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Der DVGW hat eine Studie mit als günstig erklärten Endkundenpreisen für grünen Wasserstoff vorgelegt. Ist damit auch das Heizen mit Wasserstoff günstig?
Ein noch in der Erstellung befindliches Schriftstück, hat das Potenzial die Heizungswende entscheidend zu beeinflussen: Die zum 1. Januar 2024 in Kraft tretende Änderung des Gebäudeenergiegesetzes vom 16. Oktober 2023 verpflichtet das Bundeswirtschaftsministerium und das Bundesbauministerium, bis zum 1. Januar 2024 Informationen zur Beratung von Gebäudeeigentümern gemäß GEG 2024 § 71 Abs. 11 zur Verfügung zu stellen. Hintergrund ist, dass vor dem Einbau und der Aufstellung einer Heizungsanlage, die mit einem festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff betrieben wird, eine Beratung zu erfolgen hat, die auf mögliche Auswirkungen der Wärmeplanung und eine mögliche Unwirtschaftlichkeit, insbesondere aufgrund ansteigender CO2-Bepreisung, hinweist. Im GEG 2024 ist auch der fachkundige Personenkreis festgelegt, der die Beratung durchführen darf.
So wird es nicht verwundern, dass der DVGW am 26. Oktober 2023 erstmals eine Prognose mit Endkundenpreisen für grünen Wasserstoff in den Jahren 2035 und 2045 vorgelegt hat. Schließlich sind die Umstellung vorhandener Erdgasinfrastruktur auf Wasserstoff oder die Errichtung neuer Wasserstoffnetze Bestandteil der in allen Gemeinden durchzuführenden Wärmeplanung.
Ob die Option mit (grünem) Wasserstoff zu heizen für einen Gebäudeeigentümer ein potenzieller Vorteil sein kann, ist inzwischen selbst in der Gaswirtschaft umstritten. Ein wesentlicher Faktor bei der Bewertung ist der zeitlich Verlauf von Verfügbarkeit und Endkundenpreisen.
Eine Schätzung, keine Ableitung von Marktpreisen
Insofern ist die von Frontier Economics, eine der größten Wirtschaftsberatungen Europas, für den DVGW erstellte Prognose eine Enttäuschung:
In der DVGW-Studie werden keine Marktpreise für Wasserstoff und Biomethan abgeleitet, sondern indikative Endkundenpreise auf Basis der Gestehungskosten mit einer Bandbreite zur Berücksichtigung von Unsicherheiten geschätzt. Insofern bildet die Preisspanne in erster Linie die angenommenen Unsicherheiten des von Frontier Economics verwendeten Modells zur Wasserstofferzeugung und grundlastfähigen -bereitstellung bei optimierten Systemkosten ab.
So heißt es auch in der vom DVGW herausgegebenen Prognose: „Die Schätzungen aller Endkundenpreise und Kosten der Wärmeversorgungslösungen erfolgen in großer Unsicherheit über die zukünftige Entwicklung zahlreicher Parameter.“
„Champagner-Diskussionen endlich ad acta legen“
Die Pressemittelung des DVGW ist da weniger zurückhaltend:
„Die Endkundenpreise für grünen Wasserstoff könnten mittel- und langfristig im Bereich von Erdgas bzw. der heute geltenden Gaspreisbremse von 12 Ct/kWh liegen. Vergleicht man die Gesamtkosten – also Anschaffung, Kosten für die Gebäudesanierung und Betrieb – liegt sowohl bei Einfamilien- als auch bei Mehrfamilienhäusern eine mit Wasserstoff betriebene Gastherme je nach Gebäudetyp und Effizienzklasse auf einem vergleichbaren Niveau wie eine elektrisch betriebene Wärmepumpe. […]
‚Die Ergebnisse der Untersuchung sind ein starker Indikator dafür, dass Wasserstoff auch im Wärmesektor zukünftig wettbewerbsfähig sein kann. Auf dem Weg in eine klimaneutrale Zukunft ist dies ein weiteres schlagkräftiges Argument auf wissenschaftlicher Basis, um die teils ideologisch geführten sogenannten ‚Champagner-Diskussionen‘ endlich ad acta zu legen‘, argumentiert Prof. Dr. Gerald Linke, Vorstandsvorsitzender des DVGW. Er tritt damit der noch häufig verbreiteten Auffassung entgegen, Wasserstoff sei aufgrund seines auch in Zukunft angeblich hohen Preises nur für wenige Menschen eine Alternative beim Heizen. Bereits erfolgte Studien haben zudem die Wasserstofftauglichkeit der bestehenden Infrastruktur belegen können.“
Die von Frontier Economics, im Auftrag des DVGW erstellte Studie vergleicht die Preise verschiedener Energieträger für Haushalte (Erdgas, grüner Wasserstoff, Biomethan, Wärmepumpenstrom) sowie darauf basierende Wärmeversorgungslösungen für die Jahre 2035 und 2045 bei zwei Preisszenarien miteinander. Eine Bewertung der zugrunde liegenden Annahmen erfolgt weiter unten.
„Insgesamt zeigt der Vergleich, dass die Kostenrelationen der Energieträger sich über den betrachteten Zeitraum verändern: Während die Endkundenpreise für klimaneutralen Wasserstoff in Deutschland bis zum Jahr 2035 voraussichtlich noch über denen für Erdgas und Biomethan liegen, könnten sie bis 2045 ein vergleichbares Niveau erreichen. Haushalte in Deutschland müssten demnach im Jahr 2035 zwischen 12 und 17 Ct/kWh Wasserstoff bezahlen. Der Preis für Erdgas läge hingegen, unter Berücksichtigung steigender CO2-Preise, zwischen 9 und 11 Ct/kWh, und der für Biomethan knapp darüber bei etwa 10 bis 13 Ct/kWh, je nach verwendeter Biomasse bei seiner Erzeugung.
Nach 2035 könnten die Endkundenpreise für Wasserstoff sinken und sich denen von Erdgas annähern. Wesentliche Treiber hierfür sind unter anderem die Degression der Kosten für die Wasserstoff-Produktion sowie steigende CO2-Preise im Rahmen des Emissionshandels. Im Jahr 2045 könnten dann die Bezugskosten für Wasserstoff auf rund 11 bis 15 Ct/kWh sinken. Zum Vergleich: Auch wenn Erdgas gemäß dem Entwurf des Gebäudeenergiegesetzes 2045 nicht mehr eingesetzt werden darf, würden die hypothetischen Endkundenpreise, insbesondere aufgrund der zunehmenden CO2-Preise, auf 10 bis 12 Ct/kWh ansteigen. […]“
Ungewöhnliche Ergebnisse durch ungewöhnliche Annahmen
Die Studie kommt aufgrund ihrer Annahmen für die Gesamtkosten von zwei exemplarischen Einfamilienhäusern der Effizienzklassen B und D für die Jahre 2035 und 2045 zu dem Schluss, „dass bei Gebäuden mit einer Effizienzklasse B und höher die Gesamtkosten einer Grüngastherme auf Basis von Wasserstoff oder Biomethan voraussichtlich über denen einer Wärmepumpe liegen. Bei einer niedrigeren Effizienzklasse ist das Bild dagegen umgekehrt: Die Gesamtkosten einer Grüngastherme könnten dann niedriger ausfallen als bei einer Wärmepumpe – vor allem langfristig, zum Beispiel bis zum Jahr 2045.“
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Die Schlussfolgerung sollte bereits aufhorchen lassen: Aufgrund der unterschiedlichen Nullpunkte der Preiskurven für eine Gastherme und eine Wärmepumpen muss (in erster Näherung) eigentlich genau die gegenteilige Tendenz herauskommen, wenn die Gaskosten höher als die Stromkosten sind. Denn die grundsätzlich teurere Wärmepumpe kann ihren Nachteil bei den Investitionskosten nur ausgleichen, wenn sie in der Betriebsphase günstiger ist. Bei einem geringen Nutzenergiebedarf ist das viel schwieriger als bei einem hohen Gasbedarf.
Das gegenläufige Ergebnis der Studie basiert im Wesentlichen auf der sehr optimistisch angenommenen Jahresarbeitszahl (JAZ) von 5,1 für das Haus mit der Effizienzklasse B (spezifische Heizlast von 73 W/m2) und gegenüber einer realistischen JAZ von 2,8 für das Haus mit der Effizienzklasse D und einer spezifischen Heizlast von 127 W/m2. Solche Werte sind bei Gebäuden anzutreffen, die vor 1978 errichtet (genehmigt) worden sind. Es ist nicht anzunehmen, dass diese Gebäude im Jahr 2035 nach dann über 60 Jahren Nutzungsdauer noch mehrheitlich diesen energetischen Zustand aufweisen. Für die Gesamtkosten beim Einbau einer Wärmepumpe ist die Heizlast jedoch ein maßgeblicher Faktor.
Der Unterschied beim Nutzenergiebedarf wird zusätzlich über die unterschiedliche JAZ mit dem Faktor 5,1/2,8 = 1,82 gehebelt. Ein weiterer Faktor für die ungewöhnliche Einordnung sind die ebenso ungewöhnlichen Investitionskosten für die Wärmepumpen. Im Min-Preis-Szeario für das B-Klasse-EFH sind es 10 400 Euro (real, inklusive Installation) und im Im Min-Preis-Szeario für das D-Klasse-EFH 17 851 Euro.
Erkenntnisse der Studie (aus Sicht des DVGW)
Laut DVGW zeigen die Berechnungen der Studie, dass
● die Endkundenpreise für grünen Wasserstoff im Jahr 2035 voraussichtlich über denen von Erdgas und Biomethan liegen und
● sich die Endkundenpreise für grünen Wasserstoff bis etwa 2045 den Endkundenpreisen von Erdgas und Biomethan annähern könnten.
● keine der Wärmeversorgungslösungen langfristig einen eindeutigen – und über alle Gebäudetypen gültigen – Kostenvorteil besitzt, bzw.
● die Kostenvorteile unterschiedlicher Wärmeversorgungslösungen je nach Szenario (H2-Gestehungskosten, CO2-Preis) Zeitpunkt und Gebäudetyp variieren.
In der Studie wurden keine Fördermittel aufgrund der unklaren Lage für die Jahre 2035 und 2045 berücksichtigt.
Aus dem Blickwinkel der Gaswirtschaft sind diese Ableitungen nachvollziehbar. Nachfolgend soll aus dem Blickwinkel eines Gebäudeeigentümers mit existierender Gas-Heizung untersucht werden, ob bzw. unter welchen Bedingungen das Heizen mit Wasserstoff eine attraktive Option ist. Die „egoistische Sicht“ fokussiert sich ausschließlich auf minimale Kosten und nicht auf den Beitrag zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung.
Blickwinkel des selbstnutzenden Gebäudeeigentümers
Wenn die DVGW-Preisprognose zutrifft, sind die Erdgas-Alternativen Biomethan und grüner Wasserstoff bis Ende 2045 teurer als fossiles Erdgas. Der egoistische Gebäudeeigentümer mit existierender Gas-Heizung hat also ein Interesse daran, dass sein Gasanschluss so spät wie möglich umgestellt wird. Je nach Einbaudatum der Gas-Heizung und in Abhängigkeit der Wärmeplanung für das Grundstück ist dies vom GEG 2024 abgedeckt.
Um den Blickwinkel des egoistischen Gebäudeeigentümers im Rahmen der bereits getroffenen Festlegungen konsistent einnehmen zu können, wird in der TGA+E-Modellierung angenommen:
● Alle Kosten sind analog zur DVGW-Studie reale Kosten und können somit über einen Betrachtungszeitraum addiert werden.
● Alle Investitionskosten werden analog zur DVGW-Studie über einen Kredit mit einem effektiven Zinssatz von 5 % finanziert (eine Ratenzahlung jeweils am Jahresende nach der Verzinsung) über 20 Jahre. Damit berechnen sich die jährliche Kapitalkosten zu: 0,80243 × Einbaukosten.
● Eine Heizungsanlage wird nach 21 Kalenderjahren ausgetauscht. Im 21. Kalenderjahr wird der vorherige Kapitaldienst durch 1,5-fach so hohe Instandsetzungskosten ersetzt.
● Die Gebäude befinden sich in einem offiziell ausgewiesenen Wasserstoffnetzgebiet, wobei der Transformationszeitpunkt mit einer Umstellung auf Wasserstoff zwischen dem 1. Januar 2035 und dem 31. Dezember 2044 liegen kann.
● Dem Gebäudeeigentümer war schon am 1. Januar 2024 bekannt, dass sein Hausanschluss in einem Wasserstoffnetzgebiet liegt. Und es wird angenommen, dass 100-%-H2-ready-Gasthermen ab dem 1. Januar 2024 marktverfügbar sind.
● Die DVGW-Studie nimmt für die Gas-Heizungen unrealistisch niedrige Kosten ab 1100 Euro für eine Gastherme (Kaufpreis) zuzüglich 2000 Euro für die Installation an.
Reale Kosten von 3100 Euro für eine komplett fertig installierte Gastherme im Einfamilienhaus erscheinen selbst bei günstigen Bedingungen weltfremd optimistisch zu sein.
Es wird deshalb bei den Methan-Gasthermen im min-Szenario der Min/Max-Mittelwert von real 5200 Euro (Effizienzklasse B, 11 kW) bzw. 6800 Euro (Effizienzklasse D, 19 kW) angesetzt;
bei den H2-Thermen ist die Situation mit einem Gerätpreis ab 1320 Euro vergleichbar, es wird deshalb bei den H2-Gasthermen im Min-Preis-Szenario der Min/Max-Mittelwert von real 5640 Euro (Effizienzklasse B, 11 kW) bzw. 7380 Euro (Effizienzklasse D, 19 kW) angesetzt;
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● Die eben genannte Mittelwertbildung im Min-Preis-Szenario wurde auch auf die Heizungs-Wärmepumpen übertragen.
● Auch mit den im Min-Preis-Szenario modifizierten realen Einbaukosten für Gas-Heizungen von den Annahmen der DVGW-Studie liegen die Gesamtkosten für eine neue Gas-Heizung am unteren Rand. Sie werden trotzdem 1:1 in die Vergangenheit projiziert.
● Die Wasserstoffpreise aus der DVGW-Studie (errechnet aus dem Anhang zur Studie) werden zwischen den Jahren 2035 und 2045 linear interpoliert.
● Die Erdgaspreise aus der DVGW-Studie (errechnet aus dem Anhang zur Studie) werden zwischen den Jahren 2035 und 2045 linear interpoliert. Von 2024 bis 2034 werden die Preise ausgehend von 9 Ct/kWh und den Werten aus der DVGW-Studie interpoliert.
● Die Strompreise aus der DVGW-Studie (errechnet aus dem Anhang zur Studie) werden zwischen den Jahren 2035 und 2045 linear interpoliert. Von 2024 bis 2034 werden die Preise ausgehend von 25 Ct/kWh und den Werten aus der DVGW-Studie interpoliert.
● Wie oben erwähnt, ist eine Jahresarbeitszahl im Effizienzhaus der Klasse B von 5,1 nicht als repräsentativ anzunehmen. Es wurde deshalb zusätzlich eine Berechnung mit einer Jahresarbeitszahl von 3,3 durchgeführt.
● Die Jahresarbeitszahl im Effizienzhaus der Klasse D von 2,8 ist auf dem aktuellen Stand als realistisch einzustufen. Um die Abweichung zur Gas-Heizung besser einordnen zu können, wurde zusätzlich eine Berechnung mit einer Jahresarbeitszahl von 3,1 durchgeführt.
● Es wird ein Betrachtungszeitraum von 2024 bis einschließlich 2050 angenommen. In dem Zeitraum wird die Heizung einmal im Jahr 2024 und einmal im Jahr 2045 erneuert oder umgestellt.
● Die DVGW-Studie deckt nur die Betrachtungszeitpunkte 2035 und 2045 ab. Dafür ist es sinnvoll, den Nutzenergiebedarf als konstant anzusehen. Für reale Gebäude und die allgemeine Zielsetzung eines klimaneutralen Gebäudebestands ist jedoch ein sinkender Energiebedarf anzunehmen. In der TGA+E-Modellierung wird deshalb angenommen, dass sich der Nutzenergiebedarf ausgehend von dem Wert aus der DVGW-Studie für das Jahr 2035 jährlich um einen geringen konstanten Betrag von 0,5 % bis 2050 verringert und bis 2024 erhöht. Das entspricht einer Minderung des Nutzenergiebedarfs von 2024 bis 2050 von rund 14 %.
Anmerkungen, Ableitungen und Ergebnisse
Einige Daten aus dem Setting der DVGW-Studie sind wenig plausibel und bevorzugen tendenziell die Gas-Heizungen. Die TGA+E-Redaktion ist bei ihren Vergleichen an anderen Stellen ähnlich vorgegangen. Für die abschließende Bewertung bedeutet dies, dass bei einem Vorteil für die Wärmepumpe dieser stabil ist und mit höherer Wahrscheinlichkeit auch eintreffen wird. Es handelt sich um folgende Daten:
● Die DVGW-Studie nimmt bei allen Varianten Wartungskosten von 120 Euro/a für die Gas-Heizungen und 200 Euro für die Wärmepumpen an. Andere Studien weisen inklusive der Schornsteinfegerkosten höhere Wartungskosten für die Gas-Heizungen aus.
● Die DVGW-Studie berücksichtigt keinen Hilfsenergiebedarf. Das benachteiligt die Wärmepumpe doppelt: Zum einen ist der Hilfsenergiebedarf einer Gas-Heizung ungefähr doppelt so hoch, zum anderen muss er hier über den Haushaltsstromzähler abgerechnet werden.
● In der DVGW-Studie ist die Differenzierung zwischen den Max- und Min-Kosten der Heizgeräte nicht einheitlich, bei den Gas-Heizungen wird gedrittelt, bei den Wärmepumpen halbiert. Dafür werden bei den Gasgeräten die Installationskosten halbiert und bei den Wärmepumpen als konstant angenommen.
● Im Min-Preis-Szenario wird in der DVGW-Studie für das B-Klasse-EFH eine JAZ von 5,1 verwendet. Hier wird die Wärmepumpe besser gerechnet, als es in der Praxis zu erwarten ist. Ein brennwertbezogener Jahresnutzungsgrad von 0,94 für die Gas-Heizungen ist nur durch eine sehr gute Qualitätssicherung zu erreichen. Für den Bestand ist von einem Jahresnutzungsgrad von 0,88 für die Gas-Brennwertheizungen auszugehen.
● Die Strompreise sind mit Werten zwischen 31,77 und 36,87 Ct/kWh und in der Relation zu den Gaspreisen sehr hoch und in allen Szenarien mit unterschiedlichen Preisverhältnissen angesetzt.
● Die Gesamtkosten in den nachstehenden Vergleichen wurden auf volle 100-Euro-Beträge gerundet.
Gesamtkosten Gas-Heizung vs. Wärmepumpe …
Nimmt man an, dass Handlungen erst ab 2024 möglich sind und ein Gebäude bereits mit einer Gas-Heizung beheizt wird, ergeben sich für einen Weiterbetrieb die geringsten Kosten, wenn sie Anfang 2024 zum Austausch anstand. Dann muss kein Kapitaldienst für nicht genutzte Jahre berücksichtigt werden und der Jahresnutzungsgrad verbessert sich von 0,88 auf 0,94. Aufgrund der getroffenen Festlegungen wird Anfang 2024 eine 100-%-H2-ready-Gas-Heizung installiert. Gemäß GEG 2024 kann sie bis zur Umstellung des Gas-Anschlusses auf Wasserstoff weiterhin zu 100 % bis maximal zum 31. Dezember 2044 mit Erdgas betreiben werden („H2-ready-Privileg“). Anfang 2045 wird im Rahmen der turnusmäßigen Erneuerung eine H2-Gas-Heizung eingebaut.
… im B-Klasse-EFH
● Da fossiles Erdgas im Setting der DVGW-Studie bis zum Einsatzverbot Ende 2044 günstiger als Wasserstoff und Biomethan ist, ergeben sich aus der Sicht des Gebäudeeigentümers die geringsten Gesamtkosten im Betrachtungszeitraum (2024 bis 2050), wenn der Gas-Anschluss erst zum Jahreswechsel 2044/45 auf Wasserstoff umgestellt wird. Die Gesamtkosten mit Gas-Heizung im Betrachtungszeitraum betragen:
▪ im Min-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH: 49 600 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH: 55 300 Euro
● Dagegen tritt eine Wärmepumpe an, die ebenfalls Anfang 2024 installiert und über die BEG-2024 mit 60 % gefördert wird (30 % Grundförderung, 5 % Kältemittel-Bonus, 25 % Speed-Bonus). Auch sie wird 2045 erneuert, dann aber ohne Förderzuschuss. Die Gesamtkosten mit Wärmepumpe im Betrachtungszeitraum betragen
▪ im Min-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH mit JAZ = 5,1: 39 900 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH mit JAZ = 5,1: 44 700 Euro
▪ im Min-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH mit JAZ = 3,3: 50 600 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH mit JAZ = 3,3: 56 000 Euro
Ergebnis 1: Durch das H2-ready-Privileg im GEG und die Umstellung auf Wasserstoff erst zum Jahreswechsel 2044/45 erfüllt der Gebäudebetreiber die 65-Prozent-EE-Vorgabe des GEG 2024 ohne vor dem Jahr 2045 auch nur eine Kilowattstunde erneuerbare Energie zum Heizen eingesetzt zu haben. Wasserstoff kommt erst ab 2045 zum Einsatz. Im Klasse-B-Haus hat der Gebäudeeigentümer mit Gas-Heizung dadurch im Min-Preis-Szenario trotzdem einen Kostennachteil von 10 900 Euro = (49 900 − 39 000) Euro gegenüber einer Wärmepumpe. Dabei wurden schon höhere Investitionskosten für die Wärmepumpe als in der DVGW-Studie berücksichtigt. Im Max-Preis-Szenario hat das Klasse-B-Haus mit Gas-Heizung einen Kostennachteil von 10 600 Euro = (55 300 − 44 700) Euro.
Ergebnis 2: Durch die Absenkung der Jahresarbeitszahl von 5,1 auf 3,3 ergibt sich für die Gas-Heizung mit maximaler Ausnutzung des H2-ready-Privilegs ein Kostenvorteil von 1000 Euro = (50 600 − 49 600) Euro im Min-Preis-Szenario und von 700 Euro = (56 000 − 55 300 Euro) im Max-Preis-Szenario. Würde man die oben aufgeführten Nachteile der Wärmepumpe im Berechnungsmodell korrigieren oder eine nur geringfügig bessere Jahresarbeitszahl verwenden, würde sich auch hier ein Vorteil für die Wärmepumpe ergeben.
JV
● Dass alle Netzanschlüsse erst Anfang 2045 umgestellt werden, ist aus technischen und logistischen Gründen unmöglich. Als frühester Zeitpunkt erscheint aus heutiger Sicht die Umstellung erster Verteilnetze auf Wasserstoff im Jahr 2035 möglich. Der Gebäudeeigentümer kann dann das H2-ready-Privileg nur 11 statt 21 Jahre nutzen. Die Gesamtkosten mit Gas-Heizung im Betrachtungszeitraum 2024 bis 20250 betragen:
▪ im Min-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH: 52 200 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das B-Klasse-EFH: 61 900 Euro
Ergebnis 3: Bei einer frühen Umstellung des Hausanschlusses auf Wasserstoff steigen durch den teureren Brennstoff auch die Gesamtkosten. Der Umstieg auf eine Wärmepumpe im Jahr 2024 erwirtschaftet dann unter den definierten Randbedingungen einen Kostenvorteil zwischen 2400 Euro (Min-Preis-Szenario mit Gas-Heizung vs. Wärmepumpe mit JAZ = 3,3) und 17 200 Euro (Max-Preis-Szenario mit Gas-Heizung vs. Wärmepumpe mit JAZ = 5,1).
Ergebnis 4: Im B-Klasse-EFH ist ein Vorteil für die Gas-Heizung mit dem Setting der DVGW-Studie (wie auch vom DVGW kommuniziert) nicht zu erwarten. Das gilt auch nach eine erheblichen Herabsetzung der Jahresarbeitszahl von 5,1 auf 3,3. Allerdings verwendet die DVGW-Studie sehr niedrige Investitionskosten für die Wärmepumpe. Diese wurde zwar auf ein auskömmliches Kostenniveau erhöht, liegen aber noch unter dem für 2024 zu erwartendem Preisniveau.
JV
… im D-Klasse-EFH
● Es wird wieder zuerst die kostenminimale Konstellation betrachtet, bei dem der Gas-Anschluss erst zum Jahreswechsel 2044/45 von fossilem Erdgas auf Wasserstoff umgestellt wird. Die Gesamtkosten mit Gas-Heizung im Betrachtungszeitraum betragen:
▪ im Min-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH: 81 600 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH: 92 000 Euro
● Dagegen tritt eine Wärmepumpe an, die ebenfalls Anfang 2024 installiert und über die BEG-2024 mit 60 % gefördert wird (30 % Grundförderung, 5 % Kältemittel-Bonus, 25 % Speed-Bonus). Auch sie wird 2045 erneuert, dann aber ohne Förderzuschuss. Die Gesamtkosten mit Wärmepumpe im Betrachtungszeitraum betragen
▪ im Min-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH mit JAZ = 2,8: 97 000 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH mit JAZ = 2,8: 108 800 Euro
▪ im Min-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH mit JAZ = 3,1: 90 800 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH mit JAZ = 3,1: 102 100 Euro
Ergebnis 5: Den Vorteil der Gas-Heizung durch das H2-ready-Privileg im GEG bei einer Umstellung auf Wasserstoff erst zum Jahreswechsel 2044/45 kann die Wärmepumpe mit der Setting aus der DVGW-Studie im Klasse-D-Haus nicht kompensieren. Im Min-Preis-Szenario hat die Gas-Heizung ein Kostenvorteil von 15 400 Euro = (97 000 − 81 600) Euro. (Auch hier wurden höhere Investitionskosten für die Wärmepumpe als in der DVGW-Studie berücksichtigt.) Im Max-Preis-Szenario hat das Klasse-D-Haus mit Gas-Heizung einen Kostenvorteil von 16 800 Euro = (108 800 − 92 000) Euro. Die Gas-Heizung nutzt Wasserstoff erst ab 2045. Die Wärmepumpe tritt somit über fast die gesamte Betrachtungszeit gegen eine Erdgas-Heizung an.
Ergebnis 6: Durch die Erhöhung der Jahresarbeitszahl von 2,8 auf 3,3 ändert sich nur der Kostenabstand, jedoch nicht die Rangfolge. Für die Gas-Heizung mit maximaler Ausnutzung des H2-ready-Privilegs ergibt sich ein Kostenvorteil von 9200 Euro = (90 800 − 81 600) Euro im Min-Preis-Szenario und von 10 100 Euro = (102 100 − 92 000 Euro) im Max-Preis-Szenario. Für Kostengleichheit müsste eine Jahresarbeitszahl von über 3,7 erreicht werden.
JV
● Es können nicht alle Netzanschlüsse erst Anfang 2045 umgestellt werden, die Umstellung wird aus technischen und logistischen Gründen viele Jahre dauern. Als frühester Zeitpunkt erscheint aus heutiger Sicht die Umstellung erster Verteilnetze auf Wasserstoff im Jahr 2035 möglich. Der Gebäudeeigentümer kann dann das H2-ready-Priveleg nur 11 statt 21 Jahre nutzen. Die Gesamtkosten mit Gas-Heizung im Betrachtungszeitraum 2024 bis 2050 betragen:
▪ im Min-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH: 86 300 Euro
▪ im Max-Preis-Szenario für das D-Klasse-EFH: 103 600 Euro
Ergebnis 7: Bei einer frühen Umstellung des Hausanschlusses auf Wasserstoff steigen durch den teureren Brennstoff auch die Gesamtkosten. Der Umstieg auf eine Wärmepumpe im Jahr 2024 hat mit dem Setting aus der DVGW-Studie im D-Klasse-EFH trotzdem noch einen Kostennachteil von 10 700 Euro = (97 000 − 86 300) Euro im Min-Preis-Szenario und von 5200 Euro = (108 800 − 103 600 Euro) im Max-Preis-Szenario.
Ergebnis 8: Im D-Klasse-EFH ist ein Vorteil für die Wärmepumpe mit dem Setting der DVGW-Studie (wie auch vom DVGW kommuniziert) auch bei einer frühen Umstellung des Hausanschlusses auf Wasserstoff nicht zu erwarten. Erhöht man gegenüber dem Setting der DVGW-Studie die Jahresarbeitszahl von 2,8 auf 3,1 ergibt sich im Min-Preis-Szenario ein Kostenvorteil für die Gas-Heizung von 4500 Euro = (90 800 − 86 300) Euro und im Max-Preis-Szenario ein Kostenvorteil für die Wärmepumpe von 1500 Euro = (103 600 − 102 100) Euro. Beim Min-Preis-Szenario ist zu beachten, dass die Einbaukosten für die Wärmepumpe gegenüber dem Setting der DVGW-Studie erhöht wurden. Die Modifikation erhöht die Gesamtkosten im Min-Preis-Szenario beim D-Klasse-EFH um rund 7500 Euro.
Ergebnis 9: Beim D-Klasse-EFH ist erkennbar, dass die Gesamtkosten nach 2045 stärker auseinanderlaufen. Das liegt insbesondere daran, dass Anfang 2045 alle Heizungen erneuert werden und für die Wärmepumpe eine Förderung von 0 % angenommen wurde.
JV
Was wäre wenn?
Bei einer Umstellung des Gasanschlusses auf Wasserstoff erst im Jahr 2045 haben selbst große Abweichungen gegenüber den vom DVGW prognostizierten Wasserstoffpreisen in den Jahren 2035 und 2045 nur einen sehr geringen Einfluss auf die Gesamtkosten, es wird ja im Betrachtungszeitraum nur 6 Jahre mit Wasserstoff geheizt.
Anders ist dies bei einer Netzumstellung Anfang 2035. Mit den Preisen aus dem Setting der DVGW-Studie wird im „Ergebnis 7“ für die Gas-Heizung im D-Klasse-EFH ein Kostenvorteil von 10 700 Euro im Min-Preis-Szenario und von 5200 Euro im Max-Preis-Szenario ausgewiesen. Werden die beiden Stützpreise für Wasserstoff aus dem Setting der DVGW-Studie um jeweils 1,5 Ct/kWh erhöht (das entspricht einer Abweichung von 8,7 und 9,5 %) ergeben sich im Max-Preis-Szenario gleich hohe Gesamtkosten für die Wärmepumpe und die Gas-Heizung. Im Min-Preis-Szenario ist dafür eine Anhebung um 3 Ct/kWh erforderlich (das entspricht einer Abweichung von 23,9 und 26,2 %).
Ebenso kann man den Strompreis absenken. Für gleich hohe Gesamtkosten im Max-Preis-Szenario müssen die beiden Stützpreise für Strom aus dem Setting der DVGW-Studie um jeweils 3,2 Ct/kWh verringert werden (das entspricht einer Abweichung von 9,3 und 8,7 %). Im Min-Preis-Szenario ist dafür eine Absenkung um 6,6 Ct/kWh erforderlich (das entspricht einer Abweichung von 20,7 und 19,2 %).
Eine weitere Stellschraube ist die Jahresarbeitszahl. Mit den Stützpreisen für alle Energieträger aus dem Setting der DVGW-Studie müsste die Wärmepumpe für gleich hohe Gesamtkosten im Max-Preis-Szenario eine Jahresarbeitszahl von 3,03 erreichen. Im Min-Preis-Szenario würden gleich hohe Gesamtkosten bei einer Jahresarbeitszahl von 3,36 erreicht. Anmerkung: Beim Min-Preis-Szenario ist zu beachten, dass die Einbaukosten für die Wärmepumpe gegenüber dem Setting der DVGW-Studie erhöht wurden.
Schlussbetrachtung
Mit dem Setting der DVGW-Studie (bei erhöhten Einbauosten für die Wärmepumpe im Min-Preis-Szenario) sind im B-Klasse-EFH die Gesamtkosten im Betrachtungszeitraum 2024 bis 2050 in allen Varianten und Modifikationen bei der Gas-Heizung höher als bei der Wärmepumpe. Für den Fall einer 100%igen Ausnutzung des H2-ready-Privilegs gilt die bei einer Verminderung der Jahresarbeitszahl von 5,1 auf 3,3 nur bedingt.
Im B-Klasse-EFH würde sich damit auch eine Strategie – sich über den Einbau einer 100-%-H2-ready-Gas-Heizung die weitere Nutzung von fossilem Erdgas zu sichern, aber bei der Netzumstellung Wasserstoff auf eine Wärmepumpe umzusteigen, nicht auszahlen. Im D-Klasse-EFH wäre die Strategie im Min-Preis-Szenario erfolgreich, im Max-Preis-Szenario könnte sie erfolgreich sein, wenn die Umstellung deutlich später als 2035 erfolgt.
Im D-Klasse-EFH kann sich die Gas-Heizung mit dem Setting der DVGW-Studie in einem weiten Feld behaupten. Insbesondere, wenn das H2-ready-Privileg voll ausgeschöpft werden kann, ist der Kostenvorteil für die Gas-Heizung so groß, dass die Wärmepumpe auch mit kombinierten Optimierungsmaßnahmen nur schwer gleichziehen kann. Dabei ist schon eine hohe Förderquote von 60 % für die Wärmepumpe inklusive einem Anspruch auf den Speed-Bonus berücksichtigt.
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Die Ergebnisse setzen allerdings voraus, dass der Gebäudeeigentümer dem Setting der DVGW-Studie vertraut und es auch so eintrifft. Zudem muss das Gebäude in einem Wasserstoffnetzgebiet liegen und der Gebäudeeigentümer muss bei der nächsten Heizungsmodernisierung Zugriff auf eine sehr günstige 100-%-H2-ready-Gas-Heizung haben. Im DVGW-Setting werden für das D-Klasse-EFH Einbaukosten von 4280 Euro (Min-Preis-Szenario) und 10 840 Euro (Min-Preis-Szenario) genannt. Zudem muss die Umstellung des Hausanschlusses möglichst spät auf Wasserstoff erfolgen.
Für den Kostenvergleich verwendet die DVGW-Studie indikative Endkundenpreise, die auf Gestehungskosten und nicht auf Marktpreisen basieren. Ob das Max-Preis-Szenario die Unsicherheiten abdeckt, muss offen bleiben.
Bereits im Jahr 2035 und spätestens im Jahr 2045 ist zu erwarten, dass den Standard repräsentierende Gebäude eine eigene Photovoltaik-Anlage mit Eigenstromnutzung haben. Der sich daraus ergebende Kostenvorteil ist dann bei einem Gebäude mit Wärmepumpe größer als bei einer Gas-Heizung.
Das gute Abschneiden der Gas-Heizung in Teilbereichen basiert nicht auf niedrigen Wasserstoffkosten, sondern hauptsächlich darauf, dass durch das H2-ready-Privileg weiterhin fossiles Erdgas verwendet werden darf und Wasserstoff möglichst spät zum Einsatz kommt. Es beruht also auf einer Sonderstellung des GEG 2024 ohne einen messbaren Beitrag zur Wärmewende bis zur Netzumstellung zu leisten. Im Jahr 2035 liegt in der DVGW-Studie der die Gesamtkosten maßgeblich beeinflussende Erdgaspreis 24…35 % unter dem BMWK-Langfristszenario, bei Biometahn sind es 30…46 %. Den Preis für Wärmepumpenstrom setzt die DVGW-Studie hingegen 1…8 % höher als im BMWK-Langfristszenario an.
Aufgrund der nicht vollständigen Gesamtkostenbilanz werden die Gas-Heizungen bevorteilt und damit die Aussagekraft der Studie eingeschränkt. In der TGA+E-Modellierung wurde zudem die günstigste Erneuerungsstrategie gewählt, wodurch der Gebäudeeigentümer von rechtlichen Vorgaben und verbesserten Nutzungsgraden maximal profitiert und keine Abschreibungen auf vorhergehende Investitionen machen muss. Von dem sich daraus ableitenden Erneuerungszyklus (2024 und 20245) profitiert auch die Wärmepumpe – wenn man unterstellt, dass im Jahr 2024 aufgrund der finanziellen Förderung und der Entwicklung der Gesamtkosten für den Einbau ein Minimum beim aufzubringenden Eigenanteil (real) besteht. Im Feld wird dies nur dann abgebildet, wenn der Speed-Bonus (ersetzte Gas-Heizung muss mindestens 20 Jahre alt sein) in Anspruch genommen werden kann.
Bemerkenswert ist, dass der DVGW sich bei der Kommunikation zur Studie auf den Referenzpreis der Gaspreisbremse von 12 Ct/kWh (real) bezieht. Ende 2022 galt dieser Arbeitspreis als Schmerzgrenze und als großer Anreiz zum Energiesparen. Im Herbst 2023 wird dieses Preisniveau nun als Benchmark für kostengünstiges Heizen herangezogen. Zur Erinnerung: Im Jahr 2020 lag der durchschnittliche Erdgaspreis für einen Haushalt mit Sondervertragstarif und einem Bezug von 20 000 kWh/a knapp unter 6 Ct/kWh (nominal).
Mit der Vorlage der Studie erhöht der DVGW den Druck auf alle Hersteller von Gas-Heizungen, dem Markt Geräte zur Verfügung zu stellen, die die 100-%-H2-ready-Anforderungen des GEG 2024 erfüllen. Denn mit diesen Geräten kann ein Gebäudeeigentümer die 65-%-Anforderungen des GEG in einem Wasserstoffnetzausbaugebiet bis zur Umstellung seines Hausanschlusses auf Wasserstoff ignorieren. Siehe auch: Wird das H2-ready-Privileg die Gas-Heizung abräumen?
Die DVGW-Studie gibt auch der Wärmepumpenbranche Hausaufgaben: Da man sich nicht auf eine andauernd hohe Förderung verlassen kann, müssen die Gesamtkosten für den Einbau einer Wärmepumpe gegenüber dem aktuellen Niveau signifikant gesenkt werden. Zudem ist es erforderlich, hohe Jahresarbeitszahlen durch technische Maßnahmen, Qualitätssicherung und Monitoring abzusichern. ■
Quellen: DVGW, eigene Berechnungen / jv
Die DVGW-Studie und der Anhang zum Thema „Was kostet der Wasserstoff in Zukunft?“ sind hier als Download verfügbar.
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