Potenziale der Fernwärme für die Energiewende

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1 Potenziale der Fernwärme für die Energiewende Gefangener Kunde? - der Fernwärmemarkt aus Verbrauchersicht Klima.Salon Düsseldorf, 27. März 2014 Dr. Matthias Sandrock

2 Agenda 1. Über das Hamburg Institut 2. Keine erfolgreiche Energiewende ohne Wärmesektor 3. Wärmenetze als Infrastruktur zur Integration erneuerbarer Energien 4. Zum notwendigen Strukturwandel in der Fernwärme 5. Alles Zukunftsmusik? Der Blick nach Norden 6. Woran es fehlt Seite 2

3 Hamburg Institut: Wir bieten Strategieberatung für die Energiewende. Energiepolitische Strategien und Politikberatung Gesetzgebung, Regelungsstrategien und Förderinstrumente Klimaschutzkonzepte für Länder, Regionen und Kommunen Kommunale Wärmestrategien Entwicklung von Geschäftsmodellen und Produkten Vermarktungs- und Beschaffungsstrategien für Strom und Wärme aus Erneuerbaren Energien Energiegenossenschaften Finanzielle Bürgerbeteiligung an Kraftwerken und Energienetzen Strategieprozesse, Kommunikations- und Dialogkonzepte Seite 3

5 Der Wärmesektor dominiert den Energieverbrauch. Die zahlreichen Studien und Szenarien zur zukünftigen Energieversorgung in Deutschland fokussieren sich auf den Stromsektor. Prozesskälte 1,9% Kälte 0,4% IKT 2,5% Beleuchtung 3,7% Raumwärme 25,8% Der Stromsektor umfasst jedoch derzeit nur etwa 16 % des Endenergiebedarfs. Mehr als die Hälfte des Energiebedarfs wird in Form von Wärme benötigt! Antriebe, Strom 8% Warmwasser 4% Antriebe, Kraftstoffe 23,3% Prozesswärme 21% Daten: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.v. Anwendungsbilanzen für die Endenergiesektoren in Deutschland 2011, März 2013 Seite 5

6 Der Wärmesektor dominiert auch die Energiekosten. In der Energiewende fokussiert sich auch die Kostendiskussion auf den Stromsektor. Die Endverbraucherpreise für Wärme und Kraftstoffe sind jedoch gegenüber Strom in den letzten 20 Jahren deutlich höher angestiegen. Energiekosten eines Haushalts für Heizen und Warmwasser sind etwa doppelt so hoch wie die Kosten für Strom (BMWi 2013). Wer führt die Diskussion um eine Wärmepreis-Bremse? 400% 350% 300% 250% 200% 150% 100% 50% Heizöl Erdgas Fernwärme Strom Dieselkraftstoff Daten: BMWI Energiedaten; Entwicklung von Energiepreisen und Preisindizes, Endverbraucherpreise incl. Mwst., Tabelle 26 ; 8/2013 Seite 6

7 Problem Gebäudesanierung: Flächenzuwachs frisst Effizienzgewinne. Der spezifische Wärmebedarf bei privat genutzten Gebäuden wurde zwischen 1990 und 2011 um 32 % gesenkt. Diese Einsparung wurde durch Zuwachs bei der Wohnfläche teilweise wieder aufgezehrt. Die absolute Heizwärme- Einsparung der letzten 21 Jahre beträgt weniger als 15%! 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% Entwicklung von Energiefaktoren von % spez. Wärmebedarf Wohnfläche Heizwärmeverbrauch -14% -30% -32% -40% Daten: BMWI Energiedaten 2013 Bezug Private Haushalte (temperaturbereinigt) ; Tabelle 8 b ; 8/2013 Seite 7

8 Wärmeverbrauch in TWh/a Hohe Effizienzerwartungen im Wärmesektor realistisch? 800 Bisherige Entwicklung des Wärmeverbrauch über 20 Jahre GHD Haushalte Industrie Daten: BMWI Energiedaten; 8/2013, Daten Haushalte temperaturbereinigt Seite 8

9 Klimaneutrale Wärmeversorgung: - Optimierung zwischen Effizienz und Erneuerbaren Energien. Bisherige ambitionierte Ziele der energetischen Modernisierung im Gebäudebestand werden in Realität nicht erreicht. Wirksame Hebel zur Umsetzung einer deutlich höheren Sanierungsrate und tiefe sind nicht in Sicht. Energetische Gebäudesanierung Anhaltende Diskussionen um Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit der energetischen Gebäudesanierung. Hoher Anteil industrieller Prozesswärme bisher nicht adressiert. Einsatz Erneuerbarer Energien Finden eines volkswirtschaftlichen Optimums für eine klimaneutrale Wärmeversorgung Kompensation des entstehenden Defizits bei der (Gebäude)-Effizienz durch verstärkten Einsatz Erneuerbarer Energien? Seite 9

10 Bisher wenig erneuerbare Energie in der Wärmeversorgung. Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung ist deutlich geringer als bei der Stromversorgung Und: etwa 90 % des EE-Anteils werden über Biomasse erzeugt - die Hälfte davon wird in Anlagen mit geringem Wirkungsgrad und hohen Emissionen verbrannt. 25,0% 20,0% 15,0% Ausbau Erneuerbarer Energien im Wärmesektor muss künftig zunehmend auf anderen Energieträger basieren (Geothermie, Solarthermie, Umweltwärme, ) 10,0% 5,0% 0,0% Anteil EE am Brutto-Stromverbrauch / Wärmeverbrauch EE-Strom EE-Wärme Daten: BMWi Energiedaten 2013, 8/2013 Seite 10

11 Herausforderungen einer langfristig nachhaltigen und sozialen Wärmeversorgung. Preisanstieg Soziale Balance Klimaschutz Stärkerer Anstieg als Strompreise Hohe Belastung der Haushalte Warmmieten-neutrale Sanierung z.t. unmöglich Verdrängung von Geringverdienern aufgrund energetischer Gebäudesanierung in Wohnungen mit schlechten (Energie-) Standards Herausforderung klimaneutrale Gebäude 2050 Trend: klare Zielverfehlung Niedriger und stagnierender Anteil Erneuerbarer Energien Seite 11

13 Optionen zur Integration erneuerbarer Wärme: dezentral oder zentral Systemebene Haus Systemebene Wärmenetz Seite 13

14 Wärmenetze können Erneuerbare Energien kostengünstig integrieren. Wärmenetze können erneuerbare Energie (Geothermie, Solarthermie) und Industrie-Abwärme für zahlreiche Nutzer einsammeln ermöglichen besseren Immissionsschutz durch größere Anlagen bei Biomasseverbrennung Einsatz erneuerbarer Energien bieten Perspektiven zur Energiespeicherung und Energiewandlung (auch power to heat) ermöglichen den Ausbau der stromgeführten Kraft-Wärme-Kopplung sind grundsätzlich flexibel für zukünftige Wärmeerzeugungstechnologien bieten große Potenziale zur Integration erneuerbarer Energien. Dezentrale Systeme Gebäude Zentrale Systeme Wärmenetze Seite 14

15 Auch Integration von erneuerbarem Strom durch Kopplung von Strom- und Wärmemarkt. Fluktuierende Einspeisungen aus Windkraft und PV prägen den zukünftigen Strommarkt Abdeckung der Residuallast durch flexible Erzeugungseinheiten (z.b. Gas-KWK) Synchronisierung von Erzeugung und Bedarf (auch Speicherung) Lastgänge Wärme und Strom Bsp. Region Nordhessen Flexibilisierung durch Kopplung mit Wärmemarkt Im Wärmesektor weiterhin hohe Lasten (Raumwärme, WW, Prozesswärme) Entkopplung Bedarf und Angebot durch kostengünstige Wärmespeicherung Kopplungstechnologien: stromgeführte KWK, Wärmepumpen, Elektroheizer Besonders effizient bei Wärmenetzen mit Wärmespeichern! Grafik: Prof. Vajen, Universität Kassel / Dr. Ebert, Stadtwerke Kassel; FVEE-Tagung 2013 Seite 15

16 Aber: Fernwärme ist derzeit nicht immer klimafreundlich. Die wesentlichen Faktoren für die Klimafreundlichkeit: Hausmüll* Brennstoffbezogene CO 2 -Äquivalente Eingesetzter Brennstoff 2. Effizienz der Erzeugung 3. Verteilverluste Erdgas Steinkohle Braunkohle 399 Hohe Kohle-Anteile am Erzeugungsmix führen trotz KWK zu hohen CO 2 - Emissionsfaktoren g CO2/kWh Fernwärme-Emissionsfaktoren 2010 Gas dezentral 202 Fernwärme ist nach amtlicher Bilanzierungsmethode nur mit kohlenstoffarmen Brennstoffen und KWK klimafreundlicher als dezentrale Gas-Brennwertkessel. Berlin Hamburg Bremen g CO2/kWh Faktoren: Länder-Arbeitskreis Energiebilanzen, Finnische Methode Statistische Landesämter Bremen, Hamburg, Berlin (2013) Seite 16

17 Und: bisher nur wenig erneuerbare Energie in der Fernwärme. Anteil erneuerbarer Energie in der Fernwärme liegt unterhalb von 10%. Er stammt hauptsächlich aus der Müllverbrennung. Mehr als 90 % der eingesetzten Brennstoffe stammen aus fossilen Quellen, etwa 40% aus Kohle. Industrie- Abwärme; 1% Müll; 5% Biomasse; 2% Steinkohle; 29% Industrie-Abwärme trägt bisher nur etwa 1% zum Fernwärmeaufkommen bei. Etwa 82% der Wärme wird durch KWK-Anlagen bereit gestellt. Gas; 51% Öl; 1% Braunkohle; 11% Brennstoffeinsatz Fernwärme in Deutschland Daten: AGFW-Hauptbericht 2010 Seite 17

19 Fernwärme-Entwicklung 1. Phase (ca ) Die zentrale Stadtheizung Immissionsschutz: Zentrale Heizwerke statt Einzelfeuerungen mit hohem Schadstoff-Ausstoß (Braun- oder Kokskohle). Brandschutz: Verhinderung von Bränden in den dicht bebauten Innenstädten Importabhängigkeit: Ersatz von Heizöl-Importen durch heimische Kohle. Seite 19

20 Fernwärme-Entwicklung 1. Phase (ca ) Die zentrale Stadtheizung 2. Phase (ca ) Fernwärme durch Auskopplung bei Großkraftwerken Große Heizkraftwerke am Stadtrand: Stromerzeugung zunehmend durch große Einheiten. Effizientere Brennstoffnutzung durch Kraft-Wärme-Kopplung. Netz-Wachstum: Über staatliche Förderprogramme werden die Netze in den Städten ausgebaut. Rendite über Stromverkauf: Vermarktung der ausgekoppelten Wärme als Beiprodukt über Fernwärmesysteme. Seite 20

21 Fernwärme-Entwicklung 1. Phase (ca ) Die zentrale Stadtheizung 2. Phase (ca ) Fernwärme durch Auskopplung bei Großkraftwerken 3. Phase (ca. ab 2015) Fernwärme mit dezentralem Wärmeverbund Erneuerbare Energien Wärmeerzeugung basiert auf zunehmend auf erneuerbaren Energien (Solarthermie, Geothermie, EE-Strom) Dezentral organisierte Wärmeplattform Wärmeverbundnetz mit flexiblen Erzeugungseinheiten verbindet Verbraucher und Erzeuger. Netz bietet Flexibilität und Energiespeicherung. Seite 21

22 Vision kommunale Wärmenetz-Plattform Industrieabwärme Wärmenetz Solarthermie zentral, Geothermie Gas KWK zentral Wärmespeicher Solarthermie dezentral Eigenversorgung Strom KWK dezentral (stromgeführt) Überschuss EE-Strom Seite 22

23 Schritte zur Optimierung der Fernwärmeversorgung Erzeugung Verteilung /Speicherung Vertrieb Ersatz Kohle Effizienz Industrieabwärme Bioenergie Geothermie Solarthermie Dezentrale KWK Drittzugang Wärmespeicher Netzhydraulik Sekundärnetze Temperaturabsenkung Drucksenkung Übergabestationen Wärmeschutz Rohrtrassen Netzausbau Netzverdichtung Metering Transparenz Tarife Rücklaufanschluss Netznutzung Seite 23

25 Beispiel Dänemark: Strategischer Ausbauplan für klimafreundliche Fernwärme. Moderate energetische Sanierung des Gebäudebestands auf rd. 100 kwh/m². Ausbauziel der Fernwärme auf rd. 70 % des landesweiten Wärmebedarfs. Dänisches Wärmegesetz mit kommunaler Wärmeplanung, staatlicher Preisaufsicht und Besteuerung fossiler Brennstoffe. Ausbau mit dezentralen Wärmenetzen und erneuerbaren Energien (Biomasse, Solarthermie, Abfall, Windstrom) und stromgeführten KWK-Anlagen. Quelle: Anders Dyrelund (Rambøll): Heat Plan Denmark Niedrige Netztemperaturen und Flächenheizsysteme. Oft genossenschaftliche Strukturen. Anteil Erneuerbarer Energie an der Fernwärme in DK bereits bei etwa 46%. Seite 25

26 Beispiel Kopenhagen Abdeckung von rd. 98% des Heiz- und Warmwasserbedarfs der Gebäude durch Fernwärme der Kopenhagen District Heating. Betrieb der Fernwärmeverteilung durch unterschiedliche Betreiber. Einbindung in ein übergeordnetes Wärme-Übertragungsnetz der Metropolitan Copenhagen Heating Transmission Company (CTR). Geplanter Ausbau des Anteils erneuerbarer Energien in der Kopenhagener Fernwärme von heute etwa 45% auf 70 %-85% bis Steigender Einsatz von Biomasse-KWK, Geothermie und Abfallverbrennung. Ziel ist es, trotz Umstellung auf Erneuerbare Energien gleichzeitig die Preise zu senken. Gesellschaften als non-profit-unternehmen. Quelle: Global District Energy Climate Awards Copenhagen DH Application 2009 Seite 26

27 Modellfall Dänemark: hoher Anteil KWK + Erneuerbare Wärme! Dänemark Deutschland KWK-Anteil an der Stromversorgung Windkraftanteil am Stromverbrauch Anteil EE an der Fernwärme Anteil fernwärmeversorgter Wohnungen 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% Seite 27

29 Es fehlt an rechtlicher Rahmensetzung. Fernwärme wird vom klassischen Energierecht (EnWG) nicht erfasst. Es gilt nur Kartellrecht (GWB) gegen missbräuchliche Ausnutzung einer marktbeherrschenden Stellung sowie rudimentärer Verbraucherschutz durch AVBFernwärmeV. Keine Vorgaben für die energetische Effizienz der Erzeugung und der Verteilung. Keine Anforderungen für die Begrenzung der CO 2 -Werte oder Mindest-Anteile erneuerbarer Energien. X Keine transparenten Informationen zur Produktqualität für Verbraucher. Keine Regulierung von Preisen und Tarifen. Kein Wettbewerb, kein Lieferantenwechsel möglich. Kein geregelter Zugang Dritter zum Netz. Seite 29

30 Es fehlt an Produkt-Transparenz. Es gibt keine verbindlichen Regeln, um das Produkt Fernwärme ökologisch zu beurteilen. Verbraucher wissen nicht, ob sie klimafreundlich heizen oder nicht. Herkunftsnachweise wie beim Strom gibt es nicht. Methoden zur Brennstoff-Aufteilung in KWK-Prozessen Brennstoff-Anteil Strom Brennstoff-Anteil Wärme 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% IEA-Methode Wirkungsgradmethode Finnische Methode Fernwärmeversorger verwenden bei der Berechnung von CO 2 -Emissionen aus Kraft- Wärme-Kopplung andere Methoden als Bundes- und Landesbehörden. Diese führen zu rechnerisch wesentlich niedrigeren Emissionsfaktoren. Wärmegutschrift Stromgutschrift Die dargestellten Ergebnisse basieren auf einer modellhaften Betrachtung eines KWK-Prozesses mit einem elektrischen Nutzungsgrad von 0,3 und einem thermischen Nutzungsgrad von 0,5. Berechnungsdetails in: Mauch, Corradini et.al.: Allokationsmethoden für spezifische CO2- Emissionen von Strom und Wärme aus KWK-Anlagen; Energiewirtschaftliche Tagesfragen 55.Jg. (2010) Heft 9 Seite 30

31 Es fehlt an Preis-Transparenz. Vattenfall Fernwärme Berlin Preisblatt 2. Quartal 2013 Preisfrage: Wie viel kostet die kwh Wärme? Seite 31

32 Es fehlt an wirksamer Preiskontrolle. Unabhängige Preisvergleiche für private Fernwärmekunden gibt es nicht. Für gewerbliche Abnehmer differieren die Fernwärmepreise bundesweit um mehr als 100% (VEA Erhebungen). Bundeskartellamt: Fernwärmeversorger verfügen durch marktbeherrschende Stellung über weite Preissetzungsspielräume, die sich zulasten der Energieverbraucher auswirken. Anregung durch Bundeskartellamt, eine verschärfte Preis- Missbrauchsaufsicht für Fernwärme einzuführen. Monopolkommission: Aufsicht über die Entgelte dringend erforderlich, da es sich bei der Fernwärmeversorgung in der Regel um langfristig resistente Monopole handelt Seite 32

33 Es fehlt an Innovationsdruck. Fernwärmeversorgung wird im Rahmen der EnEV nach dem Primärenergiefaktor beurteilt. Die meisten Wärmenetze weisen wegen der KWK nach der Berechnungsmethode FW 309 einen niedrigen Faktor auf. Viele Wärmenetze haben bereits den Primärenergiefaktor 0,0. Dies suggeriert eine nicht mehr steigerfähige energetische Qualität. Das EnEV-Kriterium Primärenergiebedarf und die CO 2 -Emission können weit auseinander fallen. Klimarelevanz der Brennstoffe wird nicht berücksichtigt (Erdgas = Heizöl = Steinkohle). Die niedrigen PE-Faktoren ermöglichen Verzicht auf baulichen Wärmeschutz nach EnEV und sind gleichzeitig Ersatz für Anforderungen nach EEWärmeG. Dies verhindert den echten Einsatz erneuerbarer Energien. Eine hocheffiziente KWK-Anlage bedeutet nur eine Mindest- Primärenergieeinsparung von 10% gegenüber getrennter Erzeugung. Seite 33

34 Es fehlt an kommunalen Wärmestrategien. Ausbau der Wärmeversorgung und Integration erneuerbarer Energien in die Fernwärme werden derzeit nur durch die Geschäftspolitik der lokalen Fernwärmeversorger bestimmt. Wesentliches Hemmnis beim Ausbau der Wärme- Infrastruktur sind die hohen Investitionskosten und deren langfristige Refinanzierung durch Wärmeerlöse. Wärmenachfrage im Netz kann durch Anschluss- und Benutzungszwang gesichert werden. Dies greift jedoch im Regelfall nur bei neuen Bebauungsplänen. Kommunale oder regionale Wärmepläne auch für den Gebäudebestand (Quartierskonzepte) könnten Investitionssicherheit verbessern. Seite 34

35 Es fehlt an Wettbewerb. Nach Rechtsprechung des BGH (2008) besteht bei Fernwärmeversorgung durch die erheblichen Umstellungsschwierigkeiten der Verbraucher kein einheitlicher Wärmemarkt. Teilweise besteht auch ein kommunales Anschluss- und Benutzungsgebot. Fernwärmeversorgung ist ein nahezu idealtypischer Monopolmarkt (OLG Düsseldorf 2010). Wettbewerb gibt es faktisch nicht. Der theoretisch bestehende Zugangs- Anspruch gem. 19 IV 4 GWB hat bisher keine praktische Bedeutung. Seite 35

36 Die wichtigsten Thesen: 1. Die Energiewende kann als reine Stromwende nicht erfolgreich sein. 2. Für eine langfristig klimaneutrale Wärmeversorgung muss ein volkswirtschaftliches Optimum gefunden werden. 3. Wärmenetze bieten eine geeignete Infrastruktur zur kostengünstigen Integration erneuerbarer Energien. 4. Die Möglichkeiten der Fernwärme für die Energiewende werden bisher nur unzureichend genutzt. 5. Ziel sollte die Entwicklung intelligenter Wärmenetze als offener kommunaler Wärmeverbund sein. 6. Der künftige Strukturwandel in der Fernwärme erfordert einen verlässlichen Regulierungsrahmen. 7. Der Regulierungsrahmen muss Ökologie, Wirtschaftlichkeit und Verbraucherinteressen angemessen berücksichtigen. Seite 36

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Sprechen Sie uns an: Dr. Matthias Sandrock Christian Maaß HIR Hamburg Institut Research ggmbh Paul-Nevermann-Platz Hamburg Tel.: +49 (40) info@hamburg-institut.com