Bündelangebote können Energie- und CO2-Einsparungen unterstützen

Dr. Werner Domschke, Martin Hoh

Zusammenfassung

Der Bundestag hat im Juni 2016 das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende verabschiedet. Dort liegt das Augenmerk auf dem Bereich Elektrizität, insbesondere der Schaffung der Voraussetzungen für die Einbindung von Stromerzeugern aus erneuerbaren Energien in das Energienetz. Die dort vorgeschriebenen Messsysteme sind wegen der entstehenden Systemkosten und der beschränkten Einsparmöglichkeiten nur für Verbraucher mit mehr als 6000kWh/a anzuwenden. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass durch die Erweiterung des Horizonts auf die Einbindung von Verbrauchsmessungen für Gas und Wärme in die Messsysteme wesentlich höhere Energieeinsparungen möglich wären, die die Kosten für die Messsysteme übersteigen können. Auf diese Weise wird auch der Ausstoß von CO2 reduziert, ohne dass zusätzliche Kosten entstehen.

Abstract

The German Bundestag has adopted the law on the digitization of the energy transition in June 2016 with a focus on the field of electricity , especially the creation of the conditions for the integration of renewable energy into the power grids. The measurement systems prescribed therein are to be applied only to consumers with more than 6000kWh/a because of the arising system costs and limited saving possibilities. This article shows that significantly higher energy savings are possible which can even exceed the costs for the measurement systems by extending the view on integrating consumption measuring for gas and heat into the measuring systems. This way, the emission of Co² will be reduced without additional costs, too.

1. Das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende

Am 23. Juni 2016 hat der Bundestag das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende [ 1 ] verabschiedet. Ausgangspunkt waren die Dritte Binnenmarktrichtlinien Strom und Gas (Richtlinie 2009/72/EG). In den fünf Jahren seit diesen Richtlinien wurde das Energiewirtschaftsgesetz novelliert und es wurden viele Entwürfe, Studien und Meinungsäußerungen von Verbänden, Firmen und der Presse in Vorbereitung des jetzt verabschiedeten Gesetzes veröffentlicht. Der Bundeswirtschaftsminister Siegmar Gabriel lobt die Reform des Strommarktes, in der das verabschiedete Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende eine wichtige Rolle spielt.
Mit dem Gesetz der Digitalisierung der Energiewende wird der Hauptforderung der Zukunft des Strommarktes entsprochen, die Informationen über den Verbrauch von Strom mit den Erzeugern auszutauschen, um zukünftig bedarfsgerecht erzeugen und das Stromnetz stabil halten zu können.
Im Vorfeld des Gesetzes hat die Bundesregierung eine Kosten- Nutzen- Analyse [ 2 ] (KNA) beauftragt, um die EU-Forderung, mindestens 80% aller Stromzähler bis zum Jahr 2020 fern auslesbar zu gestalten, nicht realisieren zu müssen. So konzentriert sich das Gesetz auf Elektroenergie und es entstand die Festlegung, dass alle Abnehmer mit einem Verbrauch von weniger als 6000kWh/a nicht verpflichtet werden, ein intelligentes Messsystem einzubauen. Diese Verbraucher sind für die Netzstabilität laut Energieversorgungsunternehmen sowieso von untergeordneter Bedeutung.
Ganz unberücksichtigt blieben in diesem Gesetz die Anstrengungen der EU, den Gesamtenergieverbrauch zu reduzieren. So wird in der RICHTLINIE 2006/32/EG über Endenergieeffizienz und Energiedienstleistungen [ 3 ] gefordert, dass „alle Endkunden in den Bereichen Strom, Erdgas, Fernheizung und/oder -kühlung und Warmbrauchwasser individuelle Zähler [..] erhalten, die den tatsächlichen Energieverbrauch des Endkunden und die tatsächliche Nutzungszeit widerspiegeln.“ Diese letzte Forderung, dass Zähler den tatsächlichen Energieverbrauch des Endkunden und die tatsächliche Nutzungszeit widerspiegeln sollen, findet man u.a. auch im EnWG von 2011 und in der KNA [ 2 ] wieder. Dort wird leider kein Weg beschrieben, wie dieses Ziel erreicht werden kann. Im Gegenteil, das in der ersten Fassung der KNA enthaltene Wohnungsdisplay zur Anzeige des Energieverbrauchs ist in der Endfassung nicht mehr enthalten – gestrichen wegen des zu geringen Nutzens. Hier darf die Frage gestellt werden, wie können die in der KNA und auch im Gesetz zur Digitalisierung genannten Einsparpotentiale erreicht werden, wenn der Letztverbraucher nicht zeitnah über seine Verbrauchsdaten informiert wird? Eine jährliche Energieabrechnung oder der Einbau von intelligenten Zählern oder Messsystemen erzeugt keine Energieeinsparung. Erst mit dem bewussten Umgang mit der Energie werden Einsparungen erreicht. Dazu gehört eine zeitnahe Information der Letztverbraucher.
Andererseits haben die Diskussionen unterschiedlicher Verbände mit dem BMWi im Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende einen Weg zu sog. Bündelangeboten geöffnet. Somit können die intelligenten Messsysteme neben Strom auch für Gas, Fernwärme und Heizwärme sowie Wasser eingesetzt werden. Durch die Reduzierung der Kosten durch Bündelung des Messstellenbetriebs und Mehrfachnutzung des Systemtechnik im Haus sowie der Möglichkeit eines größeren Einspar-potentials für den Letztverbraucher z.B. im Bereich Wärmeenergie eröffnet das das Potential für neue Geschäftsmodelle.
„Nebenbei“ tragen diese Energieeinsparungen zur Reduzierung des CO2 Ausstoßes bei, ohne dass dafür gesonderte Investitionen erforderlich wären. Das wurde in dem Kurzgutachten „Beitrag intelligenter Messsysteme für Strom, Gas und Wärme zur CO2-Minderung“ des ITG Dresden dargestellt [ 4 ].

2. Das Bewusstsein einschalten

Manch einer hat beim Autofahren schon auf die Bremse getreten, wenn ihn ein grimmiger Smiley angesehen hat (Abbildung 1). Verkehrspsychologen behaupten, das wirkt.
Warum sollte man nicht auch von einem lächelnden Smiley in der Wohnung begrüßt werden, wenn man sparsam mit seiner Energie umgegangen ist? Im ersten Entwurf der Kosten- Nutzen- Analyse von E&Y war das vorgesehen, wurde aber in der Variantenrechnung [ 5 ] gestrichen, weil es unter den Vorgaben nicht bezahlbar ist. Die Vorgaben lauteten: Nur Elektrizität.

Verkehrs Smiley

Abbildung1 Verkehrs Smiley

Im statistischen Jahrbuch erfährt man, dass in Deutschland ein Vier Personenhaushalt im Durchschnitt mehr als 70% der Energiekosten für Wärme und Warmwasser ausgibt. Daraus folgt ja der logische Schluss, dass alle Energiearten in die Energiebetrachtung einbezogen werden sollten. Dann rechnet sich der „Energie Smiley“ wieder – und ganz nebenbei leistet jeder Haushalt seinen Beitrag zur CO2 Einsparung.
Was gehört zu einem solchen System (vgl. Abbildung 2)?
• Messgeräte für die Erfassung aller Verbrauchsdaten für das Haus und alle Wohnungen.
• Ein Kommunikationsstandard, so dass die Verbrauchsdaten aller Messgeräte in einem System erfasst werden können (Abbildung 3). Hierfür wird in Deutschland für die Funkkommunikation die OMS-Spezifikation [ 6 ] für Elektrizitäts- und Gasmessung vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) vorgeschrieben. Diese Spezifikation schließt auch alle anderen Verbrauchsmessgeräte (Wasser und Wärme) mit ein. Sie ist somit der einzige Standard, der hier verwendet werden kann.
• Ein Kommunikationssystem mit Repeatern, die die Übertragung der Daten aller Messgeräte im Haus auch über größere Entfernungen zu zum zentralen Sammelpunkt, dem Gateway, ermöglichen. Diese sind in der OMS Spezifikation beschrieben.
• Ein Multi Utlity Gateway (Abbildung 3), das dem Sicherheitsprofil Smart Metering entspricht und mindestens 120 Verbrauchsmessgeräte verarbeiten kann.
• Informationseinheiten für jede Wohnung, auf denen die aktuellen Verbrauchswerte und entsprechende Auswertungen und Vergleiche in ansprechender Weise präsentiert werden. Das können spezielle Displays sein, die z.B. vom Hauseigentümer oder Hausverwalter bereitgestellt werden, das persönliche Smartphone oder Tablett bzw. der PC, für die entsprechende Apps verfügbar sind. In der Kostenberechnung wurde ein Wohnungs-Display eigerechnet, wie es in der Kosten-Nutzen-Analyse von E&Y vorgesehen war.
• Ein weiterer Kommunikationskanal im Haus, über den die Informationen zu den Informationseinheiten in die Wohnungen übertragen werden. Das kann ein hauseigenes WLAN sein oder öffentliche Netze wie z.B. DSL, GSM oder LTE.

Abbildung 2 Hausausrüstung

Abbildung 2 Hausausrüstung

• Eine Informationsverarbeitungseinheit, die alle Verbrauchswerte empfängt und die persönlichen Webseiten für die einzelnen Haushalte aufbereitet und bereitstellt. Das kann ein kleiner Server im Haus sein, der die Daten aus dem Gateway über die HAN-Schnittstelle empfängt, oder ein zentraler Server für die gesamte Wohnungsgesellschaft.

Abbildung3 Bei OMS sprechen aller Geräte dieselbe Sprache

Abbildung3 Bei OMS sprechen aller Geräte dieselbe Sprache

In der Tabelle 1 sind die Kosten pro Wohneinheit (WE) für die Komplettausstattung von Einfamilienhäusern (EFH), Zweifamilienhäusern (ZFH) und unterschiedlich große Mehrfamilienhäusern (MFH) berechnet. Die einzelnen Kosten wurden der KNA von E&Y sowie dem Kurzgutachten des ITG Dresden [ 4 ] entnommen. Bei den Messgeräten sind in dieser Aufstellung nur die Mehrkosten durch die Kommunikationssysteme enthalten, da davon ausgegangen wird, dass sowieso alle Verbräuche gemessen werden; die Messgeräte also vorhanden sind.
Mit der Mehrfachnutzung der Technik bei mehreren Wohnungen und durch alle Verbrauchsmessungen ergeben sich drastische Reduzierungen der Kosten pro Wohnung in Mehrfamilienhäusern (Abbildung 4).
Für ein mittleres Mehrfamilienhaus mit 12 Wohnungen wurden nachfolgend beispielhaft die Einsparungen errechnet, die für die Kompensation der Kosten für das Kommunikations- und Informationssystem erforderlich sind (Tabelle 2). Aus dem Entwurf eines Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende [ 1 ] kann man entnehmen, dass bei einem Jahresstromverbrauch von 2000 bis 3000kWh ein Stromkosteneinsparpotential von 10€ errechnet wurden. Das ist in die Kalkulation mit aufgenommen worden. Um die Kosten für das Kommunikations- und Informationssystem i.H.v. 40,80€ auszugleichen, müssen also noch 30,80€ durch den Verbrauch von Wärme und Warmwasser eingespart werden. Das sind bei einem Haus nach EnEV2009 ca. 7% der Energiekosten (Tabelle 2).

Tabelle 1 Kostenberechnung pro WE

Tabelle 1 Kostenberechnung pro WE

Jährliche Kosten für das Kommunikationssystem pro WE

Abbildung 4 Jährliche Kosten für das Kommunikationssystem pro WE

Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) hat errechnet, dass die Absenkung der Raumtemperatur um 1 Grad eine Reduzierung der Heizkosten von 6% ergibt [ 7 ]. Eine Reihe von Untersuchungen ergaben noch bessere Ergebnisse, wenn Bewohner häufig informiert werden und bewusst mit Energie umgehen (vgl. Abschnitt 4. Ein Blick über den Tellerrand: Europa).

Tabelle 2 Erforderliche Einsparungen

Tabelle 2 Erforderliche Einsparungen für den Ausgleich der Kosten

Somit zeigt diese hier vorgelegte Kosten-Nutzen-Analyse, dass die Kosten für das Kommunikations- und Informationssystem nicht in allen Wohngebäuden so doch in Mehrfamilienhäusern durch Einsparungen refinanziert werden können. Im Gegenteil – durch ein solches System sind für jeden Hausbewohner größere Einsparungen möglich. Das haben mehrere EU Projekte gezeigt.
Zusätzlich zum Energieeinsparpotential zeigt das Kurzgutachten des ITG [ 4 ] zur CO2 Einsparung ein Potential von 6,5 Mio.t CO2 pro Jahr.

3. Nachdenken über Bündelangebote

Die Idee, Mieter kurzfristig über ihren Energieverbrauch zu informieren, ist nicht erst mit den Bündelangeboten geboren worden. Bereits 2012 berichtet das sto Magazin über Pilotprojekte Mieterinformationssysteme [ 8 ]. Dort wurde festgestellt, dass allein die „energetische Ertüchtigung der Immobilien nicht ausreicht, um die ehrgeizigen Klimaschutzziele zu erreichen. Auch die Nutzer sind gefordert.“
Als ein Fallbeispiel wird hier u.a. von der WSL Wohnen & Service Leipzig GmbH berichtet. Dort wurden alle Verbrauchsdaten von Strom, Wasser und Wärme im Gebäude von einem System erfasst und nach der Aufbereitung und Auswertung auf ein Display in der Wohnung gesendet. Da sind dann auch aktuelle Wetterdaten, wichtige Neuigkeiten und die Abfahrtszeiten der Straßenbahn vor dem Haus enthalten.
Mit diesen Erfahrungen denkt das Unternehmen heute über ein Pilotprojekt zu einem Bündelangebot nach dem Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende gemeinsam mit dem zuständigen Energieversorger und dem Kabelnetzbetreiber nach. Man erwartet dadurch nicht nur eine Energieeinsparung sondern auch die Möglichkeit weitere Angebote an die Mieter, wie Informationssysteme, Einbindung von Wohnungsalarmsystemen oder elektronische Unterstützung von älteren Bewohnern [ 9 ] unterbreiten zu können.

4. Ein Blick über den Tellerrand: Europa

In der oben bereits erwähnten Richtlinie 2006/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 5. April 2006 wird auch gefordert, dass die Verbraucher aktiv ermutigt werden, ihre Zählerstände regelmäßig zu überprüfen.
In fast allen führenden Wirtschaftsnationen wurde daraufhin beschlossen, Smart Metering flächendeckend für Strom und auch für Gas einzuführen. Gas ist das Hauptmedium, mit dem in den Ländern Wärme erzeugt wird. Deshalb sind die Festlegungen der Länder zur Fernauslesung von Gas zur Reduzierung des Wärmeverbrauchs von Bedeutung.
Dazu gehören Großbritannien, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande und Frankreich. In diesen Ländern wurde zum Teil bereits vor Jahren mit einem flächendeckenden Rollout begonnen, weitere Länder werden sicherlich folgen, weil die Entscheidung in manchen Ländern noch aussteht. Obwohl in Italien und Frankreich für das Gas Smart Grid eine komplett eigene Infrastruktur aufgebaut wird, fiel dort die Entscheidung für einen flächendeckenden Rollout von Gaszählern. In Großbritannien hat man hingegen einen Ansatz gewählt, der der deutschen Systemarchitektur ähnelt. Dort dient ein sogenannter „Hub“ dazu die Daten von Zählern verschiedener Medien eines Haushalts einzusammeln, von wo aus sie dann weitergeleitet werden. Trotz zahlreicher Bemühungen ist es nicht gelungen sich in Europa auf ein einheitliches Kommunikationsprotokoll zu einigen, so dass es sich jeweils um länderspezifische Lösungen handelt. Erfreulich ist jedoch die Entwicklung in Österreich und Belgien, in denen sich der Einsatz von OMS für die Datenkommunikation zumindest im Gas abzeichnet.
Fernauslesung und häufige Information der Verbraucher ist die Voraussetzung für den bewussten Umgang mit Energie. Mehrere EU-Projekte untersuchten den Einfluss von Informationssystemen auf das Verbrauchsverhalten. So zeigte das eSESH Projekt, bei dem in Europa 3.722 Wohnungen ausgerüstet und bewertet wurden, eine Einsparung von durch¬schnittlich 5,9% bei Strom, 7,4% bei Warmwasser, 5,9% bei Kaltwasser. Die Einsparungen bei der Heizung waren geografisch bedingt sehr unterschiedlich und lagen zwischen 14% und 32% [ 10 ].
Im Rahmen des EU Pilotprojekts SHOWE-IT wurde untersucht, wie durch Verbraucherinformation über ein „In Home Display“ in Verbindung mit Smart Metering Einsparungen erzielt werden können. Die eindrucksvollen Ergebnisse zeigen, dass die Einsparungen teilweise erheblich waren. In Schweden erzielten 84% aller betrachteten Haushalte Einsparungen im Bereich Wärme (Tabelle 3). Abhängig von der Berechnungsmethode betrugen sie dort durchschnittlich bis zu 33,9% [ 11 ].

Tabelle 3 Anteil der Haushalte, in denen eine Einsparung durch Einsatz intelligenter Zähler in Verbindung mit einem „In House Display“ erzielt werden konnte

In dem Management Summary zum Modellvorhaben „Bewusst heizen, Kosten sparen“ der dena heißt es: „Informierte Mieter (Teilnehmer und Wirkungstester) benötigen im Durchschnitt 16 Prozent weniger Energie als uninformierte Mieter (Kontrollgruppe). Die realisierten Einsparungen sind dabei in den meisten Mie¬terhaushalten nachhaltig.“ [ 12 ]
Die EU-Kommission rechnet in ihrem Bericht vom 17.6.2014 mit einem Einbau von 200 Millionen intelligenten Stromzähler und 45 Millionen intelligenten Gaszähler bis 2020 innerhalb der Europäischen Union.

5. Erreichen wir 20-20-20 bis 2020?

Da nach derzeitigen Kenntnissen die Ziele bei der Energieeinsparung und bei der Reduzierung des CO2-Ausstoßes bis zum Jahr 2020 in Deutschland nicht erreicht werden, gibt es mehrere Initiativen der Bundesregierung. Das Bundeswirtschaftsministerium hat die „Energiewende im Gebäudebereich“ verkündet und sein Augenmerk bei der Energieeffizienz in Gebäuden inzwischen „hinter die Wände“ verlegt (Abbildung 6) [ 13 ].

Abbildung 5 Energiewende im Gebäudebereich – eine Initiative des BMWi

Abbildung 5 Energiewende im Gebäudebereich – eine Initiative des BMWi

Die im Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende möglichen Bündelangebote stellen eine gute Möglichkeit dar, diesen Zielen wieder ein Stück näher zu kommen.
Die Kosten-Nutzen-Analyse von Ernst & Young berechnete die kostengünstigste Version für den Einsatz von intelligenten Messsystemen. Da man sich nur auf den Strombereich beschränkt hat, wurde im Wohnbereich ein großer Teil der Haushalte ausgeschlossen. Deren Energieeinsparpotenziale können mit diesem eingeschränkten Ansatz nicht gehoben werden.
Werden intelligente Zähler für alle Sparten im Haus und in den Wohnungen mithilfe des interoperablen herstellerunabhängigen OMS-Kommunikationssystems zu einem Bündel zusammengeschnürt, so könnten diese im Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende genannten Bündelangebote dazu beitragen, in Deutschland die CO2-Emission um bis zu 6,4 Mio. t pro Jahr zu reduzieren, 24.800 GWh Wärmeenergie und 1.300 GWh Haushaltsstrom pro Jahr zu sparen.

6. Literatur

[ 1 ] Gesetzentwurf der Bundesregierung Entwurf eines Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende, Drucksache 18/7555 vom 17.2.2016
[ 2 ] Kosten-Nutzen-Analyse für einen flächendeckenden Einsatz intelligenter Zähler im Auftrag des BMWi vom Juli 2013, Ernst & Young
[ 3 ] RICHTLINIE 2006/32/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 5. April 2006 über Endenergieeffizienz und Energiedienstleistungen und zur Aufhebung der Richtlinie 93/76/ EWG des Rates
[ 4 ] Kurzgutachten Beitrag intelligenter Messsysteme für Strom, Gas und Wärme zur CO2-Minderung, ITG Dresden 2015
[ 5 ] Variantenrechnung von in Diskussion befindlichen Rollout-Strategien – Ergänzungen zur KNA vom Juli 2013 Ernst & Young Dezember 2014
[ 6 ] http://www.oms-group.org
[ 7 ] http://www.derwesten.de/wohnen/durch-senken-der-raumtemperatur-heizkosten-einsparen-id8438411.html
[ 8 ] Ohne den Stecker zu ziehen! werte entwickeln Das Fachmagazin für die Wohnungswirtschaft 02.2012
[ 9 ] Ambient Assited Living – Bundesministerium für Bildung und Forschung https://www.bmbf.de/de/technik-zum-menschen-bringen-149.html
[ 10 ] Saving Energy in Social Housing with ICT, EU Project eSESH, http://www.iwu.de/fileadmin/user_upload/dateien/i_n_e/esesh_D7.2.pdf
[ 11 ] HOW TO USE THE SHOWE-IT RESULTS IN YOUR ORGANIZATION http://showe-it.eu
[ 12 ] Modellvorhaben Bewusst heizen, Kosten sparen; Deutsche Energie Agentur GmbH, Oktober 2015
[ 13 ] Energiewende im Gebäudebereich http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/gebaeudeeffizienz.html