Projekt Wärmewende – Warum nicht nur unser Strom grün werden muss

2015 stammte mehr als 30% unseres Stroms aus erneuerbaren – CO2 freien – Energiequellen.  Das klingt zunächst nicht schlecht – ist aber nur die halbe Wahrheit. In den Bereichen Wärme und Verkehr kommen Erneuerbare weiterhin nicht voran. Dabei ist 50% unserer verbrauchten Energie Wärme.

Strom, Wärme & Verkehr – die 3 Säulen der Energie

Die Stromerzeugung Deutschlands ist bereits zu über 30% erneuerbar. Real haben Erneuerbare Energien jedoch nur einen Anteil von 13,4% am Gesamtenergiebedarf, denn Strom macht lediglich etwa 20% des gesamten Bedarfs aus. Etwa 50% der verbrauchten Energie entfällt auf den Bereich Wärme, in dem gerade mal ca. 13% erneuerbar erzeugt werden. Das letzte drittel Energie brauchen wir für Mobilität und Verkehr. Hier sind sogar nur 5% der Energie grün.

Die Konsequenz ist, dass uns, wenn wir unsere Klimaziele noch erreichen und unseren CO2-Ausstoß bis 2050 um 80% senken möchten, riesige Veränderungen im Wärmesektor bevorstehen. Diese Umstellung der Wärmeversorgung auf Erneuerbare Energien wird als Wärmewende bezeichnet. Wärme bedeutet beim Energieverbrauch zumeist Heizen. Es geht also darum, wie wir in Zukunft flächendeckend mit erneuerbaren Energien heizen können. Doch warum bleibt die Wärmewende derart deutlich hinter der Stromwende zurück?

Wärmetransport – Ist lokal fatal?

Deutschland verfügt über eines der besten und zuverlässigsten Stromnetze. Hunderte Kilometer lange Stromtrassen und tausende Strommasten erstrecken sich über das ganze Land. Daher ist es z.B. möglich, erneuerbaren Windstrom aus den windreichen Regionen Norddeutschlands bis nach Bayern zu transportieren. Damit dies im großen Stil geschehen kann, müssten die Netze noch deutlich ausgebaut werden, aber grundsätzlich ist bereits ein gut ausgebautes Stromnetz vorhanden.

Anders bei der Wärme. Wärme wird meist dezentral erzeugt. Bei Transporten über längere Strecken entstehen große Verluste, weshalb Wärmetransporte weitestgehend vermieden werden. Energieträger wie Öl- und Gas waren daher bisher für die Wärmeversorgung der Haushalte ideal. Ohne größere Transportverluste konnte Wärme genau da erzeugt werden, wo sie verbraucht wurde. Auch städtische Fernwärmenetze, die Wärme aus konventionellen Kraftwerken lokal verteilen, folgen dem Prinzip der Lokalität. Dies bedeutet aber auch, dass erneuerbare Wärme dezentral und lokal erzeugt werden muss.

Im Haus ist das zum Beispiel mit Geo- und Solarthermie möglich. Meist deckt dies, bei wirtschaftlicher Dimensionierung, den Wärmebedarf jedoch nur teilweise ab. Eine andere Möglichkeit, und die derzeit im Wärmebereich meist angewandte erneuerbare Alternative, ist die Wärmeerzeugung mittels Biomasse. Hier wird die Wärme dann über Fernwärmenetze den Häusern zugeführt. Allerdings sind Flächen für Biomasse begrenzt. Auch große Solarthermische Anlagen sind im Gespräch. Sowohl Biomasse als auch Solarthermie im großen Maßstab sind allerdings nur im urbanen Raum möglich, in dem entsprechende Wärmenetze existieren. Um zu 100% erneuerbar Wärme zu erzeugen, bedarf es neuer Wege.

Ansätze für eine 100% erneuerbare Wärmeversorgung

Das derzeit wohl am meisten diskutierte Thema im Bereich Energiewende lautet Sektorenkopplung. Sektorenkopplung bedeutet die Verbindung der drei Sektoren Strom, Wärme und Verkehr. Dadurch ergeben sich zahlreiche neue Möglichkeiten. Die derzeit vorrangige Idee ist die Nutzung von überschüssigem erneuerbarem Strom zur Wärmeerzeugung. Überschüssiger erneuerbarer Strom entsteht zum Beispiel, wenn an einem sonnigen Tag besonders viel Solarstrom erzeugt wird. Eine Möglichkeit ist es, diesen Strom in Gas umzuwandeln (Power to Gas). Das Gas kann dann in Gasspeichern zwischengespeichert werden, bis die Energie benötigt wird. Alternativ kann Strom direkt in Wärme umgewandelt (Power to Heat) und anschließend zur Versorgung der Haushalte und Industrie dienen. Letztlich ist Strom auch die Hauptenergiequelle für die Elektromobilität.

Also doch einfach mehr erneuerbaren Strom erzeugen? Grundsätzlich stimmt das, aber parallel dazu muss Sektorenkopplung dann auch umgesetzt werden. An geeigneten Konzepten arbeiten derzeit Forscher und Unternehmen in ganz Deutschland.

Die Wärmepumpe im Haus – Wärmewende & Sektorenkopplung im Kleinen

Eine Wärmepumpe ist ein bereits jetzt sehr erfolgreiches Beispiel für Sektorenkopplung. Denn Wärmepumpen wandeln Strom in Wärme um. Dabei erzeugen sie sogar im Schnitt mehr als drei mal so viel Wärme, wie sie an Strom für Ihren Betrieb benötigen. Wärme wird somit wieder dezentral erzeugt. Für die Energiebeschaffung werden die bestehenden Transportwege des Stromnetzes genutzt. Ein weiterer Pluspunkt: Eine Wärmepumpe kann, im Gegensatz zu einer Solarthermieanlage, die komplette Wärmeversorgung eines Hauses übernehmen. Da Strom aus dem Netz derzeit nur zu ca. 30% erneuerbar ist, ergibt es Sinn, Wärmepumpen mit einer Photovoltaikanlage zu kombinieren und so den Erneuerbaren Anteil des Wärmepumpenstroms zu steigern. Bei einer zukünftigen, zu 100% erneuerbaren Stromversorgung können Wärmepumpen dann vollständig CO2-neutral Wärme erzeugen.

Auch das Fraunhofer Institut sieht in Wärmepumpen, in seiner Studie “Wege zur Transformation des deutschen Energiesystems bis 2050”, die vorherrschende Heiztechnik im Jahr 2050. Im 85% Szenario (85% CO2-Reduktion gegenüber 1990) der Studie traut das Fraunhofer Institut Wärmepumpen bis 2050 sogar einen Anteil von 80% am Heizungsmarkt zu.