Der »Carbon Footprint« der WOGENO-Häuser

Carbon Footprint

Unter dem »Carbon Footprint« oder auch der Kohlendioxid-Bilanz (CO2-Bilanz) wird die Menge des Gesamtbetrags der Kohlendioxid-Emissionen (CO2-Emissionen), welche durch die Aufrechterhaltung eines gewissen Lebensstils und Lebensstandards entstehen, verstanden. Der »Carbon Footprint« kann durch individuelles Verhalten beeinflusst bzw. minimiert werden, ganz verschwinden wird er aber nicht, weil abgesehen von unserem Lebensstandard, z. B. im Winter die Bestandshäuser beheizt werden müssen damit sie keinen Schaden nehmen.

Wie im Energie-Rundbrief angekündigt, können wir nun erste Teilergebnisse über den »Carbon Footprint« bzw. der Kohlendioxid-Bilanz (CO2-Bilanz) der WOGENO-Häuser veröffentlichen. Berücksichtigt wurden dabei die Häuser über die wir für das Jahr 2014 die notwendigen Daten vorliegen hatten.

Das Wichtigste in Kürze

Der »Carbon Footprint« im Bereich »Wärme« kann minimiert werden, ganz verschwinden wird er nicht, weil im Winter die Bestandshäuser beheizt werden müssen, damit sie keinen Schaden nehmen.
Es wird zwischen den »absoluten CO2-Emissionen« in Tonnen pro Jahr [t/a] und den »spezifischen CO2-Emissionen« in Kilogramm pro Quadratmeter und Jahr [kg/m²a] unterschieden. Ermittelt werden diese Werte im Falle der »absoluten CO2-Emissionen« durch Multiplikation der gemessenen Wärmeverbrauchswerte in Kilowattstunden pro Jahr [kWh/a] mit dem sogenannten »spezifischen Emissionsfaktor« des jeweiligen Energieträgers in Kilogramm pro Kilowattstunde [kg/kWh]. Das Ergebnis wird meistens in Tonnen pro Jahr [t/a] dargestellt.
Im Falle der »spezifischen CO2-Emissionen« wird der berechnete Wert der »absoluten CO2-Emissionen« zusätzlich durch die gebäudespezifische Wohnfläche geteilt. Die Darstellung erfolgt in Kilogramm pro Quadratmeter und Jahr [kg/m²a].
Die WOGENO-Häuser werden durch Erdgas in Blockheizkraftwerken, durch Erdgas in zentralen und dezentralen Gasthermen, durch geothermische Fernwärme und durch Fernwärme aus konventionellen Kraftwerken beheizt. Jeder dieser Energieträger hat einen anderen »spezifischen Emissionsfaktor«. Es wird dabei in eine Betrachtung mit und ohne Einbeziehung der »Vorkette« unterschieden. Mit Einbeziehung der »Vorkette« bedeutet, dass auch CO2-Emissionen berücksichtigt werden, welche nicht unmittelbar beim Verbrennungsvorgang, sondern bereits bei Förderung, Transport, etc. des jeweiligen Energieträgers entstehen.

Die wichtigsten Kennzahlen der untersuchten WOGENO-Gebäude für das Jahr 2014 sind:

Kennzahlen  
Absolute CO2-Emissionen (ohne Vorkette) 288 t/a
Absolute CO2-Emissionen (mit Vorkette) 415 t/a
Mittlere spez. CO2-Emissionen (ohne Vorkette) 13 kg/m²a
Mittlere spez. CO2-Emissionen (mit Vorkette) 19 kg/m²a

Unterschiedliche Szenarien

Bei der Erstellung einer CO2-Bilanz gibt es unterschiedliche Herangehensweisen, welche sich letztlich in den zu Grunde gelegten sogenannten spezifischen CO2-Emissionsfaktoren wiederspiegeln. Der spezifische Emissionsfaktor gibt an, wieviel CO2 bei der Umwandlung des jeweiligen Energieträgers in Wärmeenergie entsteht. Der spezifische Emissionsfaktor wird in Kilogramm CO2 pro Kilowattstunde [kg/kWh] angegeben.

Weiterhin wird in eine Betrachtung ohne Berücksichtigung der Vorkette oder einer Betrachtung unter Berücksichtigung der Vorkette unterschieden. In der Betrachtung unter Berücksichtigung der Vorkette werden CO2-Emissionen berücksichtigt, welche nicht durch die unmittelbare Umwandlung in Wärme in dem jeweiligen WOGENO-Gebäude entstehen, sondern bereits in vorgelagerten Produktionsketten, wie etwa bei der Förderung, dem Transport, etc., des jeweiligen Energieträgers. In Abbildung 1 und 3 sind dementsprechend die Werte ohne Berücksichtigung der Vorkette und in Abbildung 2 und 4 unter Berücksichtigung der Vorkette dargestellt.

Die Berücksichtigung der Vorkette verschlechtert zwar die CO2-Bilanz der WOGENO München eG im Bereich Wärme erheblich (31 %), erhöht aber im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung die Glaubwürdigkeit der Ergebnisse.

Unterschiedliche Energieträger

Die jeweiligen Häuser beziehen ihre Wärmeenergie aus unterschiedlichen Energieträgern und unterschiedlichen Energieerzeugungsanlagen, welche unterschiedliche CO2-Emissionen hervorrufen.
Die dargestellten Häuser beziehen ihre Wärmeenergie derzeit aus Fernwärme von den Stadtwerken München (SWM) aus Geothermie (Geothermie-Anlage Riem), durch Fernwärme aus den konventionellen Kraftwerken der SWM (Heizkraftwerk (HKW) Freimann, HKW Nord und HKW Süd), aus den von der CoHaus München GmbH betriebenen Blockheizkraftwerken (BHKW) in der Danklstraße 11, der Pariser Straße 11, der Orleansstraße 61 sowie der Häberlstraße 15 und durch zentral oder dezentral betriebene Gas-Thermen, wie in der Isartalstraße 26, der Ligsalzstraße 46 oder der Nymphenburger Straße 106.

Fernwärme aus Geothermie

Der umweltfreundlichste Energieträger, welcher am wenigsten CO2-Emissionen hervorruft, ist die Fernwärme aus Geothermie, wie man an den Werten in den Abbildungen des WOGENO-Gebäudes in der Caroline-Herschel-Straße 25-27 sehen kann. Hierbei wird in der Betrachtung ohne Vorkette ein Wert nahe Null (0,001 kg/kWh) und in der Betrachtung mit Vorkette ein Wert für den spezifischen Emissionsfaktor von 0,021 kg/kWh verwendet (vgl. Reiter/Lorenz, 2013, S.19). Unberücksichtigt bleibt in den Abbildungen indes der Umstand, dass die Verfügbarkeit durch geothermische Fernwärme in der Messestadt Riem nur zu 85 % abgedeckt wird und die restlichen 15 % über einen erdgasbetriebenen Spitzenlastenkessel erzeugt werden (vgl. Reiter, 2012, S. 2). Wird diese Tatsache berücksichtigt, würden die CO2-Emissionen in der Betrachtung ohne Vorkette von 0 t/a auf 5 t/a und in der Betrachtung mit Vorkette von 2 t/a auf 9 t/a im Falle der Caroline-Herschel-Straße 25-27 ansteigen.

Fernwärme aus konventionellen Kraftwerken

Aus Berechnungen des Öko-Instituts (Institut für angewandte Ökologie e. V.) geht hervor, dass die im bundesrepublikanischen Durchschnitt in konventionell, also fossil befeuerten HKWs erzeugte Fernwärme, einen spezifischen CO2-Emissionsfaktor von 0,254 kg/kWh aufweist. Das Referat für Gesundheit und Umwelt (RGU) der Landeshauptstadt München (LHM) hat in der jüngeren Vergangenheit das Ökoinstitut beauftragt, unter Berücksichtigung der örtlichen, technischen Gegebenheiten den spezifischen CO2-Emissionsfaktor zu ermitteln. Das Ergebnis der Berechnungen erbrachte einen Wert von 0,209 kg/kWh für die Münchner Fernwärme (vgl. Reiter/Lorenz, 2013, S. 17). Die SWM kommen mit einer anderen Methode, bei der vermutlich Gutschriften aus der Stromerzeugung, ein steigender Anteil von Fernwärme aus Geothermie mit einfließen und keine Prozessvorketten berücksichtigt werden, zu einem Wert von 0,116 kg/kWh (vgl. Reiter/Lorenz, 2013, S.18; Reiter, 2012, S.2; SWM, 2014). Dieser Wert wird jährlich ermittelt und kann bei den SWM bei Bedarf nachgefragt werden. Für die Jahre 2013 und 2014 wurde uns der Wert von 0,122 kg/kWh bestätigt. Auf Nachfrage per E-Mail bei der zuständigen Stelle der SWM, wie dieser Wert ermittelt wird, heißt es: „Die C02-Emission publizieren wir öffentlich weder im Internet noch in sonstigen Medien, da [wir] für die komplette Auswertung eine Menge von internen Kraftwerksdaten verwenden müssen.“

Bei solch großen Abweichungen zwischen dem Ergebnis eines unabhängigen Instituts der Fachwelt und den Werten der SWM sollten sich diese aus Glaubwürdigkeits- und Imagegründen um die transparente Darlegung ihrer Methodik bemühen und diese frei zugänglich im Internet publizieren. Bei der Ermittlung des spezifischen CO2-Emissionsfaktors für konventionelle HKW werden in der Fachwelt unterschiedliche Ansätze, wie z. B. die Gutschriftenmethode oder die Allokationsmethode diskutiert und dieses Feld bietet derzeit noch viel Spielraum für kreative Zahlenakrobatik (vgl. Fritsche/Rausch, 2008).

Wir verwenden in unseren Berechnungen – mangels anderer Werte – für die Betrachtung ohne Vorkette den Wert der SWM von 0,122 kg/kWh und für die Betrachtung unter Berücksichtigung der Vorkette den vom Öko-Institut ermittelten Wert von 0,209 kg/kWh für den spezifischen CO2-Emissionsfaktor.

Nahwärme aus BHKWs

Die WOGENO-Gebäude, welche über BHKWs verfügen, werden auch zum Großteil über diese Nahwärmequelle mit Energie für Heizung und Warmwasser versorgt. Trotzdem verfügen all diese Standorte zusätzlich über Gas-Thermen um zu Spitzenzeiten oder im Falle eines Ausfalls eines BHKWs die Versorgung mit Wärme zu gewährleisten. Zur CO2-Bilanzierung der Wärmeenergie wird hierzu die erzeugte Strommenge des BHKWs von dem Energieinhalt des bezogenen Erdgases abgezogen. Das Ergebnis setzt sich dann aus Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser und den Verlusten des BHKWs sowie dem Gasverbrauch für die Spitzenlastthermen zusammen. Die erzeugte Strommenge lässt sich am BHKW auslesen. Relativ einfach lässt sich der spezifische CO2-Emissionsfaktor für Erdgas zu 0,197 kg/kWh berechnen. Unter der Berücksichtigung der Prozessvorketten verwenden wir den Wert für den spezifischen CO2-Emissionsfaktor von 0,251 kg/kWh (vgl. Bettgenhäuser/Boermans, 2011, S. 13).

Wärme aus Erdgas für zentrale und dezentrale Gas-Thermen

Für die WOGENO-Gebäude mit zentralen oder dezentralen Gas-Thermen verwenden wir ebenfalls den Wert von 0,197 kg/kWh ohne Vorkette und den Wert von 0,251 kg/kWh mit Prozessvorkette für den spezifischen CO2-Emissionsfaktor.

CO2-Emissionen

In den Abbildungen 1 und 2 haben wir die CO2-Emissionen zusammengestellt, welche aus dem Wärmeverbrauch für Heizen und Warmwasserbereitung des jeweiligen WOGENO-Gebäudes resultieren. Das Ergebnis haben wir einem »Ranking« bzgl. der entstandenen CO2-Emissionen unterzogen. Dabei wurde eine Betrachtung ohne Berücksichtigung der Vorkette und eine Betrachtung unter Berücksichtigung der Vorkette durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tonnen pro Jahr [t/a] auf der Y-Achse dargestellt.

CO2-Emissionen ohne Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.
Abbildung 1: CO2-Emissionen ohne Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.
CO2-Emissionen unter Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.
Abbildung 2: CO2-Emissionen unter Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.

 

Spezifische CO2-Emissionen

In den Abbildungen 3 und 4 haben wir die spezifischen CO2-Emissionen zusammengestellt, welche aus dem Wärmeverbrauch für Heizen und Warmwasserbereitung des jeweiligen WOGENO-Gebäudes resultieren. Das Ergebnis haben wir ebenfalls einem »Ranking« bzgl. der entstandenen spezifischen CO2-Emissionen unterzogen. Dabei wurde ebenfalls eine Betrachtung ohne Berücksichtigung der Vorkette und eine Betrachtung unter Berücksichtigung der Vorkette durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Kilogramm pro Quadratmeter und Jahr [kg/m²a] auf der Y-Achse dargestellt. Die Werte der Abbildung 3 und 4 entstehen in dem die Werte der Abbildung 1 und 2 durch die jeweilige Wohnfläche des Gebäudes geteilt werden. Dadurch wird berücksichtigt, dass ein großes Gebäude mehr Wärme benötigt und dadurch eben auch mehr CO2-Emissionen erzeugt werden. Die horizontale Linie stellt den Mittelwert der spezifischen CO2-Emissionen über die dargestellten WOGENO-Häuser für Heizung und Warmwasser dar.

Spez. CO2-Emissionen ohne Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.
Abbildung 3: Spez. CO2-Emissionen ohne Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.
WOGENO-CO2-Emissionen sortiert nach Gebäude und mit Vorkettenbetrachtung in 2014
Abbildung 4: Spez. CO2-Emissionen unter Berücksichtigung der Vorkette im Jahr 2014.

 

Zusammenfassung der Ergebnisse

Die CO2-Emissionen und damit der »Carbon Footprint« für Wärme, bewegt sich über die untersuchten WOGENO-Gebäude, zwischen 288 t/a und 415 t/a CO2. Die spezifischen CO2-Emissionen für Wärme bewegen sich, über die untersuchten WOGENO-Gebäude gemittelt, zwischen 13 kg/m²a und 19 kg/m²a CO2.

Einsparpotentiale

Jetzt wo eine CO2-Bilanz im Bereich Wärme vorliegt, kann darüber nachgedacht werden, welche »Stellschrauben« vorhanden sind um die CO2-Bilanz der einzelnen Gebäude und damit der WOGENO insgesamt zu verbessern. Ansatzpunkte bieten individuelles Verhalten durch »Energie sparen« sowie technische Lösungen wie die Optimierung der Gebäudehülle, die Erneuerung oder der Austausch der Wärmebereitungsanlage sowie die Güte der verwendeten Energieträger.

Gebäudehülle

Maßnahmen zur Wärmedämmung der Gebäudehülle wurden an Bestandsgebäuden bei der Übernahme durch die WOGENO in der Vergangenheit, so gut wie es das jeweilige Gebäude zuließ, durchgeführt. Für Neubauten gilt, dass mindestens auf Niedrigenergiehaus-Standard gebaut wird. Insofern wurde dieses Feld in der Vergangenheit bereits bearbeitet und steht bei jedem Neubau in besonderem Fokus.

Wärmebereitungsanlage

Durch Modernisierung der Wärmebereitungsanlage bestehen erhebliche Einsparpotentiale welche ebenfalls von der WOGENO in der Vergangenheit ausgeschöpft wurden. Erhebliche Einsparpotentiale eröffnen solare Nahwärmekonzepte, welche sich aber nicht für Bestandsgebäude eignen und sich derzeit in München leider auch nur schwer umsetzen lassen.

Energieträger

Bleiben noch die Energieträger. Die WOGENO-Gebäude, welche derzeit mit Erdgas ihre Wärmeversorgung sicherstellen, verfügen z. B. über ein großes Potential ihre CO2-Emissionen drastisch zu senken, indem statt Erdgas, Biogas zum Einsatz käme. Beim Verbrennen von Biogas entsteht zwar auch CO2, aber genau die freiwerdende Menge wurde beim Pflanzenwachstum mittels Photosynthese in die Biomasse eingelagert und somit der Umwelt entzogen. Biogas ist unter diesem Gesichtspunkt 100 % klimaneutral. Weiterhin kommt sogenanntes »Windgas« zur potentiellen Substitution von Erdgas in Frage. »Windgas« ist Energie aus Windkraftanlagen, zu Zeiten erzeugt, an denen viel Wind weht, aber das Stromnetz für diese Energie nicht mehr aufnahmefähig ist. Diese Energie wird chemisch gespeichert, in dem sie in Wasserstoff oder Methan umgewandelt und z. B. in das bundesweite Erdgasnetz eingespeist wird. Auch »Windgas« ist zu 100 % klimaneutral.

Die Erzeugung von Biogas hat in den vergangenen Jahren leider zum rapiden Ausbau von Maismonokulturen geführt, was zu einem dramatischen Rückgang der Biodiversität in den ländlichen Gebieten beigetragen hat. Hier kann aber durch eine intelligentere Landwirtschaft, durch Verwendung von Biomasse zur Biogaserzeugung, welche sowieso anfällt und anderen Prozessketten entstammt, z. B. aus der Zuckerproduktion oder dem Anbau von alternativen Pflanzen mit gleichem oder ähnlichem Energiegehalt wie Mais, gegen gesteuert werden. Vielversprechend sind vor allem »Lupinen« oder die »Durchwachsene Sylphie« (vgl. Janzing, 2016).

Bzgl. den Energieträgern der Münchner Fernwärme der SWM bleibt zu hoffen, dass der politische Druck weiter wächst, um die Erschließung und den Ausbau der Geothermie und dem Niedrigtemperatur-Fernwärmenetz schneller voranzutreiben, als dies von den SWM momentan geplant ist und das HKW Nord viel früher als geplant abgeschaltet werden kann.

Kompensation

Letztlich gibt es die Möglichkeit, die übrig gebliebenen Emissionen, welche aus Heizen und Warmwasserbereitung resultieren und sich nicht weiter durch andere Maßnahmen reduzieren lassen, über eine Organisation, wie z. B. »atmosfair« auszugleichen.

Literatur

Bettgenhäuser, Kjell/Boermans, Thomas (2011). Umweltwirkung von Heizungssystemen in Deutschland. Umweltbundesamt (Hrsg.). Dessau-Roßlau: Eigenverlag. Abrufbar unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/4070.pdf (15.05.2016).

Fritsche, Uwe R./Rausch, Lothar (2008). Climate Change - Bestimmung spezifischer Treibhausgas-Emissionsfaktoren für Fernwärme. Umweltbundesamt (Hrsg.). Eigenverlag. Abrufbar unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3476.pdf (15.05.2016).

Janzing, Bernward (2016). Bauern feiern neue Pflanze für Biogas - Ende der Vermaisung. Die Tageszeitung (taz), Abrufbar unter: http://www.taz.de/Bauern-feiern-neue-Pflanze-fuer-Biogas/!5288062 (15.05.2016).

Reiter, Dieter (2012). Wie gut funktioniert die Tiefen-Geothermie in der Messestadt Riem? Referat für Arbeit und Wirtschaft der LH München. München: Eigenverlag. Abrufbar unter: https://www.ris-muenchen.de/RII/RII/DOK/ANTRAG/2576352.pdf (15.05.2016).

Reiter, Dieter/Lorenz, Joachim (2013). Die Zukunft des Münchner Wärmemarktes. Referat für Gesundheit und Umwelt der LH München, Referat für Arbeit und Wirtschaft der LH München. München: Eigenverlag. Abrufbar unter: https://www.ris-muenchen.de/RII/RII/DOK/SITZUNGSVORLAGE/3004773.pdf (15.05.2016).

SWM (2014). M/Fernwärme - Ein Angebot voller Pluspunkte. Stadtwerke München. München: Eigenverlag. Abrufbar unter: https://www.swm.de/dam/jcr:ba9182a8-a882-473e-8d0a-4dc36a407f6e/flyer-m-fernwaerme.pdf (15.05.2016).

 

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