An interdisciplinary analysis of heat energy consumption in energy-efficient homes : essays on economic, technical and behavioral aspects

• Eine interdisziplinäre Analyse des Heizenergieverbrauchsverhalten in energiesanierten Wohngebäuden: Aufsätze zu ökonomischen, technischen und Verhaltens-Aspekten

Heesen, Florian; Madlener, Reinhard (Thesis advisor); Thomes, Paul (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019, Kumulative Dissertation

Kurzfassung

Die vorliegende Dissertation gibt neue Einblicke in das Heizenergieverbrauchsverhalten im privaten Wohnungsbau. Die Arbeit erklärt damit den energieintensivsten Verbrauchsprozess in Privathaushalten. Jedes Kapitel setzt einen individuellen Fokus auf ökonomische, technische und verhaltensbezogene Aspekte sowie auf die transdisziplinären Abhängigkeiten des Wärmeenergieverbrauchs. Die Arbeit analysiert Heizenergieverbrauch aus der Sicht des Konsumenten. Somit werden ganzheitliche Einblicke in das Verbrauchsverhalten eines der Hauptakteure der deutschen Energiewende gewonnen. Die drei genannten disziplinarischen Perspektiven des Wärmeenergieverbrauchs werden durch vier Forschungsfragen untersucht. Die erste Forschungsfrage ist, ob wirtschaftliche Aspekte kurzfristiges, weniger bewusstes Verhalten genauso beeinflussen wie langfristiges, bewussteres Verhalten. Das vorgeschlagene Modell basiert auf Beckers Theorie der Haushaltsproduktion und integriert ökonomische, technische und verhaltensbezogene Elemente. Die komparative Statistik ermöglicht eine multidisziplinäre Integration von (a) Preis- und Einkommensfunktionen zur Abdeckung wirtschaftlicher Einflüsse, (b) der Produktionsfunktion zur Abdeckung technischer Einflüsse und (c) der nutzenbezogenen Auswahlarchitektur. Basierend auf einer funktionalen Darstellung der Haushaltsproduktionstheorie wird ein Paneldatenmodell zum Wärmeenergieverbrauch geschätzt. Die empirische Analyse basiert auf Daten eines Feldexperiments mit 90 benachbarten Wohnungen im Südwesten Deutschlands. Die Analyse liefert empirische Belege dafür, dass die Preiselastizität der Nachfrage nur dann statistisch signifikant ist, wenn jährlich aggregierte Daten verwendet werden. Dieses Ergebnis liefert Hinweise darauf, dass die Bewohner bei der Befolgung ihrer täglichen Heizroutine anscheinend nicht auf Energiepreissignale reagieren. Jedoch berücksichtigen die Bewohner den Brennstoffpreis in ihrem Energieverbrauch in weniger häufigen Zyklen, wie beispielsweise in ihrer jährlichen Abrechnung. Bezugnehmend auf die zweite Forschungsfrage, welche auf dem gleichen Modell beruht, die gleichen Daten und die gleiche Methodik nutzt wie die Beantwortung der ersten Frage, wird deutlich, dass die Auswirkungen des Preises wesentlich weniger ausgeprägt sind als die der Komfortbedingungen. Die dritte Forschungsfrage dieser Arbeit widmet sich dem Unterschied zwischen im Voraus berechneten Energieeffizienzklassen/Labeln und tatsächlich realisierten Wärmeenergieverbräuchen. Aus energie- und umweltpolitischer Sicht sind Differenzen des Energieverbrauchs von den im Voraus berechneten Energieeffizienzklassen problematisch, da sie die Aussagekraft der Bewertungen gefährden und somit unverlässliche Leitlinien für (potenziellen) Hausbesitzer, politische Entscheidungsträger und Forscher gleichermaßen liefern. Die beschriebenen Lücken zwischen der Energieeffizienzklassen und dem Heizenergieverbrauch, abgesehen von Abweichungen von den mittleren Gesamtwerten (d.h. Heterogenität), werden häufig auf erwartete oder unerwartete Verhaltenseffekte zurückgeführt. In der einschlägigen Literatur werden gebäudespezifische Energieeffizienzklassen fast ausschließlich als universelle Standards behandelt, um die empirisch festgestellten Diskrepanzen zu erklären. In dieser Arbeit wird untersucht, in welchem Umfang das derzeitige Energieeffizienzklassifizierungsschema Verhaltensfragen einbeziehen kann. Aus diesem Grund gibt die empirische Untersuchung Aufschluss über die Abweichungen zwischen den in den Regulierungsnormen verwendeten Energieeffizienzklassen und den beobachteten Heizenergieverbrauchswerten. Es kann nachgewiesen werden, dass nicht notwendigerweise die Verhaltensdimension, sondern die statischen und zumeist technisch hergeleiteten Berechnungen der Energieeffizienzklassen selbst den Großteil der Abweichungen erklären. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass weitere Verbesserungen im Bereich der Berechnung und Methodik der Energieeffizienzklassifizierung notwendig sind. Die vierte Forschungsfrage, die in dieser Arbeit behandelt wird, trennt die Nachfrage nach Energiedienstleistung von den Leistungsfähigkeiten der Heizsysteme mit Blick auf die Akzeptanz moderner Heizsysteme. Auf der Grundlage des von Davis entwickelten Technologie-Akzeptanzmodells wird ein Energietechnologie-Akzeptanzmodell eingeführt und anhand der Fragebogendaten aus dem Feldexperiment getestet. Die statistische Inferenz basiert auf einem Partial-Least-Squares Path-Modelling Ansatz. Die Studie legt nahe, dass die Einstellung zur Akzeptanz solcher Systeme von der wahrgenommenen Benutzerfreundlichkeit und dem wahrgenommenen thermischen Komfort, den das System liefert, beeinflusst wird. Es wird festgestellt, dass der Benutzer keinen dieser Einflüsse direkt wahrnimmt. Die Analyse zeigt, dass die Variablen wahrgenommene Bedienbarkeit und wahrgenommener Wärmekomfort durch das latente Konstrukt "wahrgenommene Nützlichkeit" abgebildet werden. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass zur Maximierung der Akzeptanz moderner Heizsysteme Maßnahmen sowohl auf ein einfach zu bedienendes System als auch auf den wahrgenommenen thermischen Komfort abzielen müssen. Insgesamt bietet diese Arbeit einen ganzheitlichen Überblick über den Stand der Forschung und schließt Forschungslücken zum Heizenergieverbrauch in Privathaushalten. Jede Forschungsfrage wird umfassend analysiert, die Ergebnisse werden diskutiert und Schlussfolgerungen abgeleitet. Somit bietet die vorliegende Dissertation Einblicke und Orientierung zum Heizenergieverbrauch und dessen interdisziplinärer Forschung für Forscher, politische Entscheidungsträger und andere Akteure der deutschen Energiewende.

Einrichtungen

• E.ON Energy Research Center [080052]
• Lehrstuhl für Wirtschaftswissenschaften, insb. Energieökonomik [816110]