustandes.Dieser liegt zwar auch auf jährlicher Basis vor, wurde jedoch künstlicherstellt. In der Datengrundlage werden jeweils grössere Baujahresklassen verwendet(s. Absch. 2.2). Eigentlich müssten auch die Ergebnisse in Fünf- oder Zehnjahresblöckendargestellt werden. Zwecks besserer Übersichtlichkeit werden die Ergebnissehier und in den folgenden Kapiteln oft als jährlich aufgelöste Entwicklungen dargestellt.Neben der Limitierung durch den Anfangszustand sind gewisse Eigenheitendes Modells bei der Interpretation der Ergebnisse stets im Auge zu behalten.Insbesondere gibt es den konstanten Sanierungszyklus in der Realität nicht. Derkonstante Sanierungszyklus führt zu Artefakten, welche in Realität durch flexiblereSanierungszeitpunkte ausgeglichen werden. Weitere Anmerkungen zur Limitierungund zu Artefakten werden an den Stellen diskutiert, wo Probleme mit dem Modellansatzauftauchen.

3.2 Referenzszenario 2000 – 2050 533.2 Referenzszenario 2000 – 2050Das Referenzszenario bezeichnet die Simulation ausgehend vom Gebäudebestand2000 bis zum Jahr 2050 mit den im Abschnitt 2.3 beschriebenen Modellparametern.Die Ergebnisse sind weniger als Prognose zu verstehen, sondern dienen vielmehr alsVergleichsbasis um Unterschiede zu Alternativszenarien zu diskutieren (s. Kap. 4).Abbildung 3.4 zeigt die Entwicklung des Energiebezugsflächenbestandes aufgefächertnach Gebäudetyp, Sanierungsstand, Heizsystem und Warmwassersystem. DerEnergiebezugsflächenbestand zeigt ab 2020 eine Stabilisierung (Abb. 3.5a). Die Zunahmeder durchschnittlichen Flächen pro Wohnung vermag den ab 2020 sinkendenWohnungsbestand zu kompensieren (Abb. 3.5b). Im Gegensatz zum Referenzszenariogehen Wüest & Partner (2004) von einer fast linearen Zunahme aus, welche auchbei den Pro-Kopf-Flächen auszumachen ist (Abb. 3.5c). In den früheren Studiengehen Wüest & Partner (1994) ebenfalls noch von einer Sättigung aus.Die jährlichen Änderungen wie Neubau, Abbruch, Teil- und Vollsanierungen sindvon denselben Grössenordnungen wie in vergleichbaren Studien (Abb. 3.6). Spitzenin der Bautätigkeit sind eine Folge der Diskretisierung des Anfangszustandes unddes konstanten Sanierungszyklus und demzufolge ein Artefakt des Modellansatzes.In Realität würden solche Spitzen durch Preisanpassungen in der Bauwirtschaftausgeglichen, d. h. die Sanierungszyklen sind nicht so starr wir im Modell vorgegeben.Die vielen Abbrüche zu Beginn der Simulationsperiode ist auf die Zuweisunga) EBF nach Gebäudetyp b) EBF nach Sanierungsstand600600EBF [Mio. m 2 ]500400300200EFH100kMFHgMFH02000 2010 2020 2030 2040 2050EBF [Mio. m 2 ]500400300200100Bestand nicht saniertBestand teilsaniertBestand vollsaniertNeubau nicht saniertNeubau teilsaniertNeubau vollsaniert02000 2010 2020 2030 2040 2050c) EBF nach Heizsystemen d) EBF nach Warmwassersystemen600600500500EBF [Mio. m 2 ]400300200EBF [Mio. m 2 ]40030020010010002000 2010 2020 2030 2040 205002000 2010 2020 2030 2040 2050Heiz− und Warmwassersysteme:Öl Gas Elektrizität Holz Fernwärme Wärmepumpe SolarAbbildung 3.4: Energiebezugsflächenbestand (EBF) von 2000 – 2050 für das Referenzszenario(a) nach den Gebäudetypen Einfamilienhäuser (EFH), kleine Mehrfamilienhäuser(kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH), (b) für den Bestand und die Neubautennach Sanierungsstand, (c) nach Heizsystemen und (d) nach Warmwassersystemen.(Quelle: eigene Annahmen)

54 Kapitel 3: Das Referenzszenarioa) Energiebezugsflächenbestand b) Wohnungsbestand6005[Mio. m 2 ]500400300200REFW&P 94100W&P 04: GrundW&P 04: Hoch01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050[Mio. Wohnungen]4321REFBFS01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050c) Energiebezugsfläche pro Person8060[m 2 /Person]4020REFW&P 94W&P 0401990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 3.5: Entwicklung (a) des Energiebezugsflächenbestandes, (b) des Wohnungsbestandesund (c) der mittleren Energiebezugsfläche pro Person für das Referenzszenario(REF), statistischen Erhebungen (BFS) und Ergebnissen vergleichbarer Studien (W&P 94:Wüest & Partner (1994); W&P 04: Wüest & Partner (2004), Szenarien ‚Grund‘ u. ‚Hoch‘).(Quelle: Wüest & Partner (1994, 2004); BFS (2005b), eigene Annahmen)a) Neubau b) AbbruchEBF [Mio. m 2 /a]8642REFW&P 94BFE EP 96Erdgas: Ref01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050c) Teilsanierung d) VollsanierungEBF [Mio. m 2 /a]1.51.00.5REFW&P 94Erdgas: Ref01990 2000 2010 2020 2030 2040 205088EBF [Mio. m 2 /a]642REFW&P 94Erdgas: Ref01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050EBF [Mio. m 2 /a]642REFW&P 94BFE EP 05Erdgas: Ref01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 3.6: Änderung der Energiebezugsflächen (EBF) durch (a) Neubau, (b) Abbruch,(c) Teilsanierung und (d) Vollsanierungen für das Referenzszenario (REF) als 5-Jahres-Mittel und Ergebnisse vergleichbarer Studien (W&P 94: Wüest & Partner (1994);Erdgas: Ref: Aebischer et al. (2002), BFE EP 05: Prognos (2005)). BFE EP 05 in (d)bedeutet die energetisch erneuerte Fläche.(Quelle: Wüest & Partner (1994); Aebischer et al. (2002); Prognos (2005), eigene Annahmen)

3.3 Sensitivitäten der Modellparameter 55a) Endenergieverbrauch (EV) total b) CO 2−Emissionen total[PJ/a]240200160REF120BFS80BFE EP 05: IaBFE EP 05: Ib40BFE EP 96: IIbErdgas: Ref01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050240[Mt CO 2/a]1412108REF6BFSBFE EP 05: Ia4BFE EP 05: Ib2BFE EP 96: IIbErdgas: Ref01990 2000 2010 2020 2030 2040 2050c) EV nach Energieträger d) EV für Heizung und Warmwassser240EV [PJ/a]20016012080EV [PJ/a]200160120804002000 2010 2020 2030 2040 205040HeizungWarmwasser02000 2010 2020 2030 2040 2050Energieträger:Öl Gas Elektrizität Holz Fernwärme SolarAbbildung 3.7: Entwicklung (a) des totalen Endenergieverbrauchs, (b) der CO 2 -Emissionen, (c) des Endenergieverbrauchs nach Energieträger und (d) des Endenergieverbrauchsfür Heizung und Warmwasser für das Referenzszenario (REF), statistischenErhebungen (BFS) und Ergebnissen vergleichbarer Studien (BFE EP 05: Prognos (2005),Szenarien ‚Ia‘ u. ‚Ib‘; BFE EP 96: Prognos/Intep (1996), Szenario ‚IIb‘; Erdgas: Ref: Aebischeret al. (2002)).(Quelle: Prognos/Intep (1996); Aebischer et al. (2002); Prognos (2005), zu Endenergieverbrauchund CO 2 -Emissionen gemäss BFS s. Anhang C, eigene Annahmen)der Sanierungsstände und Sanierungsjahre im Anfangszustand zurückzuführen (vgl.Absch. 3.1). Die Sanierungstätigkeit im Referenzszenario ist verglichen mit anderenStudien im oberen Bereich.Der Energieverbrauch und die CO 2 -Emissionen sinken im Referenzszenario etwasweniger stark als bei vergleichbaren Studien (Abb. 3.7a u. b). Beim Energieverbrauchnach Energieträgern ist im Referenzszenario vor allem eine Zunahme des Erdgasanteilsauf Kosten von Erdöl festzustellen. Der Holzanteil sinkt ebenfalls (Abb. 3.7c).Der relative Anteil von Warmwasser vergrössert sich leicht bis 2050 (Abb. 3.7d).3.3 Sensitivitäten der Modellparameter im Referenzszenario2000 – 2050Um den Einfluss der Modellparameter auf den Energieverbrauch und die CO 2 -Emissionen abzuschätzen, wurden Sensitivitätsrechnungen durchgeführt. Als Basisdient das Referenzszenario von 2000 bis 2050. Für die Sensitivitätsrechnungen wurdenjeweils ein Modellparameter verändert und die daraus resultierenden relativenAbweichungen im Energieverbrauch und in den CO 2 -Emissionen des Jahres 2050bestimmt.

56 Kapitel 3: Das ReferenzszenarioTabelle 3.2 zeigt die Auswirkungen der wichtigsten Modellparameter, wenn dieseum jeweils 10 % erniedrigt bzw. erhöht werden. Die grössten Auswirkungen haben jeneParameter, welche direkt die Energiebezugsflächennachfrage bestimmten (BEV ,W IQ, EBF W ) und jene, welche direkt in die Berechnung des Heizenergieverbrauchseinfliessen (W B, η hs ). Da der Anteil des Warmwassers am Gesamtenergieverbrauchrelativ gering ist, ist auch der Einfluss der Parameter W W V , ∆T und η ws gering.Die Bedeutung dieser Parameter steigt jedoch, wenn durch bessere Energiestandardsder Heizenergiebedarf reduziert wird.Die verschiedenen Realisierungsfaktoren (p san , p ab , p enb , p ug ) und die Sanierungszykluslänget sz bestimmen die relative Zusammensetzung des Energiebezugsflächenbestandes,ohne dessen Gesamtgrössse direkt zu beeinflussen. Deshalb ist deren Einflussrelativ gering. Die Vorzeichen der Auswirkungen von t sz und p san mögen aufden ersten Blick nicht einleuchten. Ein Verkürzung des Sanierungszyklus vermindertden Altbestand, folglich wird der Abbruch reduziert. Da abgebrochene Gebäude alsNeubauten mit niedrigem Wärmebedarf wiedererstellt werden und bei Sanierungender Wärmebedarf im Referenzszenario unabhängig vom Sanierungszeitpunkt umeinen festen, kleinen Prozentsatz reduziert wird, erhöht sich der Energieverbrauchbei einer Verkürzung des Sanierungszyklus. Konträres gilt bei einer Verlängerung.Bei einer Verringerung des Realisierungsfaktors Sanierung p san werden weniger Ge-Tabelle 3.2: Sensitivitäten der wichtigsten Modellparameter. Ausgehend vom Referenzszenariowurden die Werte eines Parameters über den Zeiraum 2000 – 2050 um 10 % erniedrigtbzw. erhöht und die relativen Abweichungen des Endenergieverbrauchs und derCO 2 -Emissionen im Jahre 2050 gegenüber dem Referenzszenario bestimmt. Die grösstenAbweichungen sind hervorgehoben.(Quelle: eigene Annahmen)Modellparameter Relative Abweichungen 2050bezogen auf: Energieverbrauch CO 2 -Emissionenbei Paramtervariation: −10 % +10 % −10 % +10 %Bevölkerung BEV -8.6 % 7.6 % -8.4 % 7.4 %Wohnungsinhaberquote W IQ -7.1 % 6.1 % -7.3 % 6.2 %Anteil Zusatzwohnungen p WO+ -1.2 % 1.0 % -1.2 % 1.0 %Energiebezugsfläche pro Wohnung EBF W -7.1 % 6.1 % -7.3 % 6.2 %Sanierungszykluslänge a t sz 0.8 % -3.7 % 1.0 % -4.0 %Realisierungsfaktor Sanierung p san -1.1 % 1.1 % -1.3 % 1.3 %Realisierungsfaktor Abbruch p ab 0.3 % -0.3 % 0.4 % -0.3 %Realisierungsfaktor Ersatzneubau p enb 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 %Realisierungsfaktor Umbaugewinn p ug -0.5 % 0.5 % -0.5 % 0.5 %spezifischer Wärmebedarf W B -8.5 % 8.5 % -8.8 % 8.8 %Wirkungsgrad Heizsystem η hs 9.5 % -7.8 % 9.8 % -8.0 %Personen pro Haushalt P 0.0 % 0.0 % 0.0 % 0.0 %spezifischer Warmwasserverbrauch W W V -1.5 % 1.5 % -1.2 % 1.2 %Temperaturerhöhung ∆T -1.5 % 1.5 % -1.2 % 1.2 %Wirkungsgrad Warmwassersystem η ws 1.6 % -1.3 % 1.3 % -1.1 %a wurde um ±3 a variiert (entspricht ±12 %)

3.3 Sensitivitäten der Modellparameter 57bäude saniert und folglich gibt es weniger Umbaugewinn. Da jedoch die steigendeNachfrage gedeckt werden muss, werden Anstelle des Umbaugewinns bessere Neubautenerstellt. Folglich sinkt der Energieverbrauch. Diese Wirkungen sind starkAbhängig von den Annahmen im Referenzszenario. Werden auch bei Sanierungengrössere Wärmebedarfsreduktionen realisiert, ändern sich die Auswirkungen, wie dieAnalysen im Abschnitt 4.2 zeigen.Die hier betrachteten Sensitivitäten zeigen die Auswirkungen der Modellarchitekturim Zusammenspiel mit den Parameterwerten des Referenzszenarios. Die Schwankungsbreiteder verschiedenen Parameter ist natürlich unterschiedlich. Für einigesind die hier betrachteten 10 % gross, für andere wiederum klein. Um abzuschätzen,in welchen Bereichen sich die zukünftige Entwicklung von Energieverbrauchund CO 2 -Emissionen bewegen können, sind weitere Analysen nötig. Im Kapitel 4werden solche vorgenommen.

Kapitel 4Einsparpotenziale imWohngebäudepark der SchweizDie Betrachtungen zum Referenzszenario in Kapitel 3 haben gezeigt, dass ohnegezielte Massnahmen keine nennenswerten Energieverbrauchs- und CO 2 -Emissionsreduktionenbis 2050 erwartet werden können. In diesem Kapitel werden Szenarienbetrachtet, in denen ebensolche Massnahmen ergriffen werden. Zudem werden Auswirkungenvon veränderten Rahmenbedingungen untersucht. Dabei werden die Einsparpotenzialeanhand den in Abschnitt 1.4.2 definierten Zielen, dem 2000-Watt-Zielund dem 2 ◦ C-Ziel, beurteilt.Gebäude werden regelmässig saniert. Ob und wann ein Gebäude einer Sanierungunterzogen wird, ist von verschiedenen Faktoren abhängig, welche nicht oder seltenvon Energieverbrauchsüberlegungen bestimmt werden. Fällt ein Entscheid zur Sanierung,stellt sich die Frage, ob zusätzliche Investitionen zum Zwecke von Energieverbrauchseinsparungengetätigt werden sollen. Auch bei Neubauten können zusätzlichzur vorgesehenen Bauweise Energiesparinvestitionen erfolgen. In Abschnitt 4.1werden Einsparpotenziale solcher zusätzlicher Investitionen betrachtet. Zudem wirddas Potenzial stärkerer Effizienzsteigerungen bei Heiz- und Warmwassersystemendiskutiert.Eine Intensivierung der Bautätigkeit im Sinne von vorzeitigen oder häufigerenSanierungen kann zu einer Reduktion des Energiebedarfs führen, da bessere Energiestandardsfrüher und öfters realisiert werden. Ebenfalls kann eine Erhöhung desErsatzneubaus auf Kosten von Sanierungen den Energiebedarf senken, da für Neubauteneinfacher bessere Energiestandards realisiert werden können als bei Sanierungen.Solche Effekte werden in Abschnitt 4.2 untersucht.Bis anhin wird immer von der gleichen Nachfrage nach Energiebezugsfläche ausgegangen.Entwickelt sich zum Beispiel die Bevölkerung anders oder werden künftiggrössere Wohnungen nachgefragt, verändern sich die Flächennachfrage und damitder Energieverbrauch bzw. die CO 2 -Emissionen. Entsprechendes gilt für die Warmwassernachfrageund deren Auswirkung auf den Energieverbrauch. In Abschnitt 4.3werden die Folgen solcher alternativer Nachfrageentwicklungen untersucht und diskutiert.Abschnitt 4.4 fasst die wichtigsten Ergebnisse nochmals zusammen und es werdenSchlussfolgerungen gezogen.59

60 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudepark4.1 Energiesparende Zusatzinvestitionen4.1.1 Bessere Energiestandards und emissionsärmere HeizundWarmwassersystemeBei Gebäuden, welche zur Sanierung anstehen oder neu gebaut werden, könnenüber den Referenzfall hinausgehende Energiesparinvestitionen getätigt werden. Dieseführen zu einem verringerten spezifischen Wärmebedarf und zu einem vermehrtenEinbau von energieeffizienteren bzw. emissionsärmeren Heiz- und Warmwassersystemen.Ob und wann ein Gebäude einer Sanierung unterzogen wird, ist durch dieModellparameter Sanierungszykluslänge und Realisierungsfaktor Sanierung vorgegebenund gleich wie im Referenzszenario. Analoges gilt für den Neubau, welcheraufgrund der Energiebezugsflächennachfrage bestimmt ist.Verbesserungen des spezifischen Wärmebedarfs werden durch alternative Energiestandardsberücksichtigt. Bei einem Neubau bzw. einer Vollsanierung kann für einGebäude einer der alternativen Energiestandards A bis F gewählt werden. Die Definitiondes Wärmebedarfs für die Energiestandards A bis F sind der Abbildung 4.1zu entnehmen.Weitere Energie- und vor allem Emissionseinsparungen lassen sich durch vermehrtenEinbau emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme erreichen. Es werdenzwei alternative Annahmen für den Einbau von Heiz- und Warmwassersystemenmit einem jeweils höheren Anteil weniger CO 2 -intensiven Systemen getroffen(Abb. 4.2 u. 4.3). Diese alternativen Einbauanteile gelten wie im Referenzfall fürNeubauten sowie Teil- und Vollsanierungen und sind, abgesehen von den Heizsyste-500Wärmebedarf [MJ/(m 2 a)]400300200100RF (120%)R = E (100%)D (80%)C (60%)B (40%)A (20%)01950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Bau− bzw. SanierungsjahrAbbildung 4.1: Entwicklung des spezifischen Wärmebedarfs für neue Einfamilienhäuserim Referenzfall (R) und für die alternativen Energiestandards A bis F in Abhängigkeit desBaujahres. Die Wärmebedarfsentwicklungen der Standards A bis F sind als feste prozentualeAnteile des Referenzwärmebedarfs R definiert. Die Standards A bis F können auchbei Vollsanierungen gewählt werden, wobei die Jahreszahlen die Sanierungsjahre bedeuten.Die Standards E und F sind nur für Sanierungen sinnvoll, da deren Wärmebedarf nichtkleiner als derjenige von Neubauten, sehr wohl aber tiefer als jener der Referenzsanierungist. Die Energiestandards A bis F für kleine und grosse Mehrfamilienhäuser werden analogdefiniert.

4.1 Energiesparende Zusatzinvestitionen 61a) Neubau: Marktanteile der HeizsystemeEFH100Referenz (R) Forciert 1 Forciert 2Marktanteile [%]kMFHMarktanteile [%]gMFH8060402010080604020100Marktanteile [%]8060402002000 2010 2020 2030 2040 20502000 2010 2020 2030 2040 2050 2000 2010 2020 2030 2040 2050Öl Gas El Holz FW WP Sob) Sanierung: Substitutionsmatrizen für HeizsystemeEFHReferenz (R) Forciert 1 Forciert 2neues Heizsystemneues Heizsystemneues HeizsystemÖl Gas El Holz FW WP So Öl Gas El Holz FW WP So Öl Gas El Holz FW WP Soaltes HeizsystemÖlGasElHolz80927236 3451 207425 5028 603945 326268 21kMFHaltes HeizsystemÖlGasElHolz67 238722 5327 5443 277030 4030 6022 2743 2221 5371gMFHaltes HeizsystemÖlGasElHolz73 2621 7526 28 4434 31 3246 326840 3040 5025 26 2142 2626 4867Abbildung 4.2: Forcierte Installation emissionsarmer Heizsysteme. (a) Für Neubautensind die Marktanteile der Heizsysteme im Referenzfall R und für die beiden Alternativen‚Forciert 1‘ und ‚Forciert 2‘ für die drei Gebäudetypen Einfamilienhäuser (EFH), kleineMehrfamilienhäuser (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) gegeben. (b) Für dieSanierungen sind die Substitutionsmatrizen für die Ersetzung von alten durch neue Heizsystemefür dieselben Fälle wie bei (a) dargestellt. Die Flächen der Kreise sind proportionalzu den jeweiligen Matrixelementen. Werte ab 20 % sind angegeben. Die Zeilensumme ergibt100 %. Die Heizsysteme Fernwärme (FW), Wärmepumpe (WP) und Solar (So) werdenimmer durch gleiche Systeme ersetzt und sind nicht dargestellt. Die weiteren Heizsystemesind Öl, Gas, Elektrizität (El) und Holz.

62 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudeparka) Neubau: Einbaumatrizen für WarmwassersystemeEFHReferenz (R) Forciert 1 Forciert 2WarmwassersystemWarmwassersystemWarmwassersystemÖl Gas El Holz FW WP So Öl Gas El Holz FW WP So Öl Gas El Holz FW WP SoÖl55 4250 3830 65Gas827860 40HeizsystemElHolzFW8953 3037 5680 2045 4065 2050 5045 5565 35WP67 2835 45 2045 50So63100100kMFHÖl64 3460 3240 55Gas817960 40HeizsystemElHolzFW9050 3926 638450 367545 5550 5075 25WP56 3534 5050 45So56100100gMFHÖl73 2274 2255 40Gas868765 35HeizsystemElHolzFW8436 44768855 328555 4555 4585WP41 4828 6060 35So62100100b) Sanierung: Einbaumatrizen für WarmwassersystemeEFHReferenz (R) Forciert 1 Forciert 2WarmwassersystemWarmwassersystemWarmwassersystemÖl Gas El Holz FW WP So Öl Gas El Holz FW WP So Öl Gas El Holz FW WP SoÖl64 3359 2940 55Gas75 207250 50HeizsystemElHolzFW9569 268180 2041 35 249045 5535 5590WP72 2441 35 2435 55So56100100kMFHÖl73 217355 45Gas73 207355 45HeizsystemElHolzFW8962 33738440 40 208455 4540 5084WP58 3335 45 2045 50So100100100gMFHÖl919065 35Gas839065 35HeizsystemElHolzFW9260 28818839 458855 4545 4588WP708484So100100100Abbildung 4.3: Forcierte Installation emissionsarmer Warmwassersysteme. (a) Für Neubautensind die Einbaumatrizen für die neuen Warmwassersysteme in Abhängigkeit desHeizsystems im Referenzfall R und für die beiden Alternativen ‚Forciert 1‘ und ‚Forciert 2‘für die drei Gebäudetypen Einfamilienhäuser (EFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH)und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) gegeben. Die Flächen der Kreise sind proportionalzu den jeweiligen Matrixelementen. Werte ab 20 % sind angegeben. Die Zeilensumme ergibt100 %. (b) Für die Sanierungen sind die Einbaumatrizen analog wie bei (a) dargestellt. DieHeiz- bzw. Warmwassersysteme sind Öl, Gas, Elektrizität (El), Holz, Fernwärme (FW),Wärmepumpe (WP) und Solar (So).

4.1 Energiesparende Zusatzinvestitionen 63men für Neubauten, zeitlich konstant. Sie zeichnen sich im Wesentlichen durch eineVerringerung des Anteils von Öl zugunsten erneuerbarer Systeme aus. Zusätzlichwird bei der Annahme ‚Forciert 2‘ von einer Verkleinerung des Gasanteils zugunstender erneuerbaren Energien ausgegangen. Der Gebrauch von Elektrizität wird inbeiden Fällen vermindert.Mit diesen Annahmen zu den realisierten Energiestandards und installiertenHeiz- und Warmwassersystemen werden verschiedene Szenarien gebildet. Für einSzenario werden je ein Energiestandard für Neubauten und für vollsanierte Gebäudesowie eine der drei Annahmen für den Einbau der Heiz- bzw. Warmwassersystemengewählt. Diese Annahmen gelten dabei erst ab dem Jahre 2006, bis dahin werdendie Parameterwerte des Referenzszenarios verwendet. Die anderen Parameter bleibengegenüber dem Referenzszenario unverändert. Box 4.1 zeigt alle in der folgendenDiskussion verwendeten Szenarien mit ihren Bezeichnungen.Das 2000-Watt-Ziel ist nur schwer zu erreichenAbbildung 4.4 zeigt den Endenergieverbrauch von 2000 bis 2050 verschiedener Szenarien.Um das in Abschnitt 1.4.2 definierte 2000-Watt-Ziel bis 2050 zu erreichenist das Szenario AA1 nötig, d. h. alle Neubauten und vollsanierten Gebäude müssennach dem Energiestandard A realisiert werden. Der Standard A ist vergleichbarmit dem MINERGIE-P 1 Standard und dem Standard für 2000-Watt kompatibleGebäude des SIA Effizienzpfades (Preisig und Pfäffli, 2004). Obwohl solche Bautenim Neubau und sogar bei Sanierungen realisiert wurden, ist es wohl unrealistisch,für alle Neubauten und Vollsanierungen im Durchschnitt einen solchen Standard zuerreichen. Das 2000-Watt-Ziel kann demnach bis 2050 auf diesem Weg realistischerweisenoch nicht erreicht werden.Als durchaus realistisch darf das Szenario DF1 betrachtet werden. Die hier realisiertenEnergiestandards D für Neubauten und F für vollsanierte Gebäude entsprechenin etwa dem jeweilige MINERGIE Standard. Der Energieverbrauch reduziertsich jedoch nur um knapp 40 % gegenüber dem Jahre 2000. Wird dieses Szenariomit Szenario AF1, welches sich im Energiestandard für die Neubauten unterscheidet,verglichen, wird der geringe Einfluss der Neubauten ersichtlich. Die Sanierungenspielen hingegen eine viel entscheidendere Rolle, wie aus dem Vergleich der bezüglichEnergiestandards für Vollsanierungen differenzierenden Szenarien AF1 und AC1 zusehen ist.Der forcierte Einsatz emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme führt ebenfallszu einer kleinen Verringerung des Endenergieverbrauchs, da diese Systeme aucheffizienter sind. Primäre Ursache ist der vermehrte Einsatz von Wärmepumpen. Dieswird z. B. aus dem Vergleich der Szenarien REF und RR1 sowie AC1 und AC2ersichtlich. Viel grösseren Einfluss hat dies natürlich auf die CO 2 -Emissionen. Dieswird aus Abbildung 4.5 deutlich, in welcher die CO 2 -Emissionen und die Endenergieverbräucheim Jahre 2050 für die verschiedenen Szenarien gegenübergestellt werden.1 MINERGIE-P als auch MINERGIE werden, wie in Absch. 2.3.14 bereits erwähnt, nur auf denWärmebedarf bezogen verwendet.

64 Kapitel 4: Einsparpotenziale im WohngebäudeparkBox 4.1: Szenarien in Abschnitt 4.1Als Szenario wird die Gesamtheit der Parameterwerte verstanden, welche für eineSimulation verwendet wird. Das Referenzszenario (REF) wird durch die inAbsch. 2.3 aufgeführten Parameterwerte charakterisiert.Alternative Szenarien unterscheiden sich in einem oder mehreren Parameterwertenvon jenen des Szenarios REF. Im Folgenden sind alle Bezeichnungen der imAbsch. 4.1 verwendeten Szenarien aufgeführt. Es werden jeweils die vom SzenarioREF abweichenden Parameter erwähnt (Erläuterungen dazu siehe im Text). Alleanderen Parameter sind identisch mit den im Absch. 2.3 aufgeführten Werten desSzenarios REF.Für alle Szenarien gelten bis 2005 die Parameterwerte des Szenarios REF, erstab 2006 gelten die unten aufgeführten Abweichungen. Die Szenarien unterscheidensich im Energiestandard (ES) für Neubauten, dem ES für Vollsanierungen undeiner Annahmen zur Installation bzw. Substitution der Heiz- und Warmwassersysteme(H&W) gemäss den Abb. 4.2 und 4.3. Die Definitionen der EnergiestandardsA – F sind der Abb. 4.1 zu entnehmen. Zusätzlich wird Z als Nullenergiestandardverwendet. Die Buchstaben bzw. Ziffern der Bezeichnungen bedeuten in der Reihenfolgeden ES für Neubauten, den ES für Vollsanierungen, die Annahmen zurInstallation/Substitution der H&W und z. T. zusätzlich ‚Ef‘ für forcierte Effizienzsteigerungenvon H&W.Bezeichnung BeschriebEnergiestandard Heiz- u. Warm- Effizienz-Neubau Sanierung wassersysteme steigerungREF R R RRR1 R R 1DF1 D F 1DF2 D F 2AF1 A F 1AC1 A C 1AC2 A C 2AA1 A A 1AA2 A A 2ZZ1 Z Z 1ZZ2 Z Z 2RRrEf R R R JaDF1Ef D F 1 JaAC2Ef A C 2 JaAls maximal realisierbare Energieeinsparung ist jene des Szenarios ZZ2 zu betrachten.Hier werden sämtliche Neubauten und vollsanierten Gebäude mit einemNullenergiestandard realisiert. Die langfristige Limitierung bildet jedoch der Energieverbrauchfür die Warmwasseraufbereitung, welcher auch dann noch anfällt, wennsämtliche Gebäude saniert wären und keine Energie für Heizzwecke mehr benötigenwürden. Die Warmwasseraufbereitung steigt in der Bedeutung, je besser die Gebäu-

4.1 Energiesparende Zusatzinvestitionen 65Energieverbrauch [PJ/a]25020015010050REFRR1DF1AF1AC1AC2AA1ZZ2Warmwasser02000 2010 2020 2030 2040 20502000−Watt−Ziel20001.00.80.60.40.22050 0Energieverbrauch [kW/Person]Abbildung 4.4: Entwicklung des Endenergieverbrauchs für Heizung und Warmwasser imWohngebäudesektor der Schweiz von 2000 – 2050 (links) und Pro-Kopf-Verbrauch in denJahren 2000 und 2050 (rechts) für verschiedene Szenarien mit verbesserten Energiestandardsund forciertem Einbau emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme. Die Bezeichnungender Szenarien sind der Box 4.1 zu entnehmen. Das 2000-Watt-Ziel für 2050 istmit Pfeilen markiert. In der linken Grafik ist zusätzlich der separate Endenergieverbrauchfür die Warmwasseraufbereitung im Referenzszenario dargestellt.a)Energieverbrauch [PJ/a]25020015010050HeizölErdgasElektrizitätHolzFernwärmeSonne2000−Watt−Zielb)CO 2−Emissionen [Mt CO 2/a]0141210864202000 REF RRrEf RR1 DF1 DF1Ef DF2 AF1 AC1 AC2 AC2Ef AA1 AA2 ZZ1 ZZ22°C−Ziel2000 REF RRrEf RR1 DF1 DF1Ef DF2 AF1 AC1 AC2 AC2Ef AA1 AA2 ZZ1 ZZ2Abbildung 4.5: (a) Endenergieverbrauch nach Energieträger und (b) CO 2 -Emissionen imJahre 2050 für Heizung und Warmwasser im Wohngebäudesektor der Schweiz für verschiedeneSzenarien mit verbesserten Energiestandards und forciertem Einbau emissionsärmererHeiz- und Warmwassersysteme sowie forcierter Effizienzsteigerungen der Heiz- und Warmwassersysteme.Die Bezeichnungen der Szenarien sind der Box 4.1 zu entnehmen. Linksaussen sind die Werte für 2000 aufgeführt. Die Zielwerte für 2050 sind gekennzeichnet.

66 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudeparkde gebaut werden, d. h. je tiefer der Energiebedarf für Heizung zu liegen kommt. ImSzenario AC1 beispielsweise beträgt der Anteil des Warmwasserenergieverbrauchsim Jahre 2050 schon 25 % verglichen mit 15 % im Referenzszenario. Die Verbesserungder durchschnittlichen Nutzungsgrade aufgrund der verschiedenen Annahmenzum Einbauanteil der Heiz- und Warmwassersysteme führt zu einer Verringerungdes Endenergieverbrauchs für Warmwasser im Jahre 2050 von 8 % bzw. 20 % fürdie Annahmen ‚Forciert 1‘ bzw. ‚Forciert 2‘ gegenüber der Referenz. Die Sensitivitätdes Energiebedarfs für die Warmwasseraufbereitung aufgrund unterschiedlicherNachfrageentwicklungen und daraus resultierender Einsparpotenziale werden späterin Abschnitt 4.3.2 diskutiert.Das 2 ◦ C-ZielAbbildung 4.6 zeigt die CO 2 -Emissionen von 2000 bis 2050 verschiedener Szenarienund die Reduktion gegenüber den Emissionen von 1990. Das in Abschnitt 1.4.2definierte 2 ◦ C-Ziel wird mit dem Szenario AC2 erreicht, Szenario DF2 liegt schonnahe daran. Im Gegensatz zum Energieverbrauch spielen hier die Annahmen zu deneingebauten Heiz- und Warmwassersystemen eine wesentliche Rolle, wie aus demVergleich der Szenarien REF und RR1 bzw. AC1 und AC2 ersichtlich wird, welchesich jeweils durch einen forcierteren Einbau emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersystemeunterscheiden. Dies ist ebenfalls in der Abbildung 4.5b zu sehen. So hatdas bezüglich Energiestandards strengere Szenario AA1 kleiner Emissionen als AC1,sie liegen jedoch höher als im Szenario AC2. Das Szenario ZZ2 setzt auch bei denCO 2 -Emissionen die Untergrenze.14100CO 2−Emissionen [Mt CO 2/a]12108642REFRR1DF1DF2AC1AC2ZZ202000 2010 2020 2030 2040 20502°C−Ziel806040202050 0% der 1990 CO 2−EmissionenAbbildung 4.6: Entwicklung der CO 2 -Emissionen für Heizung und Warmwasser imWohngebäudesektor der Schweiz von 2000 – 2050 (links) und Reduktion im Jahre 2050gegenüber 1990 (rechts) für verschiedene Szenarien mit verbesserten Energiestandards undforciertem Einbau emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersysteme. Die Bezeichnungen derSzenarien sind der Box 4.1 zu entnehmen. Das 2 ◦ C-Ziel für 2050 ist mit Pfeilen markiert.

4.1 Energiesparende Zusatzinvestitionen 674.1.2 Effizienzsteigerungen bei Heiz- und WarmwassersystemenKann die Realisierung eines besseren Energiestandards als „Effizienzsteigerung“ beider wärmebedarfsbestimmenden Bauqualität verstanden werden, ist bisher beim forciertenEinbau emissionsärmerer Heiz- und Warmwassersystemen von einer unverändertenEffizienz der Systeme ausgegangen worden. Im Folgenden wird nun derEffekt einer forcierten Effizienzsteigerung bei den einzelnen Heiz- und Warmwassersystemenbetrachtet.Ausgehend von der Referenzentwicklung (vgl. Absch. 2.3.15) wurde eine alternativeEntwicklung mit einer forcierten Effizienzsteigerung für Heiz- und Warmwassersystemeangenommen. Die resultierenden Jahreswirkungsgrade der einzelnenHeizsysteme sind in Abbildung 4.7 dargestellt und werden im Folgenden kurz diskutiert.Die jüngsten markanten Effizienzsteigerungen bei Öl- und Gasheizungen sindauf die technische Entwicklung der Kondensations- bzw. Brennwerttechnik zurückzuführen(Aebischer et al., 2002). Die mittleren Wirkungsgrade der neu installiertenÖl- und Gasheizsystemen sind abhängig vom Marktanteil dieser neuen Technologien.Für den Fall forcierter Effizienzsteigerung wird angenommen, dass der Anteilder effizienteren Systeme schneller zunimmt und die Wirkungsgrade der einzelnenSysteme schneller und näher an die maximalen Wirkungsgrade von Aebischer et al.(2002) zu liegen kommen.Holzheizungen sind in verschiedenen Typen von Einzelraumheizungen bis grossenSpezialfeuerungen im Einsatz. Die Wirkungsgrade der einzelnen Typen sind sehrunterschiedlich. Der mittlere Systemwirkungsgrad der neu installierten Holzheizsystemehängt stark vom jeweiligen Marktanteil der einzelnen Systeme ab. Im Fall110Jahresnutzungsgrad [%]10090807060GasÖlElektrizitätFernwärmeHolz502000 2010 2020 2030 2040 2050InstallationsjahrAbbildung 4.7: Jahreswirkungsgrade für neu installierte Heizsysteme im Fall forcierterEffizienzsteigerungen. Die Jahreswirkungsgrade sind auf den Heizwert bezogen. Deshalbsind bei Heizsystemen, welche die Kondensationswärme nutzen, Wirkungsgrade über 100 %möglich. Die grauen Kurven sind jeweils die Wirkungsgrade im Referenzfall aus Abb. 2.13.Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen (nicht dargestellt) wächst von 3 im Jahre 2000linear auf 6 im Jahre 2050. Der Wirkungsgrad von Solar ist wie im Referenzfall gleich 100 %gesetzt.

68 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudeparkforcierter Effizienzsteigerung wird neben einer allgemeinen Effizienzsteigerung vorallem von einem vermehrten Einsatz der effizienteren, grossen Holzheizsysteme auchbei Wohngebäuden ausgegangen, wie es bei den Dienstleistungsgebäuden schon derFall ist.Bei den anderen Heizsystemen wird von einer leicht verstärkten Zunahme desWirkungsgrades gegenüber der Referenzentwicklung ausgegangen.Der Jahreswirkungsgrad der Warmwassersysteme erhöht sich im Fall der forciertenEffizienzsteigerung in fünf Jahren um jeweils einen Prozentpunkt im Vergleichzu den konstanten Nutzungsgraden im Referenzszenario.Nur geringe Effekte durch forcierte EffizienzsteigerungDie Endenergieverbräuche und CO 2 -Emissionen im Jahre 2050 für die drei SzenarienRRrEf, DF1Ef und AC2Ef sind in Abbildung 4.5 aufgeführt. Die Annahme einer forciertenEffizienzsteigerung bei den Heiz- und Warmwassersystemen führt gegenüberdem Referenzfall für alle betrachteten Fälle zu einer Verringerung des Endenergieverbrauchsum 5–7 %. Dieser Effekt ist etwas kleiner als die erreichten Effizienzgewinnedurch den forcierten Einsatz weniger CO 2 -intensiver Heiz- und Warmwassersysteme(vgl. Absch. 4.1.1). Bei den CO 2 -Emissionen jedoch führt der vermehrte Einsatzweniger CO 2 -intensiver Heizsysteme zu grossen Emissionsreduktionen, wohingegensich die Emissionsreduktionen bei forcierter Effizienzsteigerung in der selben Grössenordnungenwie beim Energieverbrauch bewegen. Forcierte Effizienzsteigerungenbei den Heiz- und Warmwassersystemen vermögen den Energieverbrauch und dieCO 2 -Emissionen nicht wesentlich zu reduzieren.4.2 Intensivierung der BautätigkeitBis anhin wurden Einsparpotenziale durch zusätzliche Massnahmen bei anstehendenNeubauten bzw. Sanierungen betrachtet. In diesem Abschnitt wird untersucht,welche Potenziale ausgeschöpft werden können, wenn ein höherer Anteil der Gebäudeeiner Sanierung zugeführt wird und Gebäudesanierungen vorgezogen werden.Zudem wird der Effekt von vermehrtem Ersatzneubau betrachtet.4.2.1 Frühere und häufigere SanierungenWann und ob ein Gebäude einer Sanierung unterzogen wird, wird im Modell durchdie Sanierungszykluslänge und den Realisierungsfaktor Sanierung bestimmt. Bis anhinwurde mit einer Zykluslänge von 25 Jahren gerechnet, d. h. eine Vollsanierungund damit die Möglichkeit den Wärmebedarf bedeutend zu reduzieren findet erstmals50 Jahre nach dem Neubau statt. Es wurden jeweils 70 % der zur Sanierunganstehenden Gebäudeflächen saniert.Bei den hier betrachteten Szenarien wird ab dem Jahre 2006 die Sanierungszykluslängeauf 20 Jahre verkürzt, d. h. eine Vollsanierung findet bereits nach 40Jahren statt. Wie diese Verkürzung des Sanierungszyklus im Modell umgesetzt wurde,ist in der Box 4.2 beschrieben. Weiter wird der Anteil sanierter Gebäude auf80 % erhöht. Es wurden Simulationen für die beiden Massnahmen separat und in

4.2 Intensivierung der Bautätigkeit 69Kombination durchgeführt. Die Bezeichnungen der Szenarien sind der Box 4.3 zuentnehmen.Box 4.2: Modell: Verkürzen des SanierungszyklusBei einer Verkürzung des Sanierungszyklus von t sz,alt auf t sz,neu muss sicher gestelltwerden, dass Gebäude, welche zwischen t sz,alt und t sz,neu alt sind, ebenfalls nochsaniert werden. Im Modell wurde das folgendermassen umgesetzt:Teil- und Vollsanierung:Für die ersten (t sz,alt −t sz,neu )-Jahre werden alle Gebäude, deren letzte Sanierungen(oder Neubau) t sz,alt bzw. t sz,neu zurückliegen, saniert (unter Berücksichtigungdes Realisierungsfaktors Sanierung p san ). In dieser Zeitspanne stehen demzufolgejeweils zwei „Generationen“ Gebäude zur Sanierung an.Vollsanierung 2:Für die ersten (2×(t sz,alt −t sz,neu ))-Jahre werden alle Gebäude, deren letzte Sanierungen(oder Neubau) (2×t sz,alt ) bzw. (2×t sz,neu ) zurückliegen, vollsaniert (unterBerücksichtigung des Realisierungsfaktors Sanierung p san ). In dieser Zeitspannestehen demzufolge jeweils zwei „Generationen“ Gebäude zur Sanierung an.Box 4.3: Szenarien in Abschnitt 4.2Für alle Szenarien in Abschnitt 4.2 gelten bis 2005 die Parameterwerte des SzenariosREF, erst ab 2006 gelten die unten aufgeführten Abweichungen. Neben denUnterscheidungen von Abschnitt 4.1.1 unterscheiden sich die Szenarien bezüglichRealisierungsfaktor Sanierung (p san ), Sanierungszykluslänge (t sz ) sowie Annahmenzum Ersatzneubau.Bezeichnung BeschriebBasisszenario AbweichungenREFReferenzszenarioDF1 wie Szenario DF1 von Absch. 4.1.1DF1a DF1 p san = 80 %DF1b DF1 t sz = 20 aDF1ab DF1 p san = 80 %, t sz = 20 aDF1c1 DF1 10 % ErsatzneubauDF1c2 DF1 20 % ErsatzneubauDF1c3 DF1 50 % ErsatzneubauAC2 wie Szenario AC2 von Absch. 4.1.1AC2a AC2 p san = 80 %AC2b AC2 t sz = 20 aAC2ab AC2 p san = 80 %, t sz = 20 aAC2c1 AC2 10 % ErsatzneubauAC2c2 AC2 20 % ErsatzneubauAC2c3 AC2 50 % Ersatzneubau

70 Kapitel 4: Einsparpotenziale im WohngebäudeparkAuswirkungen auf die BautätigkeitZunächst werden die Auswirkungen dieser Massnahmen auf die jährliche Änderungder Energiebezugsfläche betrachtet. Abbildung 4.8 zeigt die jährlich neu gebauten,abgebrochenen, teilsanierten und vollsanierten Energiebezugsflächen.Wird der Anteil realisierter Sanierungen wie im Szenario DF1a erhöht, vergrössernsich entsprechend die jährlich teil- und vollsanierten Energiebezugsflächen.Durch die erhöhte Sanierungstätigkeit verstärkt sich der Flächenzuwachs durch Umbaugewinn,entsprechend weniger Energiebezugsfläche muss neu gebaut werden. Dieabgebrochenen Flächen nehmen ab, da weniger alte Gebäudefläche vorhanden ist.Beim Szenario DF1b mit einem verkürzten Sanierungszyklus verdoppeln sichwährend den ersten Jahren die teil- und vollsanierten Energiebezugsflächen nahezugegenüber dem Referenzfall, da neben den vorgezogenen Sanierungen auch die normal,d. h. nach dem 25-Jahre-Zyklus anstehenden Gebäude noch saniert werden (s.Box 4.2). Diese Flächen sind dann 20 Jahre später erneut als Sanierungsspitzen ersichtlich.In den restlichen Jahren sind die Flächen gegenüber dem Referenzszenarioum die entsprechenden Jahre vorgezogen. Für den Neubau bzw. die Abbruchtätig-8Neubau6AbgebrochenEBF [Mio. m 2 /a]642EBF [Mio. m 2 /a]5432102000 2010 2020 2030 2040 205016Teilsaniert02000 2010 2020 2030 2040 205020VollsaniertEBF [Mio. m 2 /a]14121086EBF [Mio. m 2 /a]1510542000 2010 2020 2030 2040 2050REF DF1a DF1b DF1abDF1c1 DF1c2 DF1c302000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 4.8: Neubau, Abbruch, Teilsanierung und Vollsanierung von Energiebezugsfläche(EBF) im Schweizer Wohngebäudebestand von 2000 – 2050 für verschiedene Szenarienintensivierter Bautätigkeit im Vergleich zum Referenzszenario. Die Bezeichnungen derSzenarien sind der Box 4.3 zu entnehmen.

4.2 Intensivierung der Bautätigkeit 71keit gilt gleiches wie oben. Die ausgeprägten Sanierungsspitzen sind natürlich etwaswillkürlich und in gewisser Weise ein Artefakt des Modellansatzes. In der Realitätwäre die Bautätigkeit durch flexiblere Sanierungszyklen ausgeglichener. Eine gewisseHäufung der Sanierungen zu Beginn des Systemwechsels zu kürzeren Zyklen bliebejedoch erhalten. Werden die beiden Massnahmen kombiniert (Szenario DF1ab), sinddie Wirkungen grösser.Energieverbrauch und CO2-EmissionenDer Endenergieverbrauch für das Jahr 2050 sinkt durch vorgezogene und häufigereSanierungen (Szenarien DF1a, DF1b und DF1ab) nicht wesentlich mehr als in SzenarioDF1 (Abb. 4.9). Bei den CO 2 -Emissionen sind die Reduktionen etwas grösser.Im zeitlichen Verlauf fällt auf, dass eine Verkürzung des Sanierungszyklus eine starkeAbsenkung der CO 2 -Emissionen in den Anfangsjahren bewirkt, wie aus Abbildung4.10 zu sehen ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Verkürzung desSanierungszyklus zu Beginn viele Gebäude saniert werden. Diese vorgezogenen Sanierungenverlieren gegen Ende der Simulationsperiode etwas an Gewicht bezüglichder jährlichen Emissionen, da im Vergleichsfall ebenfalls fast alle Gebäude saniertwurden und die späteren Sanierungen von Gebäuden mit gleichen Energiestandardseinen kleineren Wärmebedarf aufweisen (vgl. Abb. 4.1). Bei den kumulierten Emissionensind die Einsparungen gegenüber Szenario DF1 bei verkürztem Sanierungszyklusvon Szenario DF1b mit 3 % deutliche grösser als bei häufigeren Sanierungenbei Szenario DF1a mit 1 % (Abb. 4.10). Beim Endenergieverbrauch ist der Effektgleich, jedoch etwas weniger ausgeprägt. Wird als Basis Szenario AC2 verwendet,sind durch häufiger Sanierungen und verkürztem Sanierungszyklus vergleichsweisegrössere Reduktionen möglich als bei Szenario DF1 (Abb. 4.9). Das Szenario AC2aberreicht das 2000-Watt-Ziel und liegt in etwa gleich dem Szenario AA1 (vgl. Abb. 4.5u. 4.9).4.2.2 Vermehrter ErsatzneubauNeubauten können einfacher mit einem besseren Energiestandard realisiert werdenals sanierte Gebäude. Abbruch mit Ersatzneubau anstelle einer Vollsanierung kanndeshalb zu einer Verringerung des Energieverbrauchs für Heizung führen. Zudembieten Ersatzneubauten den Vorteil, flexibler auf wandelnde Wohnbedürfnisse wiegrössere Wohnflächen, grosszügigere Raumaufteilungen und höhere Ausnutzungen,einzugehen. Ersatzneubauten sind nicht teurer als Vollsanierungen, wenn durch höhereGrundstückausnutzungen die höheren Abbruch- und Leerstandskosten kompensiertwerden können, zudem haben sie in der Regel ein höheres Mietpotenzial,zumindest an guten Lagen (Ott et al., 2002).In diesem Abschnitt werden die Reduktionspotenziale dreier Szenarien untersucht,bei denen jeweils 10 %, 20 % bzw. 50 % der einer Vollsanierung anstehendenGebäudeflächen abgebrochen und als Ersatzneubau wiedererstellt werden. Die Bezeichnungender Szenarien sind der Box 4.3 zu entnehmen.Aus Abbildung 4.8 wird ersichtlich, dass sich die jährlich abgebrochenen Energiebezugsflächenfür die Szenarien DF1c1, DF1c2 und DF1c3 im Extremfall nahezuverfünffachen. Der jährliche Neubau erhöht sich entsprechend, die Vollsanierungen

72 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudeparka)Energieverbrauch [PJ/a]250200150100502000−Watt−ZielHeizölErdgasElektrizitätHolzFernwärmeSonneb)CO 2−Emissionen [Mt CO 2/a]0141210864202000 REF DF1 DF1a DF1b DF1ab DF1c1 DF1c2 DF1c3 AC2 AC2a AC2b AC2ab AC2c1 AC2c2 AC2c32°C−Ziel2000 REF DF1 DF1a DF1b DF1ab DF1c1 DF1c2 DF1c3 AC2 AC2a AC2b AC2ab AC2c1 AC2c2 AC2c3Abbildung 4.9: (a) Endenergieverbrauch nach Energieträger und (b) CO 2 -Emissionenim Jahre 2050 für Heizung und Warmwasser im Wohngebäudesektor der Schweiz für verschiedeneSzenarien intensivierter Bautätigkeit. Die Bezeichnungen der Szenarien sind derBox 4.3 zu entnehmen. Links aussen sind die Werte für 2000 aufgeführt. Die Zielwerte für2050 sind gekennzeichnet.14100CO 2−Emissionen [Mt CO 2/a]12108642REFDF1DF1aDF1bDF1ab02000 2010 2020 2030 2040 2050806040202050 0% der 1990 CO 2−EmissionenAbbildung 4.10: Entwicklung der CO 2 -Emissionen für Heizung und Warmwasser imWohngebäudesektor der Schweiz von 2000 – 2050 (links) und Reduktion im Jahre 2050gegenüber 1990 (rechts) für verschiedene Szenarien intensivierter Bautätigkeit. Die Bezeichnungender Szenarien sind der Box 4.3 zu entnehmen.

4.2 Intensivierung der Bautätigkeit 73nehmen ab. Die resultierenden Energieverbrauchs- und CO 2 -Emissionsreduktionensind jedoch gering (Abb. 4.9). Nur beim Szenario DF1c3 bzw. AC2c3 sind grössereEnergieverbrauchsreduktionen auszumachen. Der Energieverbrauch von SzenarioAC2c3 unterschreitet dabei den 2000-Watt-Zielwert.Neben dem Anteil Ersatzneubauten an den potenziellen Sanierungen spielt derUnterschied des realisierten Wärmebedarfs bei Sanierungen gegenüber jedem derErsatzneubauten eine entscheidende Rolle. Bei Redle (1999) beispielsweise unterscheidetsich der Wärmebedarf von Neubauten und sanierten Gebäuden um einenFaktor sechs, wohingegen in den hier betrachteten Szenarien dieser Faktor bei maximaldrei liegt. Da Redle in seinem Umbauszenario zudem von einem Ersatz sämtlicherGebäude durch Neubauten bis 2050 ausgeht, kommt er zum Schluss, dass dieErsatzneubaustrategie zu erheblich höheren Energieeinsparungen führt als in denhier betrachteten Fällen.Der grösseren Reduktion an Betriebsenergie bei Abbruch und Ersatzneubau istjedoch der erhöhte Aufwand an Grauer Energie gegenüber zu stellen. Nach Ott et al.(2002) beträgt der Mehraufwand an Grauer Primärenergie für die Erstellung einesNeubaus gegenüber einer Vollsanierung 2000 bis 4000 MJ/m 2 . Werden Neubautenmit dem Energiestandard D und Sanierungen mit Standard F realisiert (Abb. 4.1),ergeben sich jährliche Primärenergieeinsparungen von 89 bis 165 MJ/(m 2 a), je nachSanierungsjahr und Gebäudetyp des Altbaus (Tab. 4.1). Die zugehörigen energetischenAmortisationsdauern liegen zwischen 12 und 45 Jahren und somit selbst imungünstigstens Fall innerhalb der Lebensdauer der Massnahmen von zwei Sanierungszykluslängen(50 Jahre). Für die Energiestandards A für Neubauten und C fürSanierungen sind die Werte identisch, da die absoluten Unterschiede der StandardsA und C verglichen mit D und F gleich sind (Abb. 4.1). Ott et al. (2002) stützenden Befund, dass sich der höhere Aufwand an Grauer Energie bei der Ersatzneubaustrategiedurch einen geringeren Betriebsenergiebedarf amortisieren lassen.Tabelle 4.1: Energetische Amortisationsdauer eines Ersatzneubaus gegenüber einer Vollsanierung.Nach Ott et al. (2002) beträgt der Mehraufwand an Grauer Primärenergie fürden Neubau 2000 MJ/m 2 (Minimal) bis 4000 MJ/m 2 (Maximal). Die jährlichen Betriebsenergieeinsparungenvom Neubau (Energiestandard D) gegenüber dem vollsanierten Gebäude(Energiestandard F) ergibt sich aus der Wärmebedarfsdifferenz (∆WB) multipliziertmit dem Wirkungsgrad des Heizsystems (für Öl: 90 %) und der Umrechnung von End- aufPrimärenergie (Faktor 1.314 (Ott et al., 2002)).(Quelle: Ott et al. (2002), eigene Annahmen)Gebäude- Baujahr Betriebsenergieeinsparung Energetischetyp zw. Standards D u. F [MJ/(m 2 a)] Amortisation [a]∆WB Primärenergie Minimal MaximalEFH 2000 113 165 12 242050 75 110 18 36kMFH 2000 103 150 13 272050 65 95 21 42gMFH 2000 99 144 14 282050 61 89 22 45

74 Kapitel 4: Einsparpotenziale im WohngebäudeparkDie alleinige Betrachtung der Grauen Energie und der Betriebsenergie greift jedochzu kurz, um die Umweltbelastung der Ersatzneubaustrategie vollumfänglich zuerfassen. Neben der energetischen Erfassung der grösseren Bauabfallmengen ist derFrage nach deren Entsorgung und allfälligem Recycling Rechnung zu tragen, führtdoch eine Ersatzneubaustrategie zu einer auch mittelfristg erheblichen Vergrösserungder Bauabfallmengen (Ott et al., 2002). Weiter sind erhöhte Belastungen derlokalen Bevölkerung durch Lärm und Staubemissionen zu erwarten. Erlandsson undLevin (2004) kommen aufgrund einer Lebenszyklusanalyse für Mehrfamilienhäuserin Schweden zum Schluss, dass die Sanierung bezüglich Umweltbelastung die bessereWahl ist als eine Ersatzneubaustrategie.4.3 Alternative NachfrageentwicklungenBei den bisherigen Betrachtungen wurde immer von der gleichen Entwicklung derEnergiebezugsflächennachfrage ausgegangen. Entwickelt sich die Bevölkerung imVergleich zum Referenzfall anders, ergeben sich auch eine andere Flächennachfrageund damit ein vom Referenzfall abweichender Energieverbrauch. Beim Warmwassersind ebenfalls unterschiedliche Nachfrageentwicklungen denkbar. In diesemAbschnitt werden solche alternativen Nachfrageentwicklungen und deren Einflussauf Endenergieverbrauch und CO 2 -Emissionen diskutiert. Die Bezeichnungen der indiesem Abschnitt verwendeten Szenarien sind den Boxen 4.4 und 4.5 zu entnehmen.4.3.1 EnergiebezugsflächennachfrageAlternative BevölkerungsentwicklungDas Bundesamt für Statistik hat neben dem im Referenzszenario verwendeten Bevölkerungsszenario‚Trend‘ zwei alternative Entwicklungen mit einem stärkeren bzw.verlangsamten Bevölkerungswachstum entworfen (BFS, 2002). Die beiden Bevölkerungsszenarienmit den Bezeichnungen ‚positive Dynamik‘ und ‚negative Dynamik‘sind in Abbildung 2.6 dargestellt.Im Gegensatz zum Szenario ‚Trend‘ wird beim Szenario ‚positive Dynamik‘ voneiner deutlich erhöhten Geburtenhäufigkeit aufgrund einer steigenden gesellschaftlichenAnerkennung der Familie und verbesserter Strukturen zur Vereinbarkeit vonFamilien- und Erwerbsleben ausgegangen. Die Sterblichkeit verringert sich durch dieEtablierung eines weniger gesundheitsschädlichen Lebensstils (Rauchen, AlkoholundDrogenmissbrauch) und erfolgreicher Unfall- und Suizidprävention sowie Massnahmenzur Früherkennung von Krankheiten. Durch eine erhöhte Attraktivität desWirtschaftsstandortes Schweiz nimmt die Zuwanderung von Arbeitskräften zu. BeimSzenario ‚negative Dynamik‘ wirken die genannten Einflussfaktoren in die entgegengesetzteRichtung. Die Bedeutung der Familie sinkt, neue Epidemien und Erkrankungen,bedingt durch einen ungünstigen Lebensstil und Umweltzerstörung, führenzu einer langsamer ansteigenden Lebenserwartung und die wirtschaftliche und sozialeAnnäherung der Schweiz an die Mitgliedstaaten der EU führt zu einer verringertenEinwanderung von Arbeitskräften.

4.3 Alternative Nachfrageentwicklungen 75Box 4.4: Szenarien in Abschnitt 4.3.1Für alle Szenarien in Abschnitt 4.3.1 gelten die unten aufgeführten Abweichungenzum Referenzszenario bereits ab dem Jahre 2000. Neben den Unterscheidungenvon Abschnitt 4.1.1 unterscheiden sich die Szenarien bezüglich der ModellparameterBevölkerung (BEV ), Wohnungsinhaberquote (W IQ), Anteil Zusatzwohnungen(p WO+ ) und Energiebezugsfläche pro Wohnung (EBF W ). Für jeden Parametersteht eine Trendentwicklung (Trend) und eine Stabilisierung (Stab) zur Verfügung.Bei der Bevölkerung heissen die beiden alternativen ‚positive Dynamik‘(posDyn) und ‚negative Dynamik‘ (negDyn).Bezeichnung BeschriebBasisszenario AbweichungenREFReferenzszenarioBEV+ REF BEV : posDynBEV– REF BEV : negDynWIQ+ REF W IQ: TrendWIQ– REF W IQ: StabZUS+ REF p WO+ : TrendZUS– REF p WO+ : StabEBFW+ REF EBF W : TrendEBFW– REF EBF W : Staball+ REF BEV : posDyn; W IQ, p WO+ , EBF W : Trendall– REF BEV : negDyn; W IQ, p WO+ , EBF W : StabDF1 wie Szenario DF1 von Absch. 4.1.1DF1+ DF1 BEV : posDyn; W IQ, p WO+ , EBF W : TrendDF1– DF1 BEV : negDyn; W IQ, p WO+ , EBF W : StabAC2 wie Szenario AC2 von Absch. 4.1.1AC2+ AC2 BEV : posDyn; W IQ, p WO+ , EBF W : TrendAC2– AC2 BEV : negDyn; W IQ, p WO+ , EBF W : StabAbbildung 4.11 zeigt die Entwicklung der Energiebezugsflächennachfrage aufgrundoben beschriebener Szenarien. Im Szenario ‚positive Dynamik‘ steigt die Nachfragenach Energiebezugsfläche kontinuierlich und kommt im Jahre 2050 auf rund12 % über dem Referenzfall zu liegen. Obwohl die Nachfrage im Jahre 2050 im Szenario‚negative Dynamik‘ 12 % unter dem Referenzfall liegt, ist der Unterschied imBestand um ein Drittel kleiner, da aufgrund der Trägheit die Bestandesentwicklungnicht schnell genug reagieren kann. Es ergibt sich ein Leerbestand von 5 % derEnergiebezugsfläche im Jahre 2050.Beim Energieverbrauch und den CO 2 -Emissionen sind die Abweichungen aufgrundder unterschiedlichen Nachfrageentwicklungen von den realisierten Energiestandardsund installierten Heiz- und Warmwassersystemen abhängig. Für das SzenarioREF werden diese aus der Abbildung 4.12 ersichtlich. So liegen im Jahre2050 beim Szenario BEV+ der Endenergieverbrauch 8 % und die CO 2 -Emissionen7 % über dem Referenzfall, obwohl die Energiebezugsfläche um 12 % zunimmt. DerMehrbedarf an Energiebezugsfläche im Szenario ‚positive Dynamik‘ wird durch Neu-

76 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudeparkbauten gedeckt, welche einen bedeutend besseren Energiestandard aufweisen als derdurchschnittliche Bestand. Im Szenario BEV– sind die Reduktionen mit 6 % beimEnergieverbrauch und 5 % bei den CO 2 -Emissionen kleiner, da die Bestandesentwicklungnicht mit der sinkenden Nachfrage mithalten kann und der Leerbestandim vorliegenden Modell nicht von den bewohnten Wohnungen bezüglich Heiztätigkeitunterschieden wird.Weitere EinflussparameterDie weiteren Modellparameter, welche die Nachfrage nach Energiebezugsfläche bestimmenwie Wohnungsinhaberquote, Anteil Zusatzwohnungen und EBF pro Wohnung,gehen im Referenzfall jeweils von analogen Entwicklungen aus. Ausgehend vonder Zunahme von 1990 bis 2000 wird im Weiteren bis 2050 von einem allmählichabflachenden Trend ausgegangen (s. Absch. 2.3.2, 2.3.3 u. 2.3.5). Alternativ werdenfür jeden Parameter zwei weitere Entwicklungspfade angenommen. Zum einen wirdder Trend 1990 – 2000 linear bis 2050 fortgesetzt (Szenarien ‚Trend‘), zum anderenwird von einer Stabilisierung auf den Werten vom Jahr 2000 ausgegangen (Szenarien‚Stab‘).Bezogen auf die Energiebezugsflächennachfrage sind die Einflüsse der ‚Trend‘-bzw. ‚Stab‘-Szenarien von derselben Grössenordnung wie bei den Szenarien BEV+bzw. BEV–. Bezogen auf den Energieverbrauch und die CO 2 -Emissionen liegen dieAbweichungen im Jahr 2050 im Prozentbereich leicht unterhalb des Einflusses derBevölkerungsszenarien BEV+ und BEV– (Abb. 4.12).Der Modellparameter Anteil Gebäudetyp hat keinen direkten Einfluss auf die gesamteEnergiebezugsflächennachfrage. Er bestimmt lediglich den Anteil der verschiedenenGebäudetypen. Über die unterschiedlichen Energiebezugsflächen pro Wohnungerfolgt ein kleiner indirekter Effekt. Dieser liegt in den betrachteten Fällenjeweils unter einem Prozent.Kumulierte WirkungWerden die jeweils in die gleiche Richtung wirkenden Einflussparameter zusammengenommen (Szenarien all+ und all–), erhöht sich der Einfluss beträchtlich, wie ausden Abbildungen 4.11 und 4.12 ersichtlich wird. Wirken alle Faktoren energieverbrauchsfördernd(Szenario all+), so werden die Einsparungen des Referenzszenariosbis 2050 gerade wett gemacht.Diese Parameterkombinationen sind in sich teilweise inkonsistent, deshalb sinddiese Entwicklungen eher als obere bzw. untere Schranken zu verstehen. So wirdzum Beispiel im Bevölkerungsszenario ‚positive Dynamik‘ von einer Stärkung derFamilie und weniger Einpersonenhaushalten ausgegangen, was zu einer kleinerenWohnungsinhaberquote aber auch zu einer Nachfrage nach grösseren Wohnungenführt. Eine grosse Nachfrage bewirkt steigende Mieten, welche eine Korrektur derNachfrage (kleinere Wohnungsinhaberquote oder kleinere EBF pro Wohnung) nachsich zieht. Umgekehrt führt eine kleine Nachfrage zu einem Überangebot, welchesdie Mieten sinken lässt. Folglich können sich die Mieter grössere Wohnungen leistenund die Flächennachfrage steigt erneut. Höhere Leerstände bei einem Überangebotan Wohnungen können zudem dazu führen, dass weniger Geld in die Sanierung

4.3 Alternative Nachfrageentwicklungen 77EBF [Mio. m 2 ]800700600500400300200100REF Bestand & NachfrageBEV+ Bestand & NachfrageBEV− BestandBEV− Nachfrageall+ Bestand & Nachfrageall− Bestandall− Nachfrage02000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 4.11: Nachfrage- und Bestandesentwicklungen der Energiebezugsflächen(EBF) im Wohngebäudesektor der Schweiz von 2000 – 2050 für verschiedene Szenarien.Die Bezeichnungen der Szenarien sind der Box 4.4 zu entnehmen.a)Energieverbrauch [PJ/a]25020015010050HeizölErdgasElektrizitätHolzFernwärmeSonneb)CO 2−Emissionen [Mt CO 2/a]0141210864202000 REF BEV+ BEV− WIQ+ WIQ− ZUS+ ZUS− WFW+WFW− all+ all− DF1 DF1+ DF1− AC2 AC2+ AC2−2000 REF BEV+ BEV− WIQ+ WIQ− ZUS+ ZUS− WFW+WFW− all+ all− DF1 DF1+ DF1− AC2 AC2+ AC2−Abbildung 4.12: (a) Endenergieverbrauch nach Energieträger und (b) CO 2 -Emissionenim Jahre 2050 für Heizung und Warmwasser im Wohngebäudesektor der Schweiz für verschiedeneSzenarien alternativer Entwicklungen der Energiebezugsflächennachfrage. DieBezeichnungen der Szenarien sind der Box 4.4 zu entnehmen. Links aussen sind die Wertefür 2000 aufgeführt.

78 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudeparkinvestiert wird. Es werden demzufolge bei Sanierungen im Mittel kleinere Energieverbrauchsreduktionenrealisiert. Um solche Effekte im Modell adäquat umzusetzen,wäre ein differenzierterer Ansatz zur Bestimmung der Wohnflächennachfrage nötig,welcher einerseits die Bestimmung der Anzahl Haushalte beinhaltet und andererseitsRückkopplungen von Über- bzw. Unterangebot über Mietpreise ermöglicht.Zum Vergleich sind in Abbildung 4.12 ebenfalls die kumulierten Wirkungen fürdie Szenarien DF1 und AC2 aufgeführt. Hieraus wird ersichtlich, dass die Abweichungenvon den realisierten Energiestandards und installierten Heiz- und Warmwassersystemenabhängen. Für Szenario DF1 entsprechen die Abweichungen in etwajenen vom Referenzszenario, bei Szenario AC2 sind sie jedoch kleiner.4.3.2 Nachfrage nach WarmwasserDie Bedeutung des Warmwassers am Endenergieverbrauch im Wohngebäudesektorsteigt, je besser die realisierten Energiestandards bei Neubauten und Sanierungensind (vgl. Absch. 4.1.1). Neben der Effizienz der Warmwassersysteme, deren Einflussvergleichsweise gering ist (s. Absch. 4.1.2), bestimmt der Warmwasserverbrauch denEnergieverbrauch. Dieser ist primär Ausdruck des Lebensstils, d. h. welche MengeWasser pro Person benötigt und welche Temperatur gewünscht wird.Neben der Bevölkerungsentwicklung bestimmen im Modell die beiden Parameterspezifischer Warmwasserverbrauch und Temperaturerhöhung den Warmwasserenergiebedarf.Der Modellparameter Personen pro Haushalt wird nur für die Aufteilungder Bevölkerung auf die drei Gebäudetypen verwendet. Via Wirkungsgrad derWarmwassersysteme hat dieser einen kleinen indirekten Einfluss auf den Energieverbrauch.Hier werden nur die Parameter analysiert, welche den Warmwasserenergiebedarfbestimmen.Um den Einfluss dieser zwei Parameter abzuschätzen, werden je zwei alternativeEntwicklungen postuliert, welche jeweils zu höherem respektive tieferem Bedarf alsim Referenzszenario führen.Für die Bevölkerung werden dieselben alternativen Entwicklungen wie in Abschnitt4.3.1 verwendet. Der spezifische Warmwasserverbrauch nimmt im Fall ‚Trend‘linear mit der Entwicklung 1990 – 2000 auf 20.5 m 3 /a im Jahre 2050 zu, im Fall ‚Stab‘wird von einer Stabilisierung auf dem Wert von 2000, d. h. bei 18.5 m 3 /a, bis 2050ausgegangen. Die Temperaturerhöhung ist jeweils über den gesamten Simulationszeitraumkonstant. Zur Abschätzung dieses Einflusses wird jeweils von einem 2 ◦ Chöheren bzw. tieferen Wert, d. h. 37 ◦ C und 33 ◦ C, ausgegangen.Es werden Szenarien betrachtet, in denen jeweils ein Parameter im Unterschiedzum Referenzszenario gemäss obigen Annahmen variiert wird, sowie ein Szenario, indem jeweils die verstärkenden bzw. abschwächenden Faktoren zusammen wirken (s.Box 4.5).Die Bandbreite des Endenergiebedarfs für Warmwasser im Jahre 2050 liegt fürdie betrachteten Fälle im Bereich 8 PJ/a oder rund 30 % gegenüber der Referenz,wie aus Abbildung 4.13 ersichtlich wird. Verringerungen des Warmwasserbedarfs undder Temperaturerhöhung können im Sinne von Massnahmen zur Energieverbrauchsreduktionverstanden werden. Die oben ermittelte Reduktion von 8 PJ/a bedeutenz. B. im Szenario REF eine Einsparung von 4 %, im Szenario DF1 von 6 % und

4.3 Alternative Nachfrageentwicklungen 79im Szenario AC2 von 9 % bezogen auf den Endenergieverbrauch für Heizung undWarmwasser im Jahre 2050.Box 4.5: Szenarien in Abschnitt 4.3.2Für alle Szenarien in Abschnitt 4.3.2 gelten die unten aufgeführten Abweichungenzum Referenzszenario bereits ab dem Jahre 2000. Neben den Unterscheidungenvon Abschnitt 4.1.1 unterscheiden sich die Szenarien bezüglich der ModellparameterBevölkerungsentwicklung (BEV ), spezifischem Warmwasserverbrauch(W W V ) und Temperaturerhöhung (∆T).Bezeichnung BeschriebBasisszenario AbweichungenREFReferenzszenarioBEV+ REF BEV : posDynBEV– REF BEV : negDynWWV+ REF W W V : verstärkte ZunahmeWWV– REF W W V : StabilisierungdT+ REF ∆T = 37 ◦ CdT– REF ∆T = 33 ◦ Call+ REF BEV : posDyn, W W V : verstärkte Zunahme,∆T = 37 ◦ Call– REF BEV : negDyn, W W V : Stabilisierung,∆T = 33 ◦ C40Energieverbrauch [PJ/a]302010REFBEV+BEV−WWV+WWV−dT+dT−all+all−02000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 4.13: Endenergieverbrauch für die Warmwasseraufbereitung im Wohngebäudesektorder Schweiz von 2000 – 2050 für verschiedene Entwicklungen der Warmwassernachfrage.Die Bezeichnungen der Szenarien sind der Box 4.5 zu entnehmen.

80 Kapitel 4: Einsparpotenziale im Wohngebäudepark4.4 SchlussfolgerungenEs wurden verschiedene alternative Szenarien für den Zeitraum 2000 – 2050 diskutiertund mit dem Referenzszenario verglichen, um das Einsparpotenzial bezüglichEnergieverbrauch und CO 2 -Emissionen verschiedener Massnahmen im Wohngebäudesektorder Schweiz abzuschätzen. Die Szenarien wurden an den beiden Zielen‚2000-Watt-Ziel‘ und ‚2 ◦ C-Ziel‘ gemessen, welche bis 2050 eine Reduktion des Pro-Kopf-Energieverbrauchs auf ein Drittel von heute bzw. eine Reduktion der CO 2 -Emissionen um 80 % bezogen auf 1990 fordern.Werden bei Neubauten und Sanierungen stark verbesserte Energiestandards realisiertund weniger CO 2 -intensive Heiz- und Warmwassersysteme eingesetzt, sindbeträchtliche Einsparpotenziale bezüglich Energieverbrauch und CO 2 -Emissionenzu realisieren (s. Absch. 4.1.1). Es sind jedoch grosse Anstrengungen nötig, um diegeforderten Zielwerte einzuhalten. Um das 2000-Watt-Ziel zu erreichen, muss derspezifische Wärmebedarf der Neubauten und der sanierten Gebäude auf ein Fünfteldes Referenzneubaustandards gesenkt werden (Szenarien AA1 u. AA2, Abb. 4.5).Dies entspricht in etwa dem MINERGIE-P Standard. Dabei spielen die Sanierungendie bedeutendere Rolle als die Neubauten. Um das 2 ◦ C-Ziel zu erreichen, sindbezüglich Energiestandard etwas weniger grosse Anstrengungen nötig als für dieErreichung des 2000-Watt-Ziels (Abb. 4.5). Grund ist der vermehrte Einsatz wenigerCO 2 -intensiver Heiz- und Warmwassersysteme, welche die CO 2 -Emissionen beigleichem Energieverbrauch senken.Wie in Abschnitt 4.1.2 gezeigt wurde, sind durch potenzielle Effizienzsteigerungender Heiz- und Warmwassersysteme nur mehr kleine Energieverbrauchsreduktionenmöglich (Abb. 4.5).Vorgezogene und häufigere Sanierungen vermögen den Energieverbrauch und dieCO 2 -Emissionen nicht wesentlich zu reduzieren (s. Absch. 4.2.1, Abb. 4.9). Dabeiwerden Vollsanierungen bereits nach 40 Jahren (zwei Sanierungszykluslängen t sz )anstelle von 50 Jahren durchgeführt und der Anteil sanierter Gebäude von 70 %auf 80 % erhöht. Auch eine forcierte Ersatzneubaustrategie, wenn nicht exzessivbetrieben, liegt im Einsparpotenzial zurück (s. Absch. 4.2.2, Abb. 4.9). Dabei istdie Reduktion der Betriebsenergie immer ins Verhältnis zum Mehrbedarf an GrauerEnergie zu setzen. Abschätzungen zeigen, dass sich der erhöhte Bedarf an GrauerEnergie durch Energieeinsparungen während dem Betrieb amortisieren lässt.Es ist demnach nicht so entscheidend, Sanierungsmassnahmen zu forcieren, sondernvielmehr dann auf die Qualität hinsichtlich Energieverbrauchsreduktionen zuachten, wenn eine Sanierung durchgeführt wird.Dennoch können Massnahmen, welche die Sanierungshäufigkeit erhöhen, für dieZielerreichung die entscheidenden Reduktionen bringen. Wie das Beispiel in Abbildung4.14 zeigt, kann das 2000-Watt-Ziel mit dem bezüglich Energiestandardweniger restriktiven Szenario AC2 erreicht werden, wenn zusätzlich vorgezogen undhäufiger saniert und ein grösserer Teil als Ersatzneubau umgesetzt wird (SzenarioAC2cum). Der spezifische Wärmebedarf bei Sanierungen entspricht dabei 60 %, jenerfür Neubauten 20 % des Referenzneubaustandards. Der Energieverbrauch imJahr 2000 liegt in diesem Fall auf dem Niveau von Szenario AA2, welches das Zielohne diese zusätzlichen Massnahmen erreicht (Abb. 4.14). Bezogen auf den kumu-

4.4 Schlussfolgerungen 81lierten Energieverbrauch schneidet das Szenario AC2cum sogar deutlich besser abals Szenario AA2. Ursache sind die vorgezogenen Sanierungen. Zu Beginn der Massnahmeergreifungfinden neben den vorgezogenen ebenfalls noch die ursprünglichenauf dem Plan stehenden Sanierungen statt (s. Absch. 4.2.1). Dies führt dazu, dass inden ersten Jahren rund doppelt so viele Gebäude zur Sanierung anstehen als ohneVorziehen der Sanierungen.Energieverbrauch [PJ/a]25020015010050REFAC2AC2cumAA202000 2010 2020 2030 2040 20502000−Watt−Ziel20001.00.80.60.40.22050 0Energieverbrauch [kW/Person]Abbildung 4.14: Entwicklung des Endenergieverbrauchs für Heizung und Warmwasserim Wohngebäudesektor der Schweiz von 2000 – 2050 (links) und Pro-Kopf-Verbrauch inden Jahren 2000 und 2050 (rechts) für eine Kombination verschiedener Massnahmen. DieBezeichnungen der Szenarien sind der Box 4.6 zu entnehmen. Das 2000-Watt-Ziel für 2050ist mit Pfeilen markiert.Box 4.6: Szenarien in Abschnitt 4.4Für die Szenarien von Abschnitt 4.4 gilt dasselbe wie für die Szenarien von Abschnitt4.2 (s. Box 4.3). Energiestandard A bzw. C bedeuten einen spezifischenWärmebedarf von 20 % bzw. 60 % des Wärmebedarfs des Referenzneubaustandards(s. Abb. 4.1).Bezeichnung BeschriebBasisszenario / AbweichungenREFReferenzszenarioAC2 wie Szenario AC2 von Absch. 4.1.1, d. h.Neubau: Energiestandard AVollsanierung: Energiestandard Cp san = 70 %, t sz = 25 a, kein ErsatzneubauAC2cum AC2 / p san = 80 %, t sz = 20 a, 20 % ErsatzneubauAA2 wie Szenario AA2 von Absch. 4.1.1, d. h.Neubau: Energiestandard AVollsanierung: Energiestandard Ap san = 70 %, t sz = 25 a, kein Ersatzneubau

82 Kapitel 4: Einsparpotenziale im WohngebäudeparkNicht zu vernachlässigen ist eine allfällige Änderung der Nachfrageentwicklung(s. Absch. 4.3). Mit den Bevölkerungsszenarien ‚positive Dynamik‘ und ‚negativeDynamik‘ des BFS erhöhen bzw. erniedrigen sich die Flächennachfrage und derEnergieverbrauch um ca. 10 %. Es wurden weitere Einflussparameter wie änderndeWohnflächenansprüche untersucht. Wird in Sinne einer oberen Schranke der Einflussaller energieverbrauchsfördernder Parameter kumuliert berücksichtigt, werdendie Einsparung über den Zeitraum 2000 – 2050 gerade wettgemacht. Die änderndenRahmenbedingungen und der ‚Lifestyle‘ können demnach einen beträchtlichenEinfluss auf die Energiebezugsflächennachfrage und somit auf den Energieverbrauchhaben. Um solche Effekte im Detail studieren zu können, ist der vorliegende Modellansatzjedoch nicht ausreichend. Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Benutzerverhaltender Bewohner, welche über ihre Heiztätigkeit oder ihr Lüftverhalten einenbeträchtlichen Einfluss auf den effektiven Energieverbrauch haben. Hier bestehenauch Unterschiede in den Bedürfnissen unterschiedlicher Altersgruppen. So habenz. B. Liao und Chang (2002) für die USA festgestellt, dass ältere Leute einen höherenHeizenergie- jedoch einen kleineren Warmwasserbedarf haben. Solche Unterschiedesind bei Langzeitstudien angesichts der Verschiebung der Altersverteilung innerhalbder Bevölkerung zu beachten.Bezüglich der Kosten dürften verbesserte Energiestandards und emissionsärmereHeiz- und Warmwassersysteme vorteilhafter abschneiden als Massnahmen, welchemit einer Intensivierung der Bautätigkeit verbunden sind. Werden weitergehendeMassnahmen bei ohnehin stattfindenden Sanierungen durchgeführt, sind nur diedadurch anfallenden Mehrkosten zu berücksichtigen. Werden hingegen Sanierungenaufgrund von Energieverbrauchsüberlegung vorgezogen bzw. häufiger durchgeführt,muss auch die Wertvernichtungen von frühzeitig ersetzten Bauteilen berücksichtigtwerden, deren Lebensdauer noch nicht abgelaufen ist. Beim Ersatzneubau ist nachOtt et al. (2002) für einen gewissen Teil der Gebäude die Wirtschaftlichkeit gegeben.Wird dieser exzessiv als Massnahme zur Energieverbrauchsreduktion betrieben, istjedoch mit zusätzlichen Kosten zu rechnen. Für den Fall energiesparender Zusatzinvestitionenwird im nächsten Kapitel eine Kostenschätzung vorgenommen.

Kapitel 5Kosten energiesparenderZusatzinvestitionenWerden Potenzialabschätzungen wie in Kapitel 4 durchgeführt, stellt sich immerauch die Frage, wie realistisch solche Entwicklungspfade sind. Einen Anhaltspunktliefern die Kosten, welche für einen bestimmten Pfad aufgewendet werden müssen.Für den Fall energiesparender Zusatzinvestitionen (vgl. Absch. 4.1.1) sollen dieMehrkosten gegenüber einer Referenzentwicklung abgeschätzt werden.Ausgehend von Mustergebäuden verschiedener Bauperioden wurden Sanierungsvariantendefiniert und die zugehörigen Wärmebedarfsreduktionen und Investitionskostenbestimmt. Analoges wurde für verschiedene Neubauvarianten vorgenommen.Diese Daten wurden für Simulationsrechnungen verwendet, um Kostenschätzungenfür Reduktionspfade zu erhalten.Im nächsten Abschnitt werden die Annahmen zu den Mustergebäuden vorgestellt,die Referenzsanierungen bzw. Referenzneubauweisen festgelegt sowie die weiterenVarianten definiert. Die Annahmen zu den Rahmenbedingungen, welche überden Simulationszeitraum 2000 – 2050 ändern wie Kostendegression der Investitionskostenund Energiepreisentwicklungen, werden in Abschnitt 5.2 vorgestellt. Inden beiden folgenden Abschnitten werden die Simulationsergebnisse präsentiert.Abschnitt 5.3 zeigt das gesamtwirtschaftliche Investitionsvolumen und die eingespartenEnergiekosten für die Periode 2000 – 2050, in Abschnitt 5.4 werden die gesamtenMehrkosten der einzelnen Szenarien bestimmt und die zugehörigen CO 2 -Reduktionskosten berechnet. Schlussfolgerungen werden in Abschnitt 5.5 gezogen.5.1 Mustergebäude und Sanierungsvarianten5.1.1 Die MustergebäudeFür die beiden Gebäudetypen Einfamilienhäuser (EFH) und Mehrfamilienhäuser(MFH) wurden für drei Baujahresklassen (bis 1947, 1948 – 1975, 1976 – 2000) sowiefür Neubauten (Baujahr ab 2001) Mustergebäude definiert. Für diese Bauperiodenhaben Wüest & Partner (2004) Flächen relevanter Bauteile (Fassaden, Fenster, Dächerusw.) für jeweils ein Modellgebäude bestimmt. Auf der Grundlage dieser Flächenvorgabenwurden, unter Berücksichtigung typischer Bauweisen (Dachformen,83

84 Kapitel 5: Kosten energiesparender ZusatzinvestitionenFenstergrössen, Anordnung von Balkonen usw.) der einzelnen Bauperioden, Geometrienfür die Mustergebäude festgelegt. Die wärmetechnischen Eigenschaften derBauteile und weitere energierelevante Parameter wie z. B. die Luftwechselrate wurdenvon Jakob et al. (2002) übernommen. Der Wärmebedarf dieser Mustergebäudewurde anschliessend nach der SIA-Norm 380/1 (SIA, 2001) berechnet. Einige wichtigeKenngrössen dieser Mustergebäude sind in Tabelle 5.1 aufgeführt. Für Detailssei auf den Anhang D verwiesen.Tabelle 5.1: Energiebezugsfläche, Gebäudehüllenzahl und Wärmebedarf (WB) vor undnach der Referenzsanierung (REF; s. Absch. 5.1.2) der Mustergebäude der BauperiodenBJ 1 (bis 1947), BJ 2 (1948 – 1975), BJ 3 (1976 – 2000) und für Neubauten Nb (Baujahrab 2001).Kenngrössen der Einfamilienhäuser MehrfamilienhäuserMustergebäude BJ 1 BJ 2 BJ 3 Nb BJ 1 BJ 2 BJ 3 NbEnergiebezugsfläche [m 2 ] 180 184 190 195 357 669 896 805Gebäudehüllenzahl a [–] 1.95 2.18 2.01 1.95 1.86 1.39 1.51 1.50Wärmebedarf [MJ/(m 2 a)] 620 700 342 242 593 541 332 209WB nach REF [MJ/(m 2 a)] 530 590 303 515 445 293a Verhältnis der Gebäudehüllfläche zur Energiebezugsfläche5.1.2 Sanierungen der AltbautenDie Ein- und Mehrfamilienhäuser der drei Baujahresklassen ‚bis 1947‘, ‚1948 – 1975‘und ‚1976 – 2000‘ stehen im Zeitraum 2000 bis 2050 einmal zu einer Vollsanierung an,wenn von einer Sanierungszykluslänge von 25 Jahren ausgegangen wird (Vollsanierungenjeweils nach zwei Zykluslängen). Für eine solche Vollsanierung wurde jeweilseine Referenzsanierung festgelegt. Diese kann bereits zu einer Wärmebedarfsreduktionführen. Die Referenzsanierung beinhaltet für alle Gebäudekategorien folgendeElemente:• Wände: Instandsetzung der Fassade und Putzausbesserungen• Dach: Reparatur der Eindeckung und Erneuerung des Unterdaches• Kellerdecke: reine Putzausbesserungen• Fenster: komplett neue Fenster gleicher Rahmenqualität aber heutiger, bessererGlasqualitätHierbei führt nur der Fensterersatz zu einer Verringerung des Wärmebedarfs. DieAuswirkungen auf den Wärmebedarf werden aus Tabelle 5.1 ersichtlich.Für jedes Mustergebäude wurden bis zu neun weitergehende Sanierungsvariantenmit jeweils grösseren Wärmebedarfsreduktionen festgelegt und die Mehrkostengegenüber der Referenzsanierung bestimmt. Hierzu dienten Kostendaten von Jakobet al. (2002). Es ist zu beachten, dass z. B. die Kosten für das Baugerüst bei einer

5.1 Mustergebäude und Sanierungsvarianten 85allfälligen Verbesserung der Fassadendämmung bei den erweiterten Massnahmennicht zu berücksichtigen sind, da bereits für die Referenzsanierung ein Baugerüst installiertwerden muss. Die einzelnen Massnahmen der Sanierungsvarianten wurdennach deren Effizienz ausgewählt, so dass zuerst jene Massnahmen umgesetzt werden,bei denen die Kosten pro eingespartem Wärmebedarf am geringsten sind (kleinsteGrenzkosten). Die Grenzkosten wurden nach dem Ansatz von Jakob et al. (2002)bestimmt. Die Sanierungsvarianten, deren Wärmebedarfsreduktionen und die zugehörigenMehrkosten sind im Anhang D aufgeführt. Die generelle Reihenfolge derSanierungsvarianten ist konsistent mit Jakob (2006). Für Belgien haben Verbeeckund Hens (2005) eine in den Grundzügen identische Hierarchie von Energieeffizienzmassnahmenbei Gebäudesanierungen bestimmt.5.1.3 Varianten der NeubautenFür den Neubau von Ein- und Mehrfamilienhäusern wurden analog den Sanierungenzehn Neubauvarianten mit einem jeweils niedrigeren Wärmebedarf festgelegt und dieMehrkosten bestimmt. Wie bei den Sanierungen wurden die einzelnen Massnahmender Neubauvarianten nach steigenden Grenzkosten ausgewählt. Für die gesamte Betrachtungsperiodevon 2000 bis 2050 wurden dieselben Referenzneubauweisen undNeubauvarianten verwendet. Details zu den Neubauvarianten sind ebenfalls in AnhangD zu finden.5.1.4 ‚Muster‘-Gebäudepark der SchweizDie Werte für den Wärmebedarf der unsanierten Mustergebäude mit Baujahr kleiner1976 liegen deutlich höher als die entsprechenden Werte des Energiestandards‚Referenz‘ aus Kapitel 4 (vgl. Abb. 2.12 u. Tab. 5.1). Eine Ursache liegt darin, dassdie Mustergebäude im Ausgangszustand als unsaniert gelten. Die heute im Bestandvorhandenen Gebäude dieser Bauperioden sind jedoch teilweise schon saniert undweisen deshalb im Mittel einen kleineren Wärmebedarf auf. Diesem Umstand wirdim Folgenden dadurch Rechnung getragen, indem einige Bauteile im Ausgangszustandeine etwas bessere Qualität aufweisen als die unsanierten Gebäude. Der Sanierungsgradeinzelner Bauteile wurde der Literatur entnommen (Jakob et al., 2002;Jakob und Jochem, 2003, 2004). Dies hat zur Folge, dass der Wärmebedarf der unsaniertenMustergebäude etwas tiefer zu liegen kommt und die Sanierungsmassnahmenim Mittel eine etwas geringere Wärmebedarfsreduktion bringen bzw. etwas höhereMehrkosten für eine vorgegebene Wärmebedarfsreduktion anfallen. Für Details zudiesen Annahmen sei auf Anhang D verwiesen.Diese Korrektur vermag jedoch den Wärmebedarf der Mustergebäude nicht vollständigan jene aus Kapitel 4 anzugleichen. Damit die Ergebnisse der Kostenrechnungmit jenen der Potenzialabschätzung von Kapitel 4 vergleichbar werden, wirdder Wärmebedarf der unsanierten Mustergebäude auf die mittleren Werte der Referenzenergiestandardsvon Kapitel 4 gesetzt. Dabei wird von der Annahme ausgegangen,dass die relativen Wärmebedarfsreduktionen durch oben aufgeführte Massnahmenin den einzelnen Bauperioden unabhängig vom Ausgangswärmebedarf sind.Die resultierenden Wärmebedarfsreduktionen und zugehörigen Kosten für die acht

86 Kapitel 5: Kosten energiesparender ZusatzinvestitionenMehrkosten [CHF/m 2 ]300200100EFH BJ 2000 (Neubau)MFH BJ 2000 (Neubau)EFH BJ

5.2 Entwicklung der Rahmenbedingungen 87Tabelle 5.2: Spezifischer Wärmebedarf und zugehörige Mehrkosten im Jahre 2000 in CHF(real 2000) für die Energiestandards der in Box 5.1 aufgeführten Szenarien für Einfamilienhäuser(EFH) und Mehrfamilienhäuser (MFH). Bauperioden: BJ 1 (bis 1947), BJ 2(1948 – 1975), BJ 3 (1976 – 2000); Neubauten Nb (Baujahr ab 2001).Wärme- Mehrkosten für Sanierungen [CHF/m 2 ] Kosten Neubaubedarf Einfamilienhäuser Mehrfamilienhäuser [CHF/m 2 ][MJ/(m 2 a)] BJ 1 BJ 2 BJ 3 BJ 1 BJ 2 BJ 3 EFH MFH80 241 a 196 a100 189 142150 212 a 226 205 179 a 135 a 174 a 54 29200 150 141 131 132 109 101 14 0 b250 102 93 60 90 66 33300 57 56 1 b 54 32 0 ba Die Mehrkosten beziehen sich auf die leicht höheren Wärmebedarfswerte der Maximalvarianten:EFH BJ 1: 169 MJ/(m 2 a), MFH BJ 1: 171 MJ/(m 2 a), MFH BJ 2: 188 MJ/(m 2 a), MFHBJ 3: 157 MJ/(m 2 a), EFH Nb: 85 MJ/(m 2 a), MFH Nb: 82 MJ/(m 2 a)b Die Mehrkosten sind (beinahe) null, da der geforderte Wärmebedarf mit der Referenzsanierungbzw. Referenzneubauweise schon (beinahe) unterschritten wird: EFH BJ 3: 301 MJ/(m 2 a), MFHBJ 3: 283 MJ/(m 2 a), MFH Nb: 200 MJ/(m 2 a)von Lerneffekten und grösserer Stückzahlen (‚economie of scale‘) zu erwarten. FürPassivenergiehäuser in Deutschland wurden Kostendegressionen um einen Faktorzehn zwischen 1991 und 2001 beobachtet (BKI, 2001). Jakob et al. (2002) haben fürden Zeitraum 2000 bis 2030 Schätzungen der zu erwartenden Kostendegressionen inder Schweiz für verschiedene Bauteile zum Wärmeschutz wie Fassadendämmungen,Fenstersysteme und Lüftungsanlagen vorgenommen. Auf dieser Grundlage wurdenjährliche Degressionsraten für die verschiedenen Massnahmen abgeleitet (Tab. 5.3)und die Investitionskosten der verschiedenen Sanierungs- bzw. Neubauvarianten bis2050 bestimmt.Dies führt dazu, dass die Kosten der weitestgehenden Sanierungsvarianten imJahr 2050 rund 25 % unter jenen von 2000 liegen. Bei Neubauten liegen sie sogar bis30 % unter den Kosten vom Jahr 2000.Tabelle 5.3: Jährliche Degressionsraten der Investitionskosten für verschiedene Sanierungsmassnahmen.Grundlagen bilden Abschätzung von Jakob et al. (2002) bis 2030. Fürden Zeitraum 2030 – 2050 wird von denselben Degressionsraten wie in den Jahren 2020 –2030 ausgegangen.Jahr Wärmedämmung Fenster (U-Wert [W/(m 2 K)]) Lüftung8–16 cm 20 cm 30 cm U=1.4 U=1.1 U=0.82000 – 2010 0.56 % 0.82 % 0.87 % 0.42 % 0.69 % 2.6 % 1.4 %2010 – 2020 0.49 % 0.82 % 0.73 % 0.35 % 1.1 % 1.0 % 0.89 %2020 – 2030 0.34 % 0.37 % 0.22 % 0.27 % 0.57 % 0.68 % 0.60 %2030 – 2050 0.34 % 0.37 % 0.22 % 0.27 % 0.57 % 0.68 % 0.60 %

88 Kapitel 5: Kosten energiesparender Zusatzinvestitionen5.2.2 EnergiepreisszenarienDie Einsparungen an Energiekosten sind abhängig von der Entwicklung der Energiepreise.Um den verschiedenen möglichen Entwicklungspfaden Rechnung zu tragen,wurden für die Simulationen vier Energiepreisentwicklungen verwendet. Dieersten beiden Szenarien (a und b) basieren auf den Energiepreisszenarien Ia undIb der Energieperspektiven 2035/2050 des BFE (Prognos, 2005). Das Szenario Iabasiert auf einem erwarteten realen Rohölpreis von rund 30 $ pro Barrel und gehtvon keinen grösseren Energiepreiserhöhungen aus. Angesichts von Rohölpreisen von38 $/Barrel 1 im Jahresmittel von 2004 und Monatsmitteln von 44 – 64 $/barrel vonJanuar bis November 2005 scheinen diese Annahmen längst überholt. Wegen bessererVergleichbarkeit werden jedoch diese Energiepreisszenarien übernommen. Das SzenarioIb unterscheidet sich von Szenario Ia durch die Einführung einer CO 2 -Abgabeauf Brenn- und Treibstoffe ab dem Jahr 2006. In einem weiteren Energiepreisszenario(c) wird ausgehend von Szenario Ib ab dem Jahr 2006 von jährlich realen Energiepreissteigerungenvon 1.5 % bei Öl, 1 % bei Gas und Fernwärme und 0.5 % bei Holzausgegangen. Dies entspricht den vom SIA für Investitionsrechnungen empfohlenenEnergiepreisannahmen (SIA, 2004). In diesem Szenario liegt der Erdölpreis im Jahr2050 in etwa auf dem Niveau der Erdölkrise in den 1970er Jahren (Abb. 5.2). Ineinem vierten Energiepreisszenario (d) wird für jeden Energieträger von einer umeinen Prozentpunkt höheren jährlichen Steigerungsrate als in Szenario c ausgegangen,insbesondere erfährt auch die Elektrizität eine Energiepreissteigerung von 1 %pro Jahr. In Tabelle 5.4 sind die Energiepreise für die verschiedenen Energieträgerund Szenarien aufgeführt.Heizölpreis (real 2000) [Rp./kWh]161412108642historische EntwicklungEnergiepreisszenario aEnergiepreisszenario bEnergiepreisszenario cEnergiepreisszenario d01960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 5.2: Entwicklung des Heizölpreises von 1965 – 2004 (BFE, 1997, 2005) undfür die vier Energiepreisszenarien a bis d (Tab 5.4) von 2000 – 2050.1 Rohölpreise (Spotmarkt) in US$ pro Barrel (Brent 38); Quelle: Erdölvereinigung(www.erdoel.ch; 18.1.2006)

5.2 Entwicklung der Rahmenbedingungen 89Tabelle 5.4: Preise der Energieträger in Rp/kWh (real 2000) von 2000 bis 2050. Szenarioa entspricht dem Szenario Ia von Prognos (2005) (ab 2035 eigene Annahmen), welchesfür die nächsten 25 Jahre von einem Rohölpreis von real um die 30 $/barrel ausgeht (mitmehr oder weniger grossen Schwankungen). Szenario b entspricht Szenario Ib von Prognos(2005) mit zusätzlicher CO 2 -Abgabe auf Brennstoffen. Szenario c geht ausgehend vonSzenario b von folgenden jährlichen realen Energiepreissteigerung ab 2006 aus: Öl 1.5 %,Gas 1 %, Elektrizität 0 %, Holz 0.5 %, Fernwärme 1 %. Im Szenario d sind die jährlichenSteigerungsraten jeweils um einen Prozentpunkt höher als in Szenario c.Szenario/Energieträger 2000 2005 2010 2020 2030 2040 2050aÖl 5.1 4.2 4.3 4.5 4.5 4.9 4.9Gas 6.0 6.5 6.4 6.6 6.6 6.8 6.8Elektrizität 18.7 17.3 16.6 17.5 17.8 17.4 17.4Holz 2.3 2.4 2.5 2.7 2.9 3.0 3.0Fernwärme 5.5 6.4 6.5 6.7 6.8 7.1 7.1bÖl 5.1 4.2 5.2 5.3 5.2 5.5 5.5Gas 6.0 6.5 7.0 7.1 7.1 7.3 7.3Elektrizität 18.7 17.3 16.6 17.5 17.8 17.4 17.4Holz 2.3 2.4 3.0 3.1 3.3 3.3 3.3Fernwärme 5.5 6.4 6.7 6.9 7.1 7.4 7.4cÖl 5.1 4.2 5.5 6.4 7.4 8.6 10.0Gas 6.0 6.5 7.3 8.1 8.9 9.9 10.9Elektrizität 18.7 17.3 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2Holz 2.3 2.4 2.8 2.9 3.1 3.2 3.4Fernwärme 5.5 6.4 7.0 7.8 8.6 9.5 10.5dÖl 5.1 4.2 5.7 7.3 9.4 12.0 15.4Gas 6.0 6.5 7.6 9.3 11.3 13.8 16.8Elektrizität 18.7 17.3 17.9 19.8 21.9 24.1 26.7Holz 2.3 2.4 2.9 3.4 3.9 4.5 5.3Fernwärme 5.5 6.4 7.3 8.9 10.9 13.2 16.1

90 Kapitel 5: Kosten energiesparender Zusatzinvestitionen5.3 Gesamtwirtschaftliches Investitionsvolumen undeingesparte EnergiekostenAnalog dem Vorgehen in Abschnitt 4.1 werden bis 2005 alle Gebäude nach demReferenzstandard saniert bzw. gebaut. Ab 2006 werden verschiedene Szenarien weitergehenderSanierungs- bzw. Neubauvarianten untersucht. Eine Zusammenstellungder in diesem Kapitel diskutierten Szenarien mit deren Bezeichnungen ist in Box 5.1zu finden.Box 5.1: Szenarien in Kapitel 5Das in Kap. 5 verwendete Referenzszenario REF5 entspricht weitgehend jenemvon Kap. 4. Es werden jedoch nur die zwei Gebäudetypen Einfamilienhäuser(EFH) und Mehrfamilienhäuser (MFH) unterschieden. Die vom Gebäudetypabhängenden Modellparameter aus Absch. 2.3 werden entsprechend angepasst.Für den spezifischen Wärmebedarf des Referenzenergiestandards werden die inAbsch. 5.1.4 eingeführten Wärmebedarfswerte verwendet. Diese entsprechen fürdie einzelnen Bauperioden den Mittelwerten der Referenzenergiestandards vonKap. 4, sind im Unterschied zu jenen jedoch zeitlich konstant.Die alternativen Szenarien unterscheiden sich im Energiestandard zum SzenarioREF5. Der Energiestandard ist durch einen vorgegebenen spezifischen Wärmebedarffür Neubauten (Baujahresklasse ‚ab 2001‘) und einen für Sanierungen(Baujahresklassen ‚bis 1947‘, ‚1948 – 1975‘, ‚1976 – 2000‘) definiert. Für EFH undMFH werden jeweils die gleichen Wärmebedarfswerte vorgegeben. Zu den Energiestandardsgehören auch immer die zu den Wärmebedarfswerten gehörendenInvestitionskosten, welche in Tab 5.2 aufgeführt sind.Für alle Szenarien gelten bis 2005 die Parameterwerte des Szenarios REF5, erstab 2006 gelten die unten aufgeführten Abweichungen.Bezeichnung Beschrieb (WB = Wärmebedarf)Basisszenario AbweichungenREF5 Referenzszenarionb200san300 REF5 WB Neubau: 200 MJ/(m 2 a),WB Sanierung: 300 MJ/(m 2 a)nb150san250 REF5 WB Neubau: 150 MJ/(m 2 a),WB Sanierung: 250 MJ/(m 2 a)nb100san200 REF5 WB Neubau: 100 MJ/(m 2 a),WB Sanierung: 200 MJ/(m 2 a)nb80san150 REF5 WB Neubau: 80 MJ/(m 2 a),WB Sanierung: 150 MJ/(m 2 a)REF wie Referenzszenario von Absch. 4.1.1 (s. Box. 4.1)DFr DF1 von Absch. 4.1.1 Einbau der Heiz- u. Warmwassersystemewie bei REFACr AC1 von Absch. 4.1.1 Einbau der Heiz- u. Warmwassersystemewie bei REF

5.3 Investitionsvolumen und eingesparte Energiekosten 91Abbildung 5.3 zeigt die Entwicklung des Energieverbrauchs für Heizung undWarmwasseraufbereitung der vier betrachteten Szenarien. Verglichen mit den Szenarienin Abschnitt 4.1 sind die Referenzszenarien nahezu deckungsgleich, das Szenarionb200san300 entspricht dem Szenario DFr und Szenario nb80san150 liegt nurleicht über dem Szenario ACr. Die Szenarien DFr und ACr gehen von den selbenEnergiestandards wie die in Abschnitt 4.1 diskutierten Szenarien DF1 und AC1aus, deren installierte Heiz- und Warmwassersysteme entsprechen jedoch jenen desReferenzszenarios. In der Maximalvariante können demnach Reduktionen des Pro-Kopf-Verbrauchs auf die Hälfte vom Jahr 2000 realisiert werden.Die jährlichen Mehrinvestitionen für die betrachteten Szenarien in realen Kostendes Jahres 2000 sind in Abbildung 5.4 dargestellt. Die Investitionskostenkurven sindein Abbild des jährlichen Bauvolumens, der Kostenunterschiede der verschiedenenGebäudekategorien sowie der Kostendegression der einzelnen Massnahmen. In derMaximalvariante müssten im Mittel rund 1.3 Mrd. CHF pro Jahr aufgewendet werden.Dies entspricht weniger als 10 % der heutigen Investitionen in den Wohnungsbauder Schweiz, welche in den letzten 10 Jahren zwischen 16 Mrd. und 21 Mrd. CHFpro Jahr lagen (in realen Preisen 2000) (BFS, 2005b). Bei der Betrachtung der zusätzlichenInvestitionskosten sind die Auswirkungen folgender Annahmen im Augezu behalten. Die Mustergebäude im Ausgangszustand (Altbauten) beinhalten einenAnteil bereits sanierter Bauten (s. Absch. 5.1.4). In Realität dürften zuerst die nochunsanierten Gebäude erneuert werden, bei denen Energieeinsparungen kostengünstigererreicht werden können als bei teilweise sanierten Gebäuden. Im Zeitverlaufwerden deshalb die Investitionskosten in Abbildung 5.4 zu Beginn eher etwas überschätzt,gegen Ende etwas unterschätzt. Weiter werden keine technischen Verbesserungenim Zeitverlauf bei den Referenzsanierungen bzw. Referenzneubauweisenangenommen. Werden künftig die Referenzsanierungen bzw. -neubauweisen besser,indem beispielsweise die erste Sanierungsvariante bereits im Referenzfall ausgeführtwird, sind diese Mehrkosten nicht mehr als solche zu verrechnen. Die MehrkostenEnergieverbrauch [PJ/a]25020015010050REFDFrACrREF5WBnb200san300WBnb150san250WBnb100san200WBnb80san15002000 2010 2020 2030 2040 205020001.00.80.60.40.22050 0Energieverbrauch [kW/Person]Abbildung 5.3: Entwicklung des Endenergieverbrauchs für Heizung und Warmwasser imWohngebäudesektor der Schweiz von 2000 – 2050 (links) und Pro-Kopf-Verbrauch in denJahren 2000 und 2050 (rechts) für verschiedene Szenarien energiesparender Zusatzinvestitionen.Grau hinterlegt sind vergleichbare Szenarien aus Kap. 4. Die Bezeichnungen derSzenarien sind der Box 5.1 zu entnehmen.

92 Kapitel 5: Kosten energiesparender ZusatzinvestitionenInvestitionskosten [Mrd. CHF/a]2.01.51.00.5WBnb200san300WBnb150san250WBnb100san200WBnb80san15002000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 5.4: Entwicklung der zusätzlichen Investitionskosten (real 2000) gegenüberdem Referenzszenario im Wohngebäudesektor der Schweiz für Szenarien energiesparenderZusatzinvestitionen in Fünfjahresklassen. Die Bezeichnungen der Szenarien sind der Box 5.1zu entnehmen. Als Vergleich: In der Schweiz wurden in den letzten 10 Jahren 16 – 21 Mrd.CHF pro Jahr (real 2000) in den Wohnungsbau investiert (BFS, 2005b).a) Energiepreisszenario a b) Energiepreisszenario bEK [Mrd. CHF/a]8642REF5WBnb200san300WBnb150san250WBnb100san200WBnb80san150EK [Mrd. CHF/a]8642REF5WBnb200san300WBnb150san250WBnb100san200WBnb80san15002000 2010 2020 2030 2040 205002000 2010 2020 2030 2040 2050c) Energiepreisszenario c d) Energiepreisszenario dEK [Mrd. CHF/a]8642REF5WBnb200san300WBnb150san250WBnb100san200WBnb80san15002000 2010 2020 2030 2040 2050EK [Mrd. CHF/a]8642REF5WBnb200san300WBnb150san250WBnb100san200WBnb80san15002000 2010 2020 2030 2040 2050Abbildung 5.5: Entwicklung der Energiekosten (EK, real 2000) für Heizung und Warmwasserim Wohngebäudesektor der Schweiz für verschiedene Szenarien energiesparenderZusatzinvestitionen für die Energiepreisszenarien von Tab. 5.4. Die Bezeichnungen derSzenarien sind der Box 5.1 zu entnehmen.

5.4 Strategie- und CO 2 -Reduktionskosten 93würden dadurch im Zeitverlauf etwas geringer ausfallen als in Abbildung 5.4.Die Zusatzinvestitionen führen zu einer Reduktion der Ausgaben für die Energieträger.Abbildung 5.5 zeigt die Entwicklung der totalen Energiekosten für dieverschiedenen Szenarien. Heute werden rund 4 Mrd. CHF jährlich für Energiekostenausgegeben. Im Referenzszenario bleiben diese Ausgaben für die Energiepreisszenariena und b in etwa konstant, können für die Energiepreisszenarien c und d jedochauf 5 bzw. 8 Mrd. CHF pro Jahr ansteigen. Im Szenario nb80san150 können imJahre 2050 je nach Energiepreisentwicklung zwischen 1.5 Mrd. CHF (Energiepreisszenarioa) und 3 Mrd. CHF (Energiepreisszenario d) jährlich eingespart werden. Zudiesem Zeitpunkt liegen die Energiekosteneinsparungen über den jährlichen Mehrinvestitionen.5.4 Strategie- und CO 2 -ReduktionskostenDie gesamten Mehrkosten eines bestimmten Szenarios gegenüber dem Referenzszenario(Strategiekosten) für die Zeitperiode 2006 bis 2050 sowie die damit verbundenenCO 2 -Reduktionskosten werden analog dem Vorgehen von Markewitz et al.(1998) bestimmt. Dabei werden die Barwerte der Kostenbestandteile bezogen aufdas Jahr 2006 bestimmt, d. h. die jährlichen Kostenbestandteile werden auf das Jahr2006 abdiskontiert. Die Strategiekosten werden ins Verhältnis zu den kumulierteneingesparten CO 2 -Emissionen gesetzt. Im Unterschied zu Markewitz et al. (1998)werden die CO 2 -Emissionsreduktionen jedoch nicht abdiskontiert, d. h. zukünftigeEmissionsreduktionen zählen gleich wie heutige.Die Strategiekosten ∆K Strategie sind die Differenz der Kapitalkosten der Zusatzinvestitionen∆K Kapital und der eingesparten Energiekosten ∆K Energie . Werden diesedurch die kumulierten eingesparten CO 2 -Emissionen ∆CO 2,cum dividiert, ergebensich die CO 2 -Reduktionskosten.K red,CO2 = ∆K Strategie∆CO 2,cum= ∆K Kapital − ∆K Energie∆CO 2,cum(5.1)wobeiK red,CO2 CO 2 -Reduktionskosten [CHF/(t CO 2 )]∆K Strategie Strategiekosten [CHF], d. h. der Barwert der gesamten Mehrkosteneines bestimmten Szenarios (Strategie) gegenüber dem Referenzszenario∆CO 2,cum kumulierte CO 2 -Einsparung eines bestimmten Szenarios gegenüberdem Referenzszenario [t CO 2 ]∆K Kapital Barwert der gesamten Kapitalkosten einer Strategie [CHF]∆K Energie Barwert der gesamten eingesparten Energiekosten einer Strategie[CHF]

94 Kapitel 5: Kosten energiesparender ZusatzinvestitionenDie CO 2 -Reduktionskosten können folgende Wertebereiche annehmen:K red,CO2 > 0 Die Kapitalkosten sind höher als die Energiekosteneinsparungen,d. h. die Investitionen sind nicht wirtschaftlich und die CO 2 -Reduktionskosten folglich positiv.K red,CO2 = 0 Die Kapitalkosten sind gleich den Energiekosteneinsparungen,folglich sind auch die CO 2 -Reduktionskosten gleich null.K red,CO2 < 0 Die Energiekosteneinsparungen sind grösser als die Kapitalkosten,d. h. die Investitionen sind wirtschaftlich und die CO 2 -Reduktionskosten folglich negativ.Die Kapital- und Energiekosten bedeuten die Mehrkosten bzw. Einsparungen einesbestimmten Szenarios gegenüber dem Referenzszenario. Dabei werden die Barwerteder jährlichen Kapital- bzw. eingesparten Energiekosten betrachtet, d. h. diejeweiligen Jahreskosten werden auf einen Bezugszeitpunkt abdiskontiert und erstdann aufsummiert. Später anfallende Kosten bzw. Energiekosteneinsparungen werdendadurch geringer bewertet als früher auftretende.∆K Kapital =t E∑t=t A∆K Kap (t)(1 + d) t−t Bbzw. ∆K Energie =t E∑t=t A∆K E (t)(1 + d) t−t B(5.2)wobei∆K Kapital∆K Kap (t)∆K Energie∆K E (t)t At Et BdBarwert der gesamten Kapitalkosten einer Strategie [CHF]Kapitalkosten im Jahr t [CHF/a]Barwert der gesamten eingesparten Energiekosten einer Strategie[CHF]eingesparten Energiekosten im Jahr t [CHF/a]Anfangsjahr der BetrachtungsperiodeEndjahr der BetrachtungsperiodeBezugsjahr der DiskontierungDiskontfaktor [1/a]Die jährlich eingesparten Energiekosten ∆K E (t) ergeben sich aus der Differenzder jährlichen Energiekosten des Referenzszenarios und der alternativen Szenarien(Abb. 5.5). Für die Investitionen können jedoch nicht direkt die Mehrkosten ausAbbildung 5.4 verwendet werden, da die zugehörigen Energieeinsparungen über dieLebensdauer der Investitionen anfallen, welche über 2050 reichen können. Um diebis 2050 erfolgten Energieeinsparungen mit den dafür aufzuwendenden Investitionenzu vergleichen, werden die Investitionskosten ∆K I (t) eines bestimmten Jahresüber eine Annuität a in konstante Jahreszahlungen umgerechnet, die über die Lebensdauerτ (Abschreibungsdauer) einer Massnahme zu zahlen sind. Dabei werdenfür den Vergleich nur die bis 2050 anfallenden Jahreszahlungen berücksichtigt. Dieannuitätischen Investitionskosten ∆K I,a (t) der Investition des Jahres t werden wiefolgt berechnet:

5.4 Strategie- und CO 2 -Reduktionskosten 95wobei∆K I,a (t)∆K I (t)a = (1+z)τ z(1+z) τ −1∆K I,a (t) = a × ∆K I (t) (5.3)annuitätische Investitionskosten im Jahr t [CHF/a]Investitionskosten im Jahr t [CHF/a]Annuitätsfaktor [–], wobei z die jährliche Verzinsung [1/a] undτ die Abschreibungsdauer [a] bedeutetDie jährlichen Kapitalkosten ∆K Kap (t) bestehen aus der Summe der annuitätischenInvestitionskosten der laufenden Investitionen im Jahr t. Eine Investitionliefert über ihre Lebensdauer einen Beitrag zu den jährlichen Kapitalkosten undzwar um den Betrag der oben abgeleiteten annuitätischen Investitionskosten.∆K Kap (t) = ∆K Kap (t−1) + ∆K I,a (t) − ∆K I,a (t−τ) (5.4)wobei∆K Kap (t)∆K I,a (t)τjährliche Kapitalkosten im Jahr t [CHF/a]annuitätische Investitionskosten der im Jahr t getätigten Investitionen[CHF/a]Amortisationsdauer [a]Die Strategie- und CO 2 -Reduktionskosten hängen stark von den finanzmathematischenParametern Zinssatz z, Amortisationsdauer τ und Diskontsatz d ab. Deshalbwurde jeweils eine obere und untere Schranke sowie ein mittlerer Wert berechnet.Die Werte sind in der Tabelle 5.5 aufgeführt. Die untere Schranke eignet sich fürgesamtvolkswirtschaftliche Analysen, wohingegen die obere Schranke schon hohe Gewinnerwartungensetzt. Die mittlere Variante liegt im Kalkulationsbereich privaterInvestoren.In Abbildung 5.6 sind die berechneten Strategiekosten und die CO 2 -Reduktionskostenfür die Szenarien aus Box 5.1 jeweils für die vier Energiepreisszenariena bis d gemäss Tabelle 5.4 dargestellt. Die Berechnungen wurden für die Periode2006 – 2050 durchgeführt und auf das Jahr 2006 bezogen. Die Resultate legen nahe,dass aus volkswirtschaftlicher Sicht die Szenarien nb200san300 und nb150san250in jedem Fall wirtschaftlich sind, bei kontinuierlichen Energiepreissteigerungen auchdie weitergehenden Szenarien. Zudem sind bei den niedrigen Energiepreisszenariena und b die CO 2 -Reduktionskosten der Szenarien nb100san200 und nb80san150 relativgering. Aus Sicht der privaten Investoren sind nur die Szenarien nb200san300und nb150san250 wirtschaftlich oder liegen nahe an der Wirtschaftlichkeitsgrenze.Werden jedoch deutliche Energiepreissteigerungen angenommen, rücken selbst dieTabelle 5.5: Finanzmathematische Parameter für die Ermittlung der StrategiekostenParameter untere Schranke mittlere Werte obere SchrankeZinssatz z 2 % 3.5 % 5 %Amortisationsdauer τ 50 a 40 a 25 aDiskontsatz d 2 % 3.5 % 5 %

96 Kapitel 5: Kosten energiesparender Zusatzinvestitionena) Strategiekosten30nb200san300 nb150san250 nb100san200 nb80san15020[Mrd. CHF]100−10a b c d a b c d a b c d a b c db) CO −Reduktionskosten2300nb200san300 nb150san250 nb100san200 nb80san150200[CHF/t CO 2]1000−100−200a b c d a b c d a b c d a b c dAbbildung 5.6: Bandbreite der (a) Strategiekosten und (b) CO 2 -Reduktionskosten fürdie Szenarien nb200san300, nb150san250, nb100san200 und nb50san100 (s. Box 5.1) jeweilsfür die vier Energiepreisszenarien a, b, c und d von Tab. 5.4 bezogen auf das Jahr2006 (Kostenbasis real 2000). Es wurde mit einem Zins- und Diskontsatz und einer Amortisationsdauerbei der unteren Schranke (△) von 2 % und 50 a, bei der oberen Schranke(▽) von 5 % und 25 a und beim mittleren Wert (♦) von 3.5 % und 40 a gerechnet.weitergehenden Szenarien nb100san200 und nb80san150 an die Wirtschaftlichkeitsgrenze.Diese Befunde sind konsistent mit Amstalden et al. (2006).Die CO 2 -Reduktionskosten liegen in denselben Grössenordnungen, wie sie Kleemannet al. (2000b) für verschiedene heutige Sanierungsmassnahmen bei Gebäudenin Deutschland berechnet haben. Die Autoren weisen jedoch darauf hin, dass wegender hohen Sensitivität der Reduktionskosten auf Parameteränderungen Vergleichemit anderen Analysen schwierig sind, wenn nicht ein sorgfältiger Abgleich der Eingangsparametergemacht wird.5.5 SchlussfolgerungenFür den Wohngebäudepark der Schweiz wurden Mustergebäude für Ein- und Mehrfamilienhäuserder Bauperioden ‚bis 1947‘, ‚1948 – 1975‘, ‚1976 – 2000‘ und ‚ab 2000‘(Neubauten) definiert (Absch. 5.1). Es wurden jeweils eine Referenzsanierung bzw.Referenzneubauweise und bis zu zehn weitergehende Sanierungs- bzw. Neubauvari-

5.5 Schlussfolgerungen 97anten festgelegt. Die zugehörigen Wärmebedarfsreduktionen und Mehrkosten gegenüberder Referenzbauweise wurden bestimmt. Für den Zeitraum 2000 – 2050 wurdenKostendegressionen für die verschiedenen Varianten berücksichtigt (Absch. 5.2.1).Mithilfe dieser Daten wurden Szenarien mit unterschiedlich weit gehenden Sanierungs-bzw. Neubauvarianten definiert und Simulationen für den Wohngebäudeparkvon 2000 bis 2050 gerechnet. Es wurden jeweils die jährlichen Investitions- und Energiekostenbestimmt (Absch. 5.3). Dabei wurden verschiedene Energiepreisszenarienberücksichtigt (Absch. 5.2.2). Für jedes Szenario wurden die gesamten Nettokosten(Strategiekosten), d. h. die Differenz aus gesamten Investitionen und Energiekosteneinsparungen,und daraus resultierend die CO 2 -Reduktionskosten berechnet(Absch. 5.4).Werden ab 2006 alle Neubauten mit einem spezifischen Wärmebedarf von rund80 MJ/(m 2 a) realisiert und wird der Wärmebedarf bei jeder Vollsanierung aufrund 150 MJ/(m 2 a) gesenkt, kann der Energieverbrauch bis 2050 halbiert werden(Abb. 5.3). Die jährlichen Investitionskosten für die energiesparenden Zusatzinvestitionenbelaufen sich dabei im Mittel auf rund 1.3 Mrd. CHF (Abb. 5.4). Diesentspricht weniger als 10 % der jährlichen Bauausgaben für den Wohnungsbau inder Schweiz. Durch die Reduktion des Energieverbrauchs vermindern sich die Energiekosten.Im Jahre 2050 ergeben sich je nach Energiepreisszenario Minderausgabenvon 1.5 bis 3 Mrd. CHF pro Jahr (Abb. 5.5) und übersteigen somit die jährlichenMehrinvestitionen.Werden kontinuierliche Energiepreissteigerungen (Energiepreisszenario c) angenommen,sind die Strategiekosten gleich null (Abb. 5.6a). Dabei wurde mit einerAmortisationsdauer von 50 Jahren, d. h. der Lebensdauer der Massnahme, und einemZinssatz von 2 % gerechnet. Eine solches Reduktionsszenario kann demnach ausvolkswirtschaftlicher Sicht als rentabel beurteilt werden. Die CO 2 -Reduktionskostensind stark abhängig von den finanzmathematischen Parametern (Amortisationsdauer,Zinssatz) bei der Strategiekostenberechnung und den Annahmen zur Energiepreisentwicklung(Abb. 5.6b). Maximal ergeben sich CO 2 -Reduktionskosten vonrund 150 CHF/t CO 2 bei tiefen Energiepreisen, Amortisationsdauer von 25 Jahrenund Zinssatz von 5 %. Bei kontinuierlichen Energiepreissteigerungen, Amortisationsdauervon 50 Jahren und Zinssatz von 2 % sind die CO 2 -Reduktionskosten negativund erreichen Werte um die −100 CHF/t CO 2 . Bei weniger weitgehenden Reduktionsstrategiensind die CO 2 -Reduktionskosten geringer.Die in diesem Kapitel diskutierten Kosten gelten nur für Investitionen, welchebei ohnehin stattfindenden Sanierungen zusätzlich für Massnahmen zur Wärmebedarfsreduktionerfolgen. Dasselbe gilt bei Neubauten. Wird der Entscheid, ob undwann eine Sanierung stattfinden bzw. in welchem Umfang die nicht energiewirksameSanierung erfolgen soll, durch Energieverbrauchsüberlegungen beeinflusst, sind weitereKostenbestandteile der Energieverbrauchsreduktion anzulasten. Bei steigendenEnergiepreisen wird der Energieverbrauch bei solchen Entscheiden eine zunehmendeRolle spielen. Werden Sanierungen aufgrund von Energieverbrauchsüberlegungenvorgezogen, wie in Abschnitt 4.2 diskutiert wurde, muss beispielsweise der Restwertvon frühzeitig ersetzten Bauteilen in die Berechnung mit einbezogen werden,deren Lebensdauer zum Sanierungszeitpunkt noch nicht abgelaufen ist. Bei der inAbschnitt 4.2.2 diskutierten forcierten Ersatzneubaustrategie stellt sich die Situa-

98 Kapitel 5: Kosten energiesparender Zusatzinvestitionention nochmals anders dar. Ein Ersatzneubau führt zu längeren Bauzeiten als eineSanierung und demzufolge zu längeren Mietzinsausfällen. Werden Ersatzneubautenaus Energieverbrauchsüberlegungen anstelle von Sanierungen durchgeführt, sind dieMietzinsausfälle dieser Reduktionsstrategie als Kosten zu belasten. Hingegen könnenbei Ersatzneubauten nachträglich meist höhere Mieten als bei Sanierungen realisiertwerden. Diese verringern die Kosten der Ersatzneubaustrategie wieder. Aufgrunddieser Überlegungen dürften die hier berechneten Kosten die realen Kosten von Reduktionsstrategieneher unterschätzen, zumal in Zukunft mit höheren Energiepreisenund einer höheren Relevanz von Energieverbrauchsüberlegungen bei Sanierungsentscheidenzu rechnen ist.Die Reduktionsstrategien führen zu einer Verschiebung der Geldflüsse in derVolkswirtschaft. Als Folge davon sind weitere Effekte zu erwarten. Übersteigen dieEnergiekosteneinsparungen die jährlichen Mehrinvestitionen, ergeben sich zusätzlicheNachfrageeffekte. Die Wirkung auf die Beschäftigung dürfte zudem positivausfallen, treten doch Anstelle grosser Ausgaben für die meist importierten EnergieressourcenInvestitionen für Sanierungen in die inländische Bauwirtschaft, welcheihrerseits sehr arbeitsplatzintensiv ist. Um solche Auswirkungen zu quantifizieren,wären weiterer Analysen z. B. mit volkswirtschaftlichen Gleichgewichts- oder Input-Output-Modellen durchzuführen.Wenn auch solche Reduktionsstrategien aus volkswirtschaftlicher oder klimapolitischerSicht wünschbar wären, sind es letztlich die Hauseigentümer, welche dieEntscheide fällen, wie die Gebäude gebaut oder renoviert werden. Amstalden et al.(2006) zeigen für die Einfamilienhäuser der Bauperiode 1948 – 1975, dass erste Massnahmenheute schon an der Wirtschaftlichkeitsgrenze liegen, die weitergehenden jedochnoch nicht wirtschaftlich sind. Werden energiepolitische Steuerinstrumente wieFörderbeiträge, Einkommenssteuereffekte und CO 2 -Abgabe sowie Energiepreissteigerungenvon der Grössenordnung des hier diskutierten Energiepreisszenarios c indie Berechnungen mit einbezogen, werden selbst die weitestgehenden Massnahmenals betriebswirtschaftlich rentabel beurteilt. Weiter können auch Zusatznutzen (sog.co-benefits) wie Lärmreduktion durch neue Fenster oder verbesserte Luftqualitätdurch kontrollierte Lüftung in die Kostenrechnung einbezogen werden. Versuche zurQuantifizierung sind in der laufenden Untersuchung des BFE „Direkte und indirekteZusatznutzen von energieeffizientem Wohnbau“ zu erwarten (BFE, 2004). ErsteResultate zeigen, dass die Nutzen dieser co-benefits in der selben Grössenordnungliegen können wie jene durch verminderten Energieverbrauch (Jakob, 2006). Zu ähnlichenResultaten kommen Banfi et al. (2005), welche die Zahlungsbereitschaft vonMietern für ebensolche Massnahmen empirisch erhoben.

Kapitel 6Fazit und AusblickDie vorliegende Studie untersuchte die langfristigen Reduktionspotenziale bezüglichEnergieverbrauch und CO 2 -Emissionen für Heizung und Warmwasser im Wohngebäudesektorder Schweiz und machte Kostenschätzungen für spezielle Reduktionspfade.Es wurde ein Gebäudebestandmodell entwickelt, welches die Entwicklung desWohngebäudebestandes der Schweiz, des zugehörigen Energieverbrauchs für Heizungund Warmwasseraufbereitung, die damit verbundenen CO 2 -Emissionen sowiedie Investitions- und Energiekosten berechnen kann. Mit diesem Modell wurdenSimulationen für den Zeitraum 2000 – 2050 für ein Referenzszenario und verschiedenealternative Szenarien durchgeführt. Die Szenarien wurden an den beiden Zielen‚2000-Watt-Ziel‘ und ‚2 ◦ C-Ziel‘ gemessen, welche eine Reduktion des Pro-Kopf-Energieverbrauchs bis 2050 auf ein Drittel von heute bzw. eine Reduktion der CO 2 -Emissionen bis 2050 um 80 % bezogen auf 1990 fordern.Erreichen der Ziele mit grossen Anstrengungen möglichGrosse Anstrengungen sind nötig um das 2000-Watt-Ziel und das 2 ◦ C-Ziel bis 2050zu erreichen. Dabei ist es zentral, den Wärmebedarf bei den bestehenden Gebäudenwährend einer Sanierung zu reduzieren und beim Ersatz der Heiz- und Warmwassersystemeauf weniger CO 2 -intensive Systeme zu setzen. Der Wärmebedarf der saniertenGebäude muss dabei unter den MINERGIE-Standard von Neubauten, genauerauf rund 60 % des Referenzneubaustandards, zu liegen kommen. Für Neubautensind strengere Anforderungen nötig, obwohl deren Beitrag zum gesamten Energieverbrauchrelativ klein ist.Mehr Flexibilität um Klimaziele zu erreichenDie Ergebnisse von Abschnitt 4.1 legen nahe, dass eine grössere Flexibilität im Erreichendes 2 ◦ C-Ziels als des 2000-Watt-Ziels besteht. Kann das Energieversorgungssystemeine grössere Menge weniger CO 2 -intensive Energieträger bereitstellen, alsin der Maximalvariante gefordert, könnte das 2 ◦ C-Ziel auch mit weniger ambitiösenEnergiestandards erreicht werden. Das 2000-Watt-Ziel würde dabei natürlichdeutlich verfehlt. Da ein Energieverbrauchsreduktionsziel per se kein Nachhaltigkeitskriteriumsein kann, könnte man versucht sein, das 2000-Watt-Ziel ganz ausserBetracht zu lassen. Andererseits kann es angesichts der jüngsten Preissteigerungen99

100 Kapitel 6: Fazit und Ausblickauf dem Ölmarkt neben dem drohenden Klimawandel auch andere Gründe geben,den Energieverbrauch zu reduzieren (z. B. Ressourcenknappheit, politische Instabilitäten).Aus volkswirtschaftlicher Sicht erwünscht, entscheiden tun die EigentümerWie die Analysen von Kapitel 5 zeigen, sind Energieverbrauchsreduktionen um 50 %gegenüber heute volkswirtschaftlich rentabel, entscheiden über Massnahmen zurEnergieverbrauchsreduktion tun jedoch die Hauseigentümer. Wie Amstalden et al.(2006) zeigen, sind solche Massnahmen für die Eigentümer durchaus rentabel, wennmit zukünftig steigenden Energiepreisen gerechnet wird. Angesichts der jüngstenEntwicklungen auf den Erdölmärkten darf in Zukunft nicht mehr mit den niedrigenEnergiepreisniveaus der 1990er-Jahre gerechnet werden. Kostenseitig ist demnachmit einer Wende zu rechnen. Neben den reinen Kosten existieren jedoch weitereHemmnisse, welche die Realisierung der heute technisch-wirtschaftlichen Möglichkeitenverhindern, wie z. B. Informationsmangel, Mietrecht usw. Wie diesen Hemmnissenbegegnet werden kann, wurde im Forschungsprojekt des BFE „Mobilisierungder energetischen Erneuerungspotenziale im Wohnbaubestand“ nachgegangen (econcept/CEPE,2005).Datenlage verbesserungswürdigWie des Öfteren erwähnt, spielt die Genauigkeit der Anfangsbedingung, d. h. dieKenntnis über den heutigen Wohngebäudebestand, für die Simulation eine entscheidendeRolle. Die Gesamtheit der Wohngebäude mit den Wohnflächen ist durchdie Volkszählungen vollständig erfasst. Über die energietechnische Qualität der Gebäudeexistieren jedoch wenige Daten. Hier könnte dereinst das geplante ‚Energie-Monitoring Gebäude‘ und der ‚Gebäude-Energiepass‘ eine wichtige Lücke schliessen(Amstein & Walter/Intep, 2004). Neben dem energietechnischen Zustand ist auchüber die diesbezügliche Sanierungstätigkeit relativ wenig bekannt. Erhebungen zumErneuerungsverhalten versuchen diesem Manko zu begegnen (Jakob und Jochem,2003).Um präzisere Kostenschätzungen durchzuführen, wäre es nötig, den ‚Muster‘-Gebäudepark der Schweiz auf einen repräsentativen Gebäudepark zu erweitern. FürDeutschland beispielsweise existieren Gebäudetypologien mit 32 repräsentativen Gebäudetypenfür die alten und 14 für die neuen Bundesländer, welche für die Analyseder langfristigen Entwicklung des Wärmemarktes bis 2050 verwendet wurden (Kleemannet al., 2000a).Nicht zu vergessen sind die Gebäude der Sektoren ‚Dienstleistungen‘ und ‚Industrie‘,deren Betrieb rund 20 % des Schweizerischen Energieverbrauchs ausmachen.Hier ist die Datenlage deutlich schlechter als bei den Wohngebäuden, werden dochdie Dienstleistungs- und Industriegebäude nicht in einer Gesamterhebung erfasst wiedie Wohnbauten mit der Volkszählung. Eine Verbesserung der Daten zu Energieeffizienzmassnahmenund Kosten ist im laufenden Forschungsprojekt „Grenzkosten beiforcierten Energieeffizienzmassnahmen und optimierter Gebäudetechnik bei Wirtschaftbauten“(BFE, 2004) zu erwarten.

101Weiterentwicklung des ModellansatzesDer vorliegende Modellansatz betrachtet den Gebäudepark als kumulierte Energiebezugsfläche,welche nach verschiedenen Kategorien differenziert wird. Änderungenbei der zeitlichen Entwicklung werden als Flächenanteile durch Modellparametervorgegeben. Für die Beantwortung der Fragestellung war dieser Modellansatzdurchaus geeignet. Um die Entscheidungen, welche zu einer Veränderung desWohngebäudebestandes führen, realistischer abzubilden, sind modellseitig Verbesserungenin zwei Bereichen anzustreben. Ein Schritt sollte weg von der Betrachtungkumulierter Bauwerksteilen hin zur individuellen Betrachtung von Gebäudenmit Übergangswahrscheinlichkeiten für Veränderungen (z. B. Sanierungen) führen.Mittels Monte-Carlo-Simulationen wären so Aussagen über die Wahrscheinlichkeitund Genauigkeit gewisser Pfade möglich. Ein weiterer Schritt bildet das Einbindender Entscheidungsträger (Akteure) in die Betrachtungen (Agentenbasierte Modellierung).Inwieweit die heutige Datenlage ausreicht, solche Modelle zu betreiben,bedürfe weitere Abklärungen und allenfalls eine gezielte Erweiterung der empirischenDatenlage.

LiteraturverzeichnisAebischer, B., Catenazzi, G., Jakob, M., Jochem, E., Kumbaroglu, G., Madlener,R., Dones, R., Gantner, U., Hirschberg, S. (2002). CO 2 -Reduktionspotential Erdgas,Projektphase 1: Referenzszenario, Schlussbericht. CEPE ETH Zürich, PSIVilligen, ESU-services Uster, schwarz & partners Zürich.Amstalden, R., Kost, M., Nathani, C., Imboden, D. (2006). Economic potential ofenergy-efficient retrofitting in the Swiss residential building sector: The effects ofpolicy instruments and energy price expectations. Energy Policy, submitted.Amstein & Walter/Intep (2004). Energie-Monitoring Gebäude und Gebäude-Energiepass: Vorstudie. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.AWEL (2003). Energieplanungsbericht 2002 für den Kanton Zürich. Regierungsratdes Kantons Zürich (Hrsg.), AWEL Abteilung Energie, Zürich.Baccini, P., Bader, H.-P. (Hrsg.) (1996). Regionaler Stoffhaushalt: Erfassung, Bewertungund Steuerung. Spektrum Akad. Verl., Heidelberg Berlin Oxford.Baccini, P., Oswald, F. (Hrsg.) (1998). Netzstadt: Transdisziplinäre Methode zumUmbau urbander Systeme. vdf, Zürich.Banfi, S., Farsi, M., Filippini, M., Jakob, M. (2005). Willingness to pay for energysavingmeasures in residential buildings. CEPE Working Paper No. 41, Center forEnergy Policy, ETH, Zürich.Basics (1996). Perspektiven der Energienachfrage in der Industrie für die SzenarienI bis III 1990 – 2030. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Basics (2005). Energieverbrauch Industrie: Ergebnisse der Szenarien Ia und Ib. Energieperspektiven2035/2050 (Stand 15.7.2005). Bundesamt für Energiewirtschaft,Bern.Basler und Hofmann AG (2005). Schweizerische Holzenergiestatistik: Folgeerhebungfür das Jahr 2004. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Berg, M., Brodmann, U., Ott, W. (2003a). Vision 2050: Nachhaltige Energieversorgungund Energienutzung in der Schweiz – Beilageband. Bundesamt für Energiewirtschaft,Bern.103

104 LiteraturverzeichnisBerg, M., Brodmann, U., Ott, W. (2003b). Vision 2050: Nachhaltige Energieversorgungund Energienutzung in der Schweiz – Hauptbericht. Bundesamt für Energiewirtschaft,Bern.BFE (1997). Schweizerische Gesamtenergiestatistik 1997. Bundesamt für Energiewirtschaft,Bern.BFE (2004). Energie-Forschung 2004: Überblicksberichte der Programmleiter. Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.BFE (2005). Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2004. Bundesamt für Energiewirtschaft,Bern.BFS (1990). Eidgenössische Volkszählung 1990. Bundesamt für Statistik, Neuchâtel.BFS (2000a). Eidgenössische Volkszählung 2000. Bundesamt für Statistik,Neuchâtel.BFS (2000b). Umweltstatistik Schweiz Nr. 11: Bauen. Bundesamt für Statistik,Neuchâtel.BFS (2002). Szenarien zur Bevölkerungsentwicklung der Schweiz 2000 – 2060, VollständigerSzenariensatz. Bundesamt für Statistik, Neuchâtel.BFS (2003). Eidgenössische Volkszählung 2000: Bevölkerungsstruktur, Hauptspracheund Religion. Bundesamt für Statistik, Neuchâtel.BFS (2004). Szenarien zur Bevölkerungsentwicklung der Kantone 2000 – 2040:Datensatz nach Geschlecht, Alter und Nationalität. Bundesamt für Statistik,Neuchâtel.BFS (2005a). Eidgenössische Volkszählung 2000: Haushalte und Familien. Bundesamtfür Statistik, Neuchâtel.BFS (2005b). Jährliche Bau- und Wohnbaustatistik. Statistisches Lexikon derSchweiz (22.07.2005), Bundesamt für Statistik, Neuchâtel.BFS (2005c). Statistik des jährlichen Bevölkerungsstandes (ESPOP). StatistischesLexikon der Schweiz (15.08.2005), Bundesamt für Statistik, Neuchâtel.BFS (2005d). Szenarien zur Bevölkerungsentwicklung der Schweiz 2000 – 2060. StatistischesLexikon der Schweiz (15.08.2005), Bundesamt für Statistik, Neuchâtel.BFW (1995). Wohnungsbedarf 1995 – 2010: Perspektiven des regionalen Wohnungsbedarfsin der Schweiz (ausführliche Fassung). Bundesamt für Wohnungswesen,Bern.BKI (2001). BKI Objekte E1: Niedrigenergie-Passivhäuser. BaukosteninformationszentrumDeutscher Architektenkammer, Stuttgart.

Literaturverzeichnis 105Blaser, C., Redle, M. (1998). Mehr Mobilität mit weniger Verkehr. In: Baccini, P.,Oswald, F. (Hrsg.), Netzstadt: Transdisziplinäre Methoden zum Umbau urbanerSysteme. vdf, Zürich.BUWAL (2005). Treibhausgasinventar der Schweiz: Übersicht 1990 – 2003 (StandMai 2005). http://www.umwelt-schweiz.ch/klima >>> Daten + Statistiken >>>THG-Inventar, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern.CAN (1995). In die Zukunft ohne Atomenergie: Ausstieg innert 10 Jahren – Gewinnfür Umwelt und Arbeitsplätze. Coalition Anti Nucléaire, Zürich.CEPE (2005). Energieverbrauch der Dienstleistungen und der Landwirtschaft:Ergebnisse der Szenarien Ia und Ib. Energieperspektiven 2035/2050 (Stand15.08.05). Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Chlinch, J. P., Healy, J. D., King, C. (2001). Modelling improvements in domesticenergy efficiency. Environmental Modelling & Software 16, 87–106.Christen, K., Meyer-Meierling, P. (1999). Optimierung von Instandsetzungszyklenund deren Finanzierung bei Wohnbauten: Forschungsbericht. vdf, Zürich.CORE (2004). Konzept der Energieforschung des Bundes 2004 bis 2007. Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.Den Elzen, M. G. J., Meinshausen, M. (2005). Meeting the EU 2 ◦ C climate target:global and regional emission implications. Netherlands Environmental AssessmentAgency, Report 728001031/2005, Bilthoven.Dolecek, L. (2004). Übersicht über Energieperspektiven in der Schweiz 1994 – 2003:Fragestellungen, Vorgehen, Annahmen, Ergebnisse und Vergleiche. Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.Dürrenberger, G., Patzel, N., Hartmann, C. (2001). Household energy consumptionin Switzerland. Int. J. Environment and Pollution 15 (2), 159–170.econcept/CEPE (2005). Mobilisierung der energetischen Erneuerungspotenziale imWohnbaubestand. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.ECOPLAN (2001). Wirtschaftliche Auswirkungen der Volksinitiativen „Strom ohneAtom“ und „MoratoriumPlus“: Analyse mit einem Gleichgewichtsmodell. Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.Eicher+Pauli AG (2005). Schweizerische Statistik der erneuerbaren Energien 2004.Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Erlandsson, M., Levin, P. (2004). Environmental assessment of rebuilding and possibleperformance improvements effect on a national scale. Building and Environment39, 1453–1465.European Council (1996). 1939th council meeting – environment (PRES/96/188).Council of the European Union, Brussels.

106 LiteraturverzeichnisEuropean Council (2005). European council Brussels 22 and 23 March 2005: Presidencyconclusions. Council of the European Union, Brussels.Forschungsgruppe Energieanalysen ETH Zürich (1996). Perspektiven der Energienachfragedes tertiären Sektors für die Szenarien I bis III 1990 – 2030. Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.Hens, H., Verbeeck, G., Verdonck, B. (2001). Impact of energy efficiency measureson the CO 2 emissions in the residential sector, a large scale analysis. Energy andBuildings 33 (3), 275–281.IEA (2004). Key world energy statistics 2004. International Energy Agency, Paris.Imboden, D. (1994). The energy needs of today are the prejudices of tomorrow.GAIA 2 (6), 330–337.Imboden, D. (2000). Energy forecasting and atmospheric CO 2worlds ignore each other. Integrated Assessment 1, 321–330.perspectives: twoImboden, D., Jaeger, C. (1999). Towards a sustainable energy future. In: Energy:The next fifty years. OECD, Paris.Imboden, D., Roggo, C. (2000). Die 2000 Watt-Gesellschaft: Der Mondflug des21. Jahrhunderts. ETH Bulletin 276, Zürich.Infras (2005). Energieverbrauch Sektor Verkehr: Ergebnisse der Szenarien Ia und Ib(inkl. Sensitivitäten). Energieperspektiven 2035/2050 (Stand 30.7.2005). Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.Infras/Prognos (1996). Perspektiven der Energienachfrage des Verkehrs für die SzenarienI bis III 1990 – 2030. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Jakob, M. (2006). Marginal costs and co-benefits of energy efficiency investments:The case of the Swiss residential sector. Energy Policy 34, 172–187.Jakob, M., Jochem, E. (2003). Quantitative Erhebung des Erneuerungsverhaltensim Bereich Wohngebäude. Entwurf, Stand 30. Dezember 2003. Centre for EnergyPolicy and Economics, ETH, Zürich.Jakob, M., Jochem, E. (2004). Erneuerungsverhalten im Bereich Wohngebäude. In:13. Schweizerisches Status-Seminar 2004: Energie- und Umweltforschung im Bauwesen.Zentrum für Energie und Nachhaltigkeit im Bauwesen, EMPA, Dübendorf,S. 87–95.Jakob, M., Jochem, E., Christen, K. (2002). Grenzkosten bei forcierten Energie-Effizienzmassnahmen in Wohngebäuden. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Jochem, E. (Hrsg.) (2004). Steps towards a sustainable development. A White Bookfor R&D of energy-efficient technologies. CEPE/ETH Zürich und Novatlantis,Zürich.

Literaturverzeichnis 107Jochem, E., Jakob, M. (Hrsg.) (2004). Energieperspektiven und CO 2 -Reduktionspotenzialein der Schweiz bis 2010. vdf, Zürich.Johnston, D., Lowe, R., Bell, M. (2005). An exploration of the technical feasibilityof achieving CO 2 emission reductions in excess of 60 % within the UK housingstock by the year 2050. Energy Policy 33, 1643–1659.Joye, D., Schuler, M., Meier, U. (1995). Eidgenössische Volkszählung 1990: Sozialstrukturder Schweiz: Sozio-professionelle Kategorien. Bundesamt für Statistik,Bern.Kesselring, P., Winter, C.-J. (1994). World energy scenarios: A two-kilowatt society –plausible future or illusion? In: Energietage 94: Proceedings 10th – 12th November1994. Paul Scherrer Institut, Villigen, S. 103–116.Kleemann, M., Heckler, R., Kolb, G., Hille, M. (2000a). Die Entwicklung des Wärmemarktesfür den Gebäudesektor bis 2050. Forschungszentrum Jülich, Jülich.Kleemann, M., Heckler, R., Kraft, A., Kuckshinrichs, W. (2000b). Klimaschutz undBeschäftigung durch das KfW-Programm zur CO 2 -Minderung und das KfW-CO 2 -Gebäudesanierungsprogramm. Forschungszentrum Jülich, Jülich.Koschenz, M., Pfeiffer, A. (2005). Potenzial Wohngebäude: Energie- und Gebäudetechnikfür die 2000-Watt-Gesellschaft. Faktor Verlag, Zürich.Lawn, P. A. (Hrsg.) (2001). Toward sustainable development: An ecological economicsapproach. CRC Press.Liao, H.-C., Chang, T.-F. (2002). Space-heating and water-heating energy demandsof the aged in the us. Energy Economics 24, 267–284.Liu, J., Daily, G. C., Ehrlich, P. R., Luck, G. W. (2003). Effects of household dynamicson resource consumption and biodiversity. Nature 421, 530–533.Marechal, F., Favrat, D., Jochem, E. (2005). Energy in the perspective of the sustainabledevelopment: The 2000 W society challenge. Resources, Conservationand Recycling 44, 245–262.Markewitz, P., Heckler, R., Holzapfel, C., Kuckshinrichs, W., Martinsen, D., Walbeck,M., Hake, J.-F. (1998). Modelle für die Analyse energiebedingter Klimagasreduktionsstrategien.Forschungszentrum Jülich, Jülich.Meinshausen, M. (2005). On the risk of overshooting 2 ◦ C. Avoiding Dangerous ClimateChange, DEFRA, Met Office, Exeter, UK.Nutzinger, H. G. (Hrsg.) (1995). Nachhaltige Wirtschaftsweise und Energieversorgung:Konzepte, Bedingungen, Ansatzpunkte. Metropolis, Marburg.Ott, W., Seiler, B., Kaufmann, Y., Binz, A., Moosmann, A. (2002). Neubauen stattSanieren? Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.

108 LiteraturverzeichnisPfaffenberger, W., Gerdey, H.-J. (2000). Volkswirtschaftliche Auswirkungen des Ausstiegsder Schweiz aus der Kernenergie. Bremer Energie Insitut, i. A. des UnterausschussKernenergie der Überlandwerke, Bremen.Pfaffenberger, W., Gerdey, H.-J., Jahn, K. (2001). Volkswirtschaftliche Auswirkungendes Ausstiegs der Schweiz aus der Kernenergie: Teil II. Bremer Energie Insitut,i. A. des Unterausschuss Kernenergie der Überlandwerke, Bremen.Pfeiffer, A., Koschenz, M., Wokaun, A. (2005). Energy and building technology forthe 2000 W society – Potential of residential buildings in Switzerland. Energy andBuildings 37, 1158–1174.Preisig, H., Pfäffli, K. (2004). SIA Effizienzpfad Energie – Grundlagen. ArchitekturbüroH.R. Preisig, Zürich.Prognos (1996). Energieperspektiven der Szenarien I bis III 1990 – 2030: Synthesebericht.Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Prognos (1997). Ergänzungen zu den Energieperspektiven 1990 – 2030: Szenario IV,Sensitivitätsanalyse zu Szenario I. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Prognos (2000). Energetische und klimatische Auswirkungen der Förderabgabe undder Abgabe gemäss Grundnorm. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Prognos (2001). Szenarien zu den Initiativen „Strom ohne Atom“ sowie „MoratoriumPlus“.Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Prognos (2005). Der Energieverbrauch der Privaten Haushalte 1990 – 2030: Ergebnisseder Szenarien Ia Trend und Ib Trend und der Sensitivitäten Preise hoch,BIP hoch und Klima wärmer. Energieperspektiven (Stand 8.8.2005). Bundesamtfür Energiewirtschaft, Bern.Prognos/Intep (1996). Perspektiven der Energienachfrage der privaten Haushaltefür die Szenarien I bis III 1990 – 2030. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Redle, M. (1999). Kies- und Energiehaushalt urbaner Regionen in Abhängigkeit derSiedlungsentwicklung. Diss. ETH Nr. 13108. Dissertation, ETH Zürich.SAEFL (2005). Switzerland’s greenhouse gas inventroy 1990 – 2003: National inventoryreport 2005. Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape,Berne.SATW (1999). CH50% – Eine Schweiz mit halbiertem Verbrauch an fossilen Energien.Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften (SATW), Zürich.Schuler, A., Weber, C., Fahl, U. (2000). Energy consumption for space heating ofWest-German households: empirical evidence, scenario projections and policy implications.Energy Policy 28 (12), 877–894.Schwaiger, B. (2002). Strukturelle und dynamische Modellierung von Gebäudebeständen.Dissertation, Universität Karlsruhe.

Literaturverzeichnis 109Schweizerischer Bundesrat (2002). Strategie Nachhaltige Entwicklung 2002. Bundesamtfür Raumentwicklung, Bern.SIA (2001). SIA Empfehlung 380/1: Thermische Energie im Hochbau, Ausgabe 2001.Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich.SIA (2004). SIA 480:2004 Bauwesen: Wirtschaftlichkeitsrechnung von Investitionenim Hochbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein, Zürich.Smil, V. (2003). Energy at the crossroads: Global perspectives and uncertainties.MIT Press, Cambridge Massachusetts.Spreng, D. (2005). Distribution of energy consumption and the 2000 W/capita target(Viewpoint). Energy Policy 33, 1905–1911.Steger, U., Achterberg, W., Blok, K., Bode, H., Frenz, W., Gather, C., Hanekamp,G., Imboden, D., Jahnke, M., Kost, M., Kurz, R., Nutzinger, H. G., Ziesemer,T. (2002). Nachhaltige Entwicklung und Innovation im Energiebereich. Springer,Berlin Heidelberg, Kap. 4.2 und 4.3.Treffers, D. J., Faaij, A. P. C., Spakman, J., Seebregts, A. (2005). Exploring thepossibility for setting up sustainable energy systems for long term: two visions forthe Dutch energy system in 2050. Energy Policy 33, 1723–1743.Verbeeck, G., Hens, H. (2005). Energy savings in retrofitted dwellings: economicallyviable? Energy and Buildings 37, 747–754.VSE (1995). Vorschau 1995 auf die Elektrizitätsversorgung der Schweiz bis zum Jahr2030: eine Diskussions- und Entscheidungsgrundlage der Kommission für EnergiewirtschaftlicheFragen. Verband Schweizerischer Elektrizitätswerke, Zürich.WCED (1987). Our common future. World Comission on Environment and Development,Oxford University Press, Oxford New York.Wüest & Partner (1994). Basisdaten und Perspektiven zur Entwicklung des Gebäudeparkes1990 – 2030. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.Wüest & Partner (1999). Immo-Monitoring 2000. Bd. 3 Baumarkt. Zürich.Wüest & Partner (2004). Zukünftige Entwicklung der Energiebezugsflächen – Perspektivenbis 2035. Bundesamt für Energiewirtschaft, Bern.

Anhang ASymbollisteBEV Bevölkerungsentwicklung (Modellparameter) [Personen]BK Betriebskosten [CHF/a]EBF Energiebezugsfläche [m 2 ]EBF ab EBF abgebrochen [m 2 ]EBF B EBF -Bestand [m 2 ]EBF enb EBF als Ersatzneubau erstellt [m 2 ]EBF N EBF -Nachfrage [m 2 ]EBF nb EBF -Neubau [m 2 ]EBF ns EBF nicht saniert [m 2 ]EBF ts EBF teilsaniert [m 2 ]EBF vs EBF vollsaniert [m 2 ]EBF W Energiebezugsfläche pro Wohnung (Modellparameter) [m 2 /Wohnung]EF Emissionsfaktoren (Modellparameter) [kg/MJ]EM sub Emissionen der Substanz sub [kg/a]EP Endenergiepreise (Modellparameter) [CHF/MJ]ET hs Energieträgerzuordnung Heizsystem (Modellparameter) [–]ET ws Energieträgerzuordnung Warmwassersystem (Modellparameter) [–]EV H Endenergieverbrauch Heizung [MJ/a]EV W Endenergieverbrauch Warmwasser [MJ/a]IK Investitionskosten [CHF/a]IK s spezifische Investitionskosten (Modellparameter) [CHF/m 2 ]P Personen pro Haushalt (Modellparameter) [Personen/Haushalt]W B spezifischer Wärmebedarf (Modellparameter) [MJ/m 2 a]W IQ Wohnungsinhaberquote (Modellparameter) [Wohnungen/Person]W O 1 Erstwohnungen [Wohnungen]W O tot Wohnungen total [Wohnungen]W W V spezifischer Warmwasserverbrauch (Modellparameter) [m 3 /(Person a)]W W B Warmwasserenergiebedarf [MJ/a]111

112 Anhang A: Symbollisteab abgebrochenag Altersklasse (Kategorie)b Baujahr (Kategorie)bs Bevölkerungssegment (Kategorie)es Energiestandard (Kategorie)et Energieträger (Kategorie)g Gebäudetyp (Kategorie)hs Heizsystem (Kategorie)ns nicht saniertp ab Realisierungsfaktor Abbruch (Modellparameter) [–]p enb Realisierungsfaktor Ersatzneubau (Modellparameter) [–]p es Realisierungsfaktor Energiestandard (Modellparameter) [–]p g Anteil Gebäudetyp (Modellparameter) [–]p hs Realisierungsfaktor Heizsystem (Modellparameter) [–]p san Realisierungsfaktor Sanierung (Modellparameter) [–]p ug Realisierungsfaktor Umbaugewinn (Modellparameter) [–]p WO+ Anteil Zusatzwohnungen (Modellparameter) [–]p ws Realisierungsfaktor Warmwassersystem (Modellparameter) [–]s Sanierungsstand (Kategorie)sub emittierte Substanz (Kategorie)t aktuelles Jahr [a]t i Installationsjahr [a]ts teilsaniertt san Sanierungsjahr (Kategorie)t sz Sanierungszykluslänge (Modellparameter) [a]vs vollsaniertws Warmwassersystem (Kategorie)∆EBF EBF -Änderung [m 2 /a]∆T Temperaturerhöhung (Modellparameter) [ ◦ C]η hs Wirkungsgrad Heizsystem (Modellparameter) [–]η ws Wirkungsgrad Warmwassersystem (Modellparameter) [–]

Anhang BErgänzungen zu Kap. 2B.1 Generieren der AnfangsbedingungenTabelle B.1: Mittlere Wohnflächen für Einfamilienhäuser (EFH), Zweifamilienhäuser(ZFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) verschiedenerBauperioden gemäss Volkszählung 1990. Diese Werte wurden beim Generierender Anfangsbedingung 1990 verwendet, um fehlende Wohnflächen im Volkszählungsdatensatzzu ergänzen.BauperiodeWohnflächen nach Gebäudetyp(Mittelwerte) [m 2 ]EFH ZFH kMFH gMFHVor 1900 erbaut 112.1 105.3 84.5 78.7Zwischen 1900 und 1920 erbaut 121.8 97.1 82.8 75.3Zwischen 1921 und 1946 erbaut 118.8 92.2 78.6 70.5Zwischen 1947 und 1960 erbaut 114.7 91.2 74.3 66.6Zwischen 1961 und 1970 erbaut 124.3 96.1 81.6 69.3Zwischen 1971 und 1980 erbaut 138.6 102.0 90.3 75.1Zwischen 1981 und 1985 erbaut 144.9 107.6 94.5 86.1Zwischen 1986 und 1990 erbaut 148.3 113.7 98.9 87.8113

114 Anhang B: Ergänzungen zu Kap. 2Tabelle B.2: Mittlere Wohnflächen für Einfamilienhäuser (EFH), Zweifamilienhäuser(ZFH), kleine Mehrfamilienhäuser (kMFH) und grosse Mehrfamilienhäuser (gMFH) verschiedenerBauperioden gemäss Volkszählung 2000. Diese Werte wurden beim Generierender Anfangsbedingung 2000 verwendet, um fehlende Wohnflächen im Volkszählungsdatensatzzu ergänzen.BauperiodeWohnflächen nach Gebäudetyp(Mittelwerte) [m 2 ]EFH ZFH kMFH gMFHVor 1919 erbaut 128.5 110.9 90.0 79.3Zwischen 1919 und 1945 erbaut 121.8 98.6 82.4 72.4Zwischen 1946 und 1960 erbaut 118.9 96.9 77.0 67.8Zwischen 1961 und 1970 erbaut 128.1 101.1 83.4 70.3Zwischen 1971 und 1980 erbaut 141.1 108.5 91.1 75.9Zwischen 1981 und 1990 erbaut 149.9 118.2 97.5 87.6Zwischen 1991 und 1995 erbaut 156.0 121.7 103.0 90.9Zwischen 1996 und 2000 erbaut 161.5 130.1 104.9 88.5Tabelle B.3: Alte und neue Umrechnungsfaktoren von Wohn- nach Energiebezugsfläche(EBF) von Wüest & Partner (1994, 2004). Die EBF nach alter und neuer Umrechnung vonWüest & Partner werden mit den Wohnflächen gemäss Volkszählung (VZ) 2000 verglichen.Daraus lässt sich der verwendete Umrechnungsfaktor abschätzen.(Quelle: BFS (2000a); Wüest & Partner (1994, 2004), eigene Annahmen)Wohnfläche EBF [1000 m 2 ] Skalierungsfaktor(VZ 2000) (Wüest & Partner) Wohnfläche zu EBF[1000 m 2 ] alt neu alt neu342’997 449’313 416’503 1.31 1.21

B.2 Sanierung im Referenzszenario 115B.2 Sanierung im Referenzszenario: Erläuterungenzum Absch. 2.3.14Da im BWS-Simulations-Modell der Wärmebedarf nach einer Sanierung nicht vomBaujahr des Gebäudes, sondern vom Sanierungsjahr abhängt, muss der modellseitigeInput angepasst werden, um die baujahresabhängigen Reduktionen im Referenzszenarioabzubilden (s. Absch. 2.3.14). Der entsprechende Wärmebedarf bei Teilsanierungenwird um eine Zykluslänge, d. h. 25 Jahre, verschoben, derjenige beiVollsanierunge um 50 Jahre. Damit jeweils der korrekte Wärmebedarf bei Sanierungenverwendet wird, müssen für die Gebäude des Energiestandards Referenz zweiStandards verwendet werden. Gebäude mit Baujahr grösser 1975 werden dem EnergiestandardReferenz 2 zugeordnet. Diese werden im Zeitraum 2000 – 2050 Teil- undfrühestens ab 2025 Vollsaniert. Gebäude älteren Baujahrs werden dem EnergiestandardReferenz 1 zugeordnet. Diese wurden teilweise bereits vor 2000 saniert oderwerden noch. Bei der ersten Teil- oder Vollsanierung ab dem Jahre 2000 reduziertsich deren Wärmebedarf um einen konstanten Prozentsatz. Zwischen 2000 und 2025teilsanierte Gebäude können ab 2025 noch vollsaniert werden. Wird ein ab 2000 vollsaniertesGebäude ab 2025 teilsaniert, reduziert sich der Wärmebedarf nicht mehr.Der leicht höhere Wärmebedarf bei Gebäuden mit Baujahr zwischen 1971 und 1975gegenüber früheren Bauten wird bei Sanierungen nicht berücksichtigt, d. h. dieseGebäude werden leicht besser saniert, als sich mit der prozentualen Verbesserungergeben würde. Abbildung B.1 zeigt die als Input verwendeten Werte für den Wärmebedarffür Neubauten, Teil- und Vollsanierungen der Energiestandards Referenz 1und Referenz 2.

116 Anhang B: Ergänzungen zu Kap. 2EFH500Wärmebedarf [MJ/(m 2 a)]400300200100kMFH01950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Bau− bzw. Sanierungsjahr500Wärmebedarf [MJ/(m 2 a)]400300200100gMFH01950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Bau− bzw. Sanierungsjahr500Wärmebedarf [MJ/(m 2 a)]40030020010001950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Bau− bzw. SanierungsjahrREF 1: NeubauREF 1: TeilsanierungREF 1: VollsanierungREF 2: NeubauREF 2: TeilsanierungREF 2: VollsanierungAbbildung B.1: Spezifischer Wärmebedarf für die beiden ReferenzenergiestandardsREF 1 und REF 2 wie sie dem Modell als Input vorgegeben werden. Erklärungen sieheText.(Quelle: eigene Annahmen)

Anhang CEx-post AnalysenIn diesem Anhang werden einige Aufbereitungen von statistischen Daten beschrieben,welche für den Vergleich mit den Validierungsrechnungen für den Zeitraum1990 – 2005 in Absch. 3.1 benötigt werden. Namentlich geht es darum, den Endenergieverbrauchund die zugehörigen CO 2 -Emissionen für Heizung und Warmwasser imHaushaltssektor aus der Schweizerischen Gesamtenergiestatistik und dem SchweizerischenTreibhausgasinventar zu extrahieren und die Zeitverläufe um Witterungseinflüssezu korrigieren.C.1 Endenergieverbrauch für Heizung und Warmwasserim HaushaltssektorIn der Schweizerischen Gesamtenergiestatistik (BFE, 2005) wird der gesamte Endenergieverbrauchfür Haushalte nach Energieträgern ausgewiesen. Um den Endenergieverbrauchfür Heizung und Warmwasser zu erhalten, ist der Anteil der Haushaltsgeräteinkl. Beleuchtung abzuziehen. Laut den Modellrechnungen von Jochemund Jakob (2004, Tab. 4.1-8 S. 122) beträgt dieser Anteil im Jahr 2000 rund 65 %am Elektrizitätsverbrauch des Haushaltssektors. Wird dieser Anteil über die letztenzwei Jahrzehnte als konstant angenommen, ergibt sich der in Tabelle C.1 aufgeführteEndenergieverbrauch für Heizung und Warmwasser im Haushaltssektor.Der Endenergieverbrauch für Heizung ist stark abhängig von den Witterungsverhältnissenim entsprechenden Jahr. Da die Modellierungen mit dem BWS-Simulations-Modelldie Witterungseinflüsse nicht abbilden können, wird der statistisch erhobeneEndenergieverbrauch mittels der Heizgradtage um Witterungseinflüsse korrigiert.Dabei wird der langjährige Mittelwert der Heizgradtage als Referenz verwendet(Abb. C.2, Tab C.1 u. C.2). Weiter Korrekturfaktoren wie unterschiedliche Jahreslängenoder kurzfristige Energiepreiswirkungen liegen meist unter einem Prozent(Aebischer et al., 2002) und werden nicht berücksichtigt.C.2 Treibhausgasemissionen im HaushaltssektorFür die Schweizer Klimapolitik sind zwei Zielgrössen bezüglich Treibhausgasemissionenzentral, einerseits die eingegangenen Verpflichtungen gemäss Kyoto-Protokoll,117

118 Anhang C: Ex-post Analysenandererseits die im CO 2 -Gesetz verankerten Zielwerte. Mit dem CO 2 -Gesetz sollendie Treibhausgasemissionen in der Schweiz bis zum Jahr 2010 um 10 % gegenüberdem Wert von 1990 gesenkt werden. Massgebend für die Erreichung des Zieles ist derDurchschnitt der Jahre 2008 – 2012. Für Brenn- und Treibstoffe gelten unterschiedlicheTeilziele. So sollen die Brennstoffe gesamthaft um 15 %, die Treibstoffe gesamthaftum 8 % vermindert werden. Für die hier betrachteten Emissionen aus demEnergieverbrauch für Heizung und Warmwasser bei Wohngebäuden ist der Zielwertder Brennstoffe relevant. Im Kyoto-Protokoll hat sich die Schweiz dazu verpflichtet,die Treibhausgasemissionen um 8 % gegenüber 1990 zu senken. Dieses Ziel muss imDurchschnitt während der Jahre 2008 – 2012 erreicht werden.Im Rahmen dieser Studie werden nur die CO 2 -Emissionen berücksichtigt. WeitereTreibhausgase wie CH 4 , NO 2 , NO x , CO, NMVOC und SO 2 spielen im Zusammen-Tabelle C.1: Endenergieverbrauch der Haushalte der Schweiz. Gemäss Jochem und Jakob(2004, Tab. 4.1-8 S. 122) beträgt der Anteil der Haushaltsgeräte am Elektrizitätsverbrauchder Haushalte rund 65 %. Somit lässt sich der Energieverbrauch für Heizung undWarmwasser bestimmen. Aufgrund der Heizgradtage (HGT) wird eine Witterungskorreturvorgenommen.(Quelle: BFE (2005), eigene Annahmen)Jahr EndenergieverbrauchHaushalte TotalHeizung & WarmwasserT otal a Elektrizität T otal Witterungskorrektur witterungs-Total Haushalts- rel. korrigiertgeräte HGT Korrektur[TJ/a] [TJ/a] [TJ/a] [TJ/a] [TJ/a]1980 223’780 36’270 23’576 200’205 3’893 -11.2 % 177’8501985 228’830 43’070 27’996 200’835 3’831 -9.7 % 181’2971990 225’880 47’570 30’921 194’960 3’203 8.0 % 210’5001991 240’460 49’850 32’403 208’058 3’715 -6.9 % 193’6821992 242’080 51’010 33’157 208’924 3’420 1.1 % 211’2641993 233’220 51’020 33’163 200’057 3’421 1.1 % 202’2391994 223’610 51’090 33’209 190’402 3’080 12.3 % 213’7891995 239’270 52’850 34’353 204’918 3’397 1.8 % 208’6171996 249’030 54’980 35’737 213’293 3’753 -7.9 % 196’5461997 235’130 53’490 34’769 200’362 3’281 5.4 % 211’1901998 242’440 54’440 35’386 207’054 3’400 1.7 % 210’6061999 240’687 56’010 36’407 204’281 3’313 4.4 % 213’2412000 227’610 56’620 36’803 190’807 3’081 12.2 % 214’1752001 238’373 57’890 37’629 200’745 3’256 6.2 % 213’2182002 232’820 58’650 38’123 194’698 3’135 10.3 % 214’7772003 244’295 60’040 39’026 205’269 3’357 3.0 % 211’4642004 246’719 61’610 40’047 206’673 3’339 3.6 % 214’058Mittelwert 1980 – 2004: 3’458a ohne ‚Übrige Erneuerbare‘, inkl. ‚Sonne‘

C.2 Treibhausgasemissionen im Haushaltssektor 119280Endenergieverbrauch [PJ/a]2402001601208040Haushalte totalHeizung & WarmwasserHeizung & Warmwasser witterungskorrigiert01980 1985 1990 1995 2000 2005Abbildung C.1: Endenergieverbrauch der Haushalte der Schweiz von 1980 – 2004 insgesamtund für Heizung und Warmwasser gemäss Schweizerischer Gesamtenergiestatistik.Gezeigt ist ebenfalls der witterungskorrigierte Verlauf des Energieverbrauchs.(Quelle: BFE (2005); Eicher+Pauli AG (2005), eigene Annahmen)Tabelle C.2: Endenergieverbrauch nach Energieträger für Heizung und Warmwasser derHaushalte der Schweiz. Die Daten stammen von den Schweizerischen Energiestatistikenund wurden mittels Heizgradtage witterungskorrigiert.(Quelle: BFE (2005); Eicher+Pauli AG (2005), eigene Annahmen)Jahr Endenergieverbrauch für Heizung und WarmwasserErdöl a Erdgas Elektrizität Holz Fernwärme Sonne Total[TJ/a] [TJ/a] [TJ/a] [TJ/a] [TJ/a] [TJ/a] [TJ/a]1980 147’474 9’807 11’277 6’485 1’919 176’9621985 139’479 16’357 13’608 6’779 3’024 179’2481990 150’965 27’662 17’977 9’102 4’794 210’5001991 136’359 27’220 16’242 9’067 4’794 193’6821992 147’545 31’024 18’054 9’485 5’157 211’2641993 138’515 31’429 18’052 9’513 4’731 202’2391994 145’519 33’157 20’078 9’971 5’064 213’7891995 140’766 34’492 18’831 9’590 4’938 208’6171996 129’422 35’016 17’732 9’620 4’755 196’5461997 139’513 36’417 19’733 9’739 5’787 211’1901998 139’238 36’709 19’381 9’582 5’696 210’6061999 137’999 39’709 20’463 9’530 5’094 446 213’2412000 135’919 40’734 22’244 9’608 5’141 528 214’1752001 135’805 40’361 21’521 9’623 5’364 545 213’2182002 135’465 41’687 22’645 8’858 5’571 552 214’7772003 133’584 41’547 21’648 8’757 5’378 551 211’4642004 133’403 43’149 22’334 8’876 5’707 589 214’058a inkl. Kohle u. Koks

120 Anhang C: Ex-post Analysenhang mit dem Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser keine grosse Rolleund werden deshalb nicht in die Betrachtungen einbezogen.Die im Schweizerischen Treibhausgasinventar ausgewiesenen CO 2 -Emissionen desHaushaltssektors können als jene der Heizung und Warmwasseraufbereitung angesehenwerden, da die Elektrizität in der Schweiz weitgehend CO 2 -neutral ist. Wie derEnergieverbrauch werden auch die CO 2 -Emissionen um Witterungseinflüsse mittelsHeizgradtage korrigiert (Tab. C.3). Im Gegensatz zu den Emissionen gemäss Kyoto-Protokoll ist im CO 2 -Gesetz ebenfalls eine solche Klimabereinigung vorgesehen.Tabelle C.3: Treibhausgasemissionen der Haushalte der Schweiz 1990 – 2003 ausgedrücktals CO 2 -Äquivalente nach Kyoto-Protokoll und CO 2 -Gesetz, letztere zusätzlich klimabereinigtaufgrund der Heizgradtage (HGT).(Quelle: BUWAL (2005); SAEFL (2005))Jahr CO 2 -Emissionen Haushalte gemäss . . .CO 2 -GesetzK yoto-Witterungskorrektur witterungskorr. Protokoll[Mio. t CO 2 eq] HGT Faktor [Mio. t CO 2 eq] [Mio. t CO 2 eq]1990 11.70 3’203 1.080 12.63 11.701991 12.39 3’715 0.931 11.53 12.391992 12.43 3’420 1.011 12.57 12.431993 11.80 3’421 1.011 11.93 11.801994 11.16 3’080 1.123 12.53 11.161995 12.04 3’397 1.018 12.26 12.041996 12.42 3’753 0.921 11.44 12.421997 11.63 3’281 1.054 12.26 11.631998 12.05 3’400 1.017 12.26 12.051999 11.81 3’313 1.044 12.33 11.812000 10.90 3’081 1.122 12.23 10.902001 11.49 3’256 1.062 12.20 11.492002 11.10 3’135 1.103 12.24 11.102003 11.75 3’357 1.030 12.10 11.75Mittelwert 1980 – 2004: 3’458

Anhang DMustergebäudeIn diesem Anhang sind die Annahmen zu den Mustergebäuden, deren Sanierungsbzw.Neubauvarianten sowie zu den Erneuerungsanteilen im Bestand aufgeführt. Siebilden die Grundlage für die Berechnung des Wärmebedarfs sowie der Kosten derSanierungs- bzw. Neubauvarianten im Kapitel 5. Die Berechnungen des Wärmebedarfswurden nach der SIA-Norm 380/1 (SIA, 2001) durchgeführt. Grundlage bildetendie unten aufgeführten Annahmen zu den einzelnen Mustergebäuden. Weiterwurden gebäudetypische Annahmen zu Wärmebrücken und Verschattung vorgenommen.Diese sind hier nicht aufgeführt. Ansonsten wurden die Rechenwerte gemässSIA-Norm 380/1 berücksichtigt. Klimadaten wurden von der Station Zürich-Stadtverwendet.Folgende Gebäudekategorien werden charakterisiert:Einfamilienhaus (EFH), Bauperiode: bis 1947Einfamilienhaus (EFH), Bauperiode: 1948 – 1975Einfamilienhaus (EFH), Bauperiode: 1976 – 2000Einfamilienhaus (EFH), Bauperiode: ab 2001 (Neubau)Mehrfamilienhaus (MFH), Bauperiode: bis 1947Mehrfamilienhaus (MFH), Bauperiode: 1948 – 1975Mehrfamilienhaus (MFH), Bauperiode: 1976 – 2000Mehrfamilienhaus (MFH), Bauperiode: ab 2001 (Neubau)Nachfolgend sind zu jeder Gebäudekategorie Tabellen mit den Annahmen• zur Neubauweise, d.h. wie das Mustergebäude im Bestand von 2000 vorliegt,• zur Referenzsanierung und zu den Sanierungsvarianten bzw. Neubauvariantenmit zugehörigem Wärmebedarf und den Mehrkosten (real 2000) gegenüber derReferenzsanierung bzw. Referenzneubauweise,• zu den Sanierungsanteilen der erneuerten Bauteile im Bestand von 2000aufgeführt.121

122 Anhang D: MustergebäudeWichtige Grössen mit Einheiten in nachfolgenden Tabellen:EBF [m 2 ]A/EBF [–]U-Wert [W/(m 2 K)]g-Wert [%]V [m 3 /(h m 2 )]Datenquellen:EnergiebezugsflächeGebäudehüllenzahl (Verhältnis von Gebäudehüllfläche zuEBF)WärmedurchgangskoeffizientGesamtenergiedurchgangswert bei GläsernAussenluft-Volumenstrom• Energiebezugsflächen (EBF): Wüest & Partner (2004)• Flächen der Bauteile: Wüest & Partner (2004), eigene Annahmen• Kennwerte der Bauteile: Jakob et al. (2002), eigene Annahmen• Kosten der Bauteile: Jakob et al. (2002), eigene Annahmen• Erneuerungsanteile der Bauteile: Jakob et al. (2002); Jakob und Jochem (2003,2004), eigene Annahmen

123E infamilienhaus (E F H), B auperiode: bis 1947Neubauweis e (uns aniert im B es tand 2000)B auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 185 0.8W and gegen unbeheizt 9.9 0.82B oden gegen unbeheizt 72 0.8Dach gegen unbeheizt 72 0.8F ens ter a 34 3.0/1.5 b 70Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.3E B F [m 2 ] 180G ebäudehüllenzahl [-] 1.95W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 620S anierungenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terE s trichbodenK ellerdeckeWand zu K ellerF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmU-Wert G las [W/(m 2K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]Aus s enluft-Volumens trom V[m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos tengegenüber R eferenz[C HF /m 2 ]R eferenz - - - - 1.1 57 1.5 1.0 530 -Variante 1 12 - - - 1.1 57 1.5 1.0 466 20Variante 2 12 8 - - 1.1 57 1.5 1.0 418 42Variante 3 12 8 8 - 1.1 57 1.5 1.0 410 47Variante 4 12 8 8 12 1.1 57 1.5 1.0 254 140Variante 5 20 8 8 12 1.1 57 1.5 1.0 243 152Variante 6 20 8 8 12 0.7 52 1.5 1.0 232 168Variante 7 20 10 8 12 0.7 52 1.5 1.0 231 170Variante 8 20 10 8 20 0.7 52 1.5 1.0 213 196Variante 9 20 10 8 30 0.7 52 1.5 1.0 203 224E rneuerte B auteile im B es tand 2000E inheiten: U-W ert [W /(m 2 K )], g-W ert [%], V [m 3 /(h m 2 )]AnteilF ens ter keine E rneuerung (U-W ert, g-W ert wie oben) 20%E rs atz/R enovations fens ter vor 1986 (U-W ert: 2.8/1.5 b , g-W ert: 65, V: 1.2) 35%F ens terers atz nach 1986 (U-W ert: 1.5/1.5 b , g-W ert: 60, V: 1.0) 45%F as s ade keine E rneuerung oder nur Ins tands etzung (U-W ert wie oben) 78%W ärmedämmung vor 1986 (6 cm, U-W ert: 0.36) 10%W ärmedämmung nach 1986 (9 cm, U-W ert: 0.27) 12%Dach/ keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 59%E s trichboden W ärmedämmung vor 1986 (7 cm, U-W ert: 0.33) 16%W ärmedämmung nach 1986 (11 cm, U-W ert: 0.23) 25%K ellerdecke keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 72%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.53) 8%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.38) 20%Innenwände keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 72%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.53) 8%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.38) 20%a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 20%, Os ten: 30%, Norden: 20%, W es ten: 30%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

124 Anhang D: MustergebäudeE infamilienhaus (E F H), B auperiode: 1948 - 1975Neubauweis e (uns aniert im B es tand 2000)B auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 131 0.9W and gegen unbeheizt 20 0.93B oden gegen unbeheizt 112 0.9Dach gegen aus s en 114 0.75F ens ter a 47 2.8/1.5 b 67Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.3E B F [m 2 ] 184G ebäudehüllenzahl [-] 2.18W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 700S anierungenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terK ellerdeckeWand zu G arageF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmS teildachU-Wert G las[W/(m 2 K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]Aus s enluft-Volumens trom V[m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos tengegenüber R eferenz[C HF /m 2 ]R eferenz - - - - 1.1 57 1.5 1.0 590 -Variante 1 8 - - - 1.1 57 1.5 1.0 504 33Variante 2 8 8 - - 1.1 57 1.5 1.0 484 43Variante 3 8 8 12 - 1.1 57 1.5 1.0 347 108Variante 4 8 8 12 14 1.1 57 1.5 1.0 247 166Variante 5 10 8 12 14 1.1 57 1.5 1.0 244 169Variante 6 10 8 12 14 0.7 52 1.5 1.0 228 188Variante 7 10 8 20 14 0.7 52 1.5 1.0 218 206Variante 8 10 8 20 20 0.7 52 1.5 1.0 210 218Variante 9 10 8 30 20 0.7 52 1.5 1.0 205 238E rneuerte B auteile im B es tand 2000E inheiten: U-W ert [W /(m 2 K )], g-W ert [%], V [m 3 /(h m 2 )]AnteilF ens ter keine E rneuerung (U-W ert, g-W ert wie oben) 32%E rs atz/R enovations fens ter vor 1986 (U-W ert: 2.5/1.5 b , g-W ert: 65, V: 1.2) 13%F ens terers atz nach 1986 (U-W ert: 1.5/1.5 b , g-W ert: 60, V: 1.0) 55%F as s ade keine E rneuerung oder nur Ins tands etzung (U-W ert wie oben) 85%W ärmedämmung vor 1986 (6 cm, U-W ert: 0.36) 3%W ärmedämmung nach 1986 (9 cm, U-W ert: 0.27) 12%Dach/ keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 70%E s trichboden W ärmedämmung vor 1986 (7 cm, U-W ert: 0.32) 10%W ärmedämmung nach 1986 (11 cm, U-W ert: 0.23) 20%K ellerdecke keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 77%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.62) 9%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.4) 14%Innenwände keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 77%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.62) 9%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.4) 14%a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 38%, Os ten: 12%, Norden: 25%, W es ten: 25%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

125E infamilienhaus (E F H), B auperiode: 1976 - 2000Neubauweis e (uns aniert im B es tand 2000)B auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 124 0.4W and gegen unbeheizt 12 0.52B oden gegen unbeheizt 89 0.53Dach gegen aus s en 120 0.43F ens ter a 55 1.5/1.5 b 61Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.1E B F [m 2 ] 190G ebäudehüllenzahl [-] 2.01W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 342S anierungenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terWand zu G arageF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmK ellerdeckeS teildachU-Wert G las[W/(m 2 K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]Aus s enluft-Volumens trom V[m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos tengegenüber R eferenz[C HF /m 2 ]R eferenz - - - - 1.1 57 1.5 0.9 303 -Variante 1 - - - - 0.7 52 1.5 0.9 285 21Variante 2 12 - - - 0.7 52 1.5 0.9 280 27Variante 3 12 20 - - 0.7 52 1.5 0.9 231 92Variante 4 12 20 12 - 0.7 52 1.5 0.9 211 121Variante 5 12 20 12 20 0.7 52 1.5 0.9 168 193Variante 6 12 20 12 30 0.7 52 1.5 0.9 159 208Variante 7 12 20 12 30 0.5 50 1.5 0.9 149 228Variante 8 12 30 12 30 0.5 50 1.5 0.9 143 247E rneuerte B auteile im B es tand 2000E inheiten: U-W ert [W /(m 2 K )], g-W ert [%], V [m 3 /(h m 2 )]AnteilF ens ter keine E rneuerung (U-W ert, g-W ert wie oben) 92%F ens terers atz nach 1986 (U-W ert: 1.3/1.5 b , g-W ert: 60, V: 1.0) 8%F as s ade keine E rneuerung oder nur Ins tands etzung (U-W ert wie oben) 96%W ärmedämmung nach 1986 (9 cm, U-W ert: 0.20) 4%Dach/ keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 91%E s trichboden W ärmedämmung nach 1986 (11 cm, U-W ert: 0.19) 9%a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 43%, Os ten: 6%, Norden: 32%, W es ten: 19%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

126 Anhang D: MustergebäudeE infamilienhaus (E F H), Neubauten (B aujahr ab 2001)Neubauweis eB auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 118 0.32W and gegen E rdreich 90 0.34B oden gegen E rdreich 82 0.34Dach gegen aus s en 113 0.32F ens ter a 53 1.1/1.5 b 57Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 0.9E B F [m 2 ] 195G ebäudehüllenzahl [-] 1.95W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 242NeubauvariantenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmS teildachK ellerdeckeS teildachU-Wert G las[W/(m 2 K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]E inzelraum-K omfortlüftung:V [m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos ten gegenüberR eferenz[C HF /m 2 ]Variante 1 16 - - - - - - - 221 6Variante 2 16 16 - - - - - - 203 14Variante 3 16 16 16 - - - - - 187 22Variante 4 16 16 16 - 0.7 52 1.5 - 168 40Variante 5 16 16 16 - 0.5 50 1.5 - 157 56Variante 6 16 16 16 20 0.5 50 1.5 - 151 66Variante 7 16 16 16 30 0.5 50 1.5 - 142 85Variante 8 30 16 16 30 0.5 50 1.5 - 130 113Variante 9 30 16 16 30 0.5 50 1.5 0.5 96 228Variante 10 30 30 30 30 0.5 50 1.5 0.5 86 269a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 43%, Os ten: 19%, Norden: 9%, W es ten: 28%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

127Mehrfamilienhaus (MF H), B auperiode: bis 1947Neubauweis e (uns aniert im B es tand 2000)B auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 336 0.8B oden gegen unbeheizt 135 0.8Dach gegen aus s en 70 0.7Dach gegen unbeheizt 95 0.8F ens ter a 65 3.0/1.5 b 70Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.5E B F [m 2 ] 357G ebäudehüllenzahl [-] 1.86W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 593S anierungenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terE s trichbodenF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmK ellerdeckeS teildachU-Wert G las[W/(m 2 K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]Aus s enluft-Volumens trom V[m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos tengegenüber R eferenz[C HF /m 2 ]R eferenz - - - - 1.1 57 1.5 1.3 515 -Variante 1 12 - - - 1.1 57 1.5 1.3 472 13Variante 2 12 12 - - 1.1 57 1.5 1.3 310 99Variante 3 12 12 8 - 1.1 57 1.5 1.3 272 120Variante 4 20 12 8 - 1.1 57 1.5 1.3 265 125Variante 5 20 12 8 14 1.1 57 1.5 1.3 235 143Variante 6 20 12 8 14 0.7 52 1.5 1.3 225 158Variante 7 20 12 10 14 0.7 52 1.5 1.3 224 160Variante 8 20 20 10 14 0.7 52 1.5 1.3 209 184Variante 9 20 20 10 20 0.7 52 1.5 1.3 206 190E rneuerte B auteile im B es tand 2000E inheiten: U-W ert [W /(m 2 K )], g-W ert [%], V [m 3 /(h m 2 )]AnteilF ens ter keine E rneuerung (U-W ert, g-W ert wie oben) 15%E rs atz/R enovations fens ter vor 1986 (U-W ert: 2.8/1.5 b , g-W ert: 65, V: 1.4) 35%F ens terers atz nach 1986 (U-W ert: 1.5/1.5 b , g-W ert: 60, V: 1.2) 50%F as s ade keine E rneuerung oder nur Ins tands etzung (U-W ert wie oben) 84%W ärmedämmung vor 1986 (6 cm, U-W ert: 0.36) 6%W ärmedämmung nach 1986 (9 cm, U-W ert: 0.27) 10%Dach/ keine E rneuerung (U-W erte wie oben) 60%E s trichboden W ärmedämmung vor 1986 (7 cm, U-W ert E s trich: 0.33, U-W ert Dach: 0.32) 14%W ärmedämmung nach 1986 (11 cm, U-W ert E s trich: 0.23, U-W ert Dach: 0.22) 26%K ellerdecke keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 74%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.53) 10%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.38) 16%a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 37%, Os ten: 16%, Norden: 31%, W es ten: 16%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

128 Anhang D: MustergebäudeMehrfamilienhaus (MF H), B auperiode: 1948 - 1975Neubauweis e (uns aniert im B es tand 2000)B auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 362 0.9W and gegen unbeheizt 120 0.93B oden gegen unbeheizt 167 0.9Dach gegen unbeheizt 167 0.9F ens ter a 162 2.8/1.5 b 67Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.5E B F [m 2 ] 669G ebäudehüllenzahl [-] 1.39W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 541S anierungenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terE s trichbodenK ellerdeckeWand zuT reppenhausF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmU-Wert G las[W/(m 2 K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]Aus s enluft-Volumens trom V[m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos tengegenüber R eferenz[C HF /m 2 ]R eferenz - - - - 1.1 57 1.5 1.3 445 -Variante 1 12 - - - 1.1 57 1.5 1.3 399 13Variante 2 12 8 - - 1.1 57 1.5 1.3 366 26Variante 3 12 8 8 - 1.1 57 1.5 1.3 332 41Variante 4 12 8 8 12 1.1 57 1.5 1.3 231 91Variante 5 12 8 8 12 0.7 52 1.5 1.3 214 108Variante 6 12 10 8 12 0.7 52 1.5 1.3 213 110Variante 7 12 10 8 20 0.7 52 1.5 1.3 203 123Variante 8 16 10 8 20 0.7 52 1.5 1.3 200 128Variante 9 16 10 8 30 0.7 52 1.5 1.3 197 143E rneuerte B auteile im B es tand 2000E inheiten: U-W ert [W /(m 2 K )], g-W ert [%], V [m 3 /(h m 2 )]AnteilF ens ter keine E rneuerung (U-W ert, g-W ert wie oben) 32%E rs atz/R enovations fens ter vor 1986 (U-W ert: 2.5/1.5 b , g-W ert: 65, V: 1.4) 15%F ens terers atz nach 1986 (U-W ert: 1.5/1.5 b , g-W ert: 60, V: 1.2) 53%F as s ade keine E rneuerung oder nur Ins tands etzung (U-W ert wie oben) 66%W ärmedämmung vor 1986 (6 cm, U-W ert: 0.38) 6%W ärmedämmung nach 1986 (9 cm, U-W ert: 0.28) 28%Dach/ keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 72%E s trichboden W ärmedämmung vor 1986 (7 cm, U-W ert Dach: 0.32, U-W ert E s trich: 0.33) 5%W ärmedämmung nach 1986 (11 cm, U-W ert Dach: 0.23, U-W ert E s trich: 0.24) 23%K ellerdecke keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 75%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.62) 6%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.4) 19%Innenwände keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 75%W ärmedämmung vor 1986 (2 cm, U-W ert: 0.62) 6%W ärmedämmung nach 1986 (5 cm, U-W ert: 0.4) 19%a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 49%, Os ten: 17%, Norden: 17%, W es ten: 17%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

129Mehrfamilienhaus (MF H), B auperiode: 1976 - 2000Neubauweis e (uns aniert im B es tand 2000)B auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 311 0.4W and gegen unbeheizt 320 0.52B oden gegen unbeheizt 220 0.53Dach gegen aus s en 313 0.43F ens ter a 233 1.5/1.5 b 61Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.3E B F [m 2 ] 896G ebäudehüllenzahl [-] 1.51W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 332S anierungenW ärmedämmung [cm]Neue F ens terWand zuT reppenhausF as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmK ellerdeckeS teildachU-Wert G las[W/(m 2 K )]g-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]Aus s enluft-Volumens trom V[m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos tengegenüber R eferenz[C HF /m 2 ]R eferenz - - - - 1.1 57 1.5 1.1 293 -Variante 1 - - - - 0.7 52 1.5 1.1 275 19Variante 2 12 - - - 0.7 52 1.5 1.1 247 48Variante 3 12 30 - - 0.7 52 1.5 1.1 212 100Variante 4 12 30 12 - 0.7 52 1.5 1.1 201 116Variante 5 12 30 12 20 0.7 52 1.5 1.1 176 159Variante 6 12 30 12 20 0.5 50 1.5 1.1 166 177Variante 7 12 30 12 30 0.5 50 1.5 1.1 162 193E rneuerte B auteile im B es tand 2000E inheiten: U-W ert [W /(m 2 K )], g-W ert [%], V [m 3 /(h m 2 )]AnteilF ens ter keine E rneuerung (U-W ert, g-W ert wie oben) 95%F ens terers atz nach 1986 (U-W ert: 1.3/1.5 b , g-W ert: 60, V: 1.2) 5%F as s ade keine E rneuerung oder nur Ins tands etzung (U-W ert wie oben) 96%W ärmedämmung nach 1986 (9 cm, U-W ert: 0.20) 4%Dach/ keine E rneuerung (U-W ert wie oben) 96%E s trichboden W ärmedämmung nach 1986 (11 cm, U-W ert: 0.19) 4%a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 14%, Os ten: 36%, Norden: 14%, W es ten: 36%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

130 Anhang D: MustergebäudeMehrfamilienhaus (MF H), Neubauten (B aujahr ab 2001)Neubauweis eB auteileF läche[m 2 ]U-W ert[W /(m 2 K )]g-W ert[%]W and gegen aus s en 437 0.32B oden gegen unbeheizt 271 0.34Dach gegen aus s en 317 0.32F ens ter a 236 1.1/1.5 b 57Aus s enluft-Volumens trom V [m 3 /(h m 2 )] 1.0E B F [m 2 ] 805G ebäudehüllenzahl [-] 1.50W ärmebedarf [MJ /(m 2 a)] 209NeubauvariantenW ärmedämmung [cm]F as s ade inkl.F ens terleibung 4 cmS teildachK ellerdeckeU-Wert G las[W/(m 2 K )]Neue F ens terg-Wert G las [%]U-Wert R ahmen[W/(m 2 K )]E inzelraum-K omfortlüftung:V [m 3 /(h m 2 )]Wärmebedarf[MJ /(m 2 a)]Mehrkos ten gegenüberR eferenz[C HF /m 2 ]Variante 1 16 - - - - - - 190 5Variante 2 16 16 - - - - - 179 11Variante 3 16 16 - 0.7 52 1.5 - 157 30Variante 4 16 20 - 0.7 52 1.5 - 153 36Variante 5 16 20 20 0.7 52 1.5 - 145 50Variante 6 20 20 20 0.7 52 1.5 - 141 57Variante 7 20 30 20 0.7 52 1.5 - 135 70Variante 8 20 30 20 0.7 52 1.5 0.5 93 185Variante 9 30 30 20 0.7 52 1.5 0.5 88 203Variante 10 30 30 30 0.7 52 1.5 0.5 86 212a Aus richtung F ens terflächen: S üden: 38%, Os ten: 19%, Norden: 19%, W es ten: 24%b U-W erte F ens ter: G las /R ahmen

DanksagungMein herzlicher Dank gilt Dieter Imboden für seine wohlwollende Betreuung. Ichschätzte die Freiheit sehr, welche ich bei der Durchführung der Dissertation erfahrendurfte. Seine konstruktive Kritik und kritischen Fragen waren für das Gelingen derDissertation sehr wertvoll. Für die Übernahme des Korreferats und die aufmunterndeKritik bedanke ich mich bei Susanne Kytzia.Ein grosser Dank gilt Thomas Siller, welcher bei der Entwicklung und Umsetzungdes Modells viel beigetragen hat. Ohne seine umfassenden Modellier- und Programmierkenntnissewäre die äusserst flexible Ausgestaltung des Modells in der Zeit undder Form nicht möglich gewesen.Ebenfalls bedanke ich mich bei Roger Amstalden und Charlotte Spörndli, welchemit ihren Diplom- und Semesterarbeiten wertvolle Beiträge geliefert haben, welchein die Dissertation einflossen. Ein besonderer Dank gebührt auch Martin Jakob,welcher mit seinem Fachwissen bei der Betreuung der Semesterarbeit und darüberhinaus wertvolle Inputs geliefert hat.Des Weiteren möchte ich mich bei all den Arbeitskolleginnen und -kollegen bedanken,welche während meiner Disszeit bei der Umweltphysik hauptsächlich für dasangenehme Arbeitsklima verantwortlich waren und sind. Neben den bereits erwähntenPersonen sind dies Anna Schuler, Carsten Nathani, Cecile Haussener, ChristinaColberg, Christoph Sutter, Jochen Markard, Jorge Canales, Lars Konersmann, MalteMeinshausen, Michèle Bättig, Renat Heuberger, Sabine Perch-Nielsen, SabineKoch, Simone Brander, Stephan Gutzwiller und Thomas Camerata. Die gemeinsamenKaffeerunden habe ich immer sehr geschätzt.Darüber hinaus danke ich all den Kolleginnen und Kollegen, welche meine Disszeitauch ausserhalb der ETH zu einem unvergesslichen Erlebnis gemacht haben,sei es als MitbewohnerIn in der WG oder als BegleiterIn durch das umfangreicheKulturangebot Zürichs. Die gemütlichen Runden bei einem Nachtessen und einemguten Glas Wein werden sich hoffentlich auch in Zukunft ab und zu wieder einfinden.Schliesslich möchte ich meinen Eltern ganz herzlich danken, welche mir das Studiumermöglicht und mich auch sonst immer unterstützt haben.133

LebenslaufName:Michael KostGeburtsdatum: 12. Juli 1973Geburtsort: Wolhusen LUAusbildung2001 – 2005 Dissertation bei Prof. Dieter Imboden, Professur Umweltphysik,ETH Zürich1999 – 2001, 2006 Didaktischer Ausweis / Höheres Lehramt für Physik und Umweltlehre,ETH Zürich1994 – 1999 Studium der Umweltnaturwissenschaften mit FachvertiefungPhysik und System Atmosphäre an der ETH Zürich1993 Matura an der Kantonsschule SurseeBeruflicher Werdegang2006 – . . . PostDoc an der Professur Umweltphysik, ETH Zürich2001 – . . . Assistent an der Professur Umweltphysik, ETH Zürich1997 Berufspraktikum beim Amt für Umweltschutz des Kantons Luzernim Bereich Luftreinhaltung und energierelevante Gebäudesanierungen135