Strategien für eine klimaverträgliche Wärmeversorgung und die Rolle der erneuerbaren Energien

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1 Strategien für eine klimaverträgliche Wärmeversorgung und die Rolle der erneuerbaren Energien Nahwärme kompakt 2015 Solare Nahwärme ein wichtiger Baustein der Wärmewende KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH Karlsruhe 24. September 2015 Dr. Joachim Nitsch Energiesystemanalyse und

2 Der Vergleich zweier Szenarien veranschaulichen den wachsenden Handlungsbedarf für eine erfolgreiche Fortsetzung der Energiewende in Deutschland SZENARIO TREND (derzeitige Energiepolitik und angekündigte Aktionsprogramme): Schreibt die Trends der letzten Jahre fort und berücksichtigt die im KoV genannten EE- Ausbauziele, die EEG-Novellierung, das Aktionsprogramm Klimaschutz 2020,den Entwurf für den Strommarkt 2.0 und den nationalen Aktionsplan Effizienz (NAPE). Die Defizite bei der Effizienzsteigerung, im Wärmesektor und im Verkehr, bei der KWK und den EE im Wärmesektor werden dadurch tendenziell verringert, aber nicht aufgehoben. SZENARIO 100 (aktive und engagierte Energiepolitik mit Blick auf das Gesamtsystem): Messlatte für einen erfolgreichen Umbau des Energiesystems hinsichtlich Klimaschutz und Ressourcenschonung. Erfüllt die Unterziele des Energiekonzepts für 2020 und 2050 und damit das Klimaschutzziel einer -80% Minderung der THG-Emissionen in 2050 (. und erreicht 2060 eine 100% EE-Versorgung und -95% THG-Minderung). Berechnet mit Methodik/Modell der zwischen 2004 und 2012 erstellten Leitstudien für das BMU; berücksichtigt die aktuellsten Ausgangsdaten zum Jahresende Szenario 100 ist eine aktualisierte Version des Szenarios THG 95 aus der Studie: Langfristszenarien und Strategien vom März Energiesystemanalyse und

3 Die Energiewende im Wärmesektor verlangt vorrangig eine sehr wirkungsvolle Effizienzstrategie; nur dann kann EE-Wärme substantielle Anteile erreichen 6000 Wärmeversorgung = 60% der Endenergie; 50% der CO 2 -Emissionen Energieeinsatz für Wärme, PJ/a Ist Gesamt Ist EE END Szenario TREND EE Szenario TREND END Szenario 100 EE Szenario % -20% -48% 1990 bis 2014: durchschnittliche Abnahme: - 0,8 %/a Abnahme im Szenario 100 bis 2020: - 1,8 %/a 62% 16% Effizienzsteigerung beim Wärmeverbrauch gemäß Szenario 100 ermöglicht zwischen 2015 und 2050 eine CO 2 -Reduktion von 220 Mio. t CO 2 /a, das entspricht 26% der derzeitigen Emissionen; im Szenario TREND würde nur eine Minderung von rund 100 Mio. t CO 2 /a erreicht Energiesystemanalyse und

4 Struktur der EE-Wärmebereitstellung und weitere Entwicklung im Szenario TREND. und eigentlich notwendiger Ausbau gemäß Szenario 100 Zuwachs Biomasse - KWK-Wärme = 28 TWh/a : Biomasse Direktwärme = 31 TWh/a Solarkollektoren = 6 TWh/a Umweltwärme/Geothermie = 8 TWh/a Defizite im Szenario TREND: EEG-Biomassedeckel blockiert auch effiziente Nutzung der restlichen Biomassewärmepotenziale; mittelfristig droht sogar ein Rückbau Zu wenig wirksamen Instrumente für deutlich dynamischeren Ausbau von Solar-, Umweltund Erdwärme 58 TWh/a 131 TWh/a Dominanz der Biomasse: 86% - davon Einzelheizungen: 55% - davon KWK-Wärme: 31% - davon Heizwerke: 14% Wachstum im SZEN 100 bis 2030: restl. Biomasse : 23 TWh/a(nur KWK) Solarwärme: 30 TWh/a Wärmepumpen: 32 TWh/a Hydrothermal/ tiefe Geothermie: 16 TWh/a Alle Segmente werden benötigt. Zusätzlich noch EE-Strom direkt: ~ 40 TWh/a! Energiesystemanalyse und

5 Die Energiewende verlangt einen völligen Umbau der Wärmeversorgung; eine erfolgreiche Transformation erfordert ein abgestimmtes Einsetzen zahlreicher Einzelstrategien Energieeinsatz für Wärme, PJ/a % EE (ohne EE-Strom) %: KWK-Wärme, ges. %: Wärmenetze (+Objekt-KWK) %: Stromanteil %: CO 2 Emiss. (Mio. t CO 2 /a): Stromwärme*) Heizöl; direkt Kohlen; direkt Gase; direkt Industr. KWK, fossil Fern- +Nahwärme, fos. Wasserstoff (KWK) Biomasse Umweltwärme, Geothermie Solarkollektoren Wärmenetze müssen zu einem wesentlichen Bestandteil der zukünftigen Wärmeversorgung werden; dabei ist eine sorgfältige Abstimmung mit Effizienz potenzialen und eine Verknüpfung mit der Stromversorgung unerlässlich! Energiesystemanalyse und

6 Notwendige Schritte zur Erreichung der Langfristziele im Wärmesektor erhebliche Verringerung des (Heiz-) Wärmebedarfs, weiterer Ausbau der dezentralen KWK (alle Größenklassen), erhebliche Ausweitung von Nahwärmenetzen (u.a. Quartierskonzepte), Konsolidierung der bestehenden Fernwärmenetze, Umstellung auf Erdgas, Weitere Biomassenutzung nur noch in Kraft-Wärme-Kopplung, KWK-Anteil bei Altanlagen steigern, erheblicher Ausbau von Solarthermie, Umweltwärme und Geothermie (insbes. auch Großanlagen und Nahwärme), sinnvoller Einsatz von EE-Strom für Wärmezwecke (Wärmespeicher; Wärmepumpen; Hochtemperaturprozesswärme). Ziel muss die vollständige Ablösung herkömmlicher fossiler Einzelheizungen sein. Energiesystemanalyse und

7 Beitrag der Solarwärme zur Energiewende Marginal oder bedeutend? Jährliche Kollektorinstallation; 1000 m²/a Szenario 100: Deutliches Wachstum des Jahresumsatzes Szenario TREND: max. Verdreifachung des Jahresumsatzes Kollektoren Brutto Netto Jährliche Kollektorinstallation; 1000 m²/a Kollektoren Brutto Netto Kum. Kollektorfläche (Mio.m²) Szenario TREND: 18, Szenario 100: 18, Anteil an gesamtem Wärmebedarf(%) Szenario TREND: 0,5 0,8 1,1 1,6 1,9 2,0 Szenario 100: 0,5 1,0 3,2 6,5 9,3 12,5 Einsatzart im Szenario 100 Im Jahr 2050: RW/WW Einzel: 50% RW/WW Nahw.: 20% Prozesswärme: 30% Energiesystemanalyse und

8 Solarthermische Kollektoranlagen müssen ein wesentlicher Bestandteil einer stärker vernetzten Wärmeversorgung werden Beispiel: Dronninglund/Dänemark (2014) die weltweit größte solarthermische Nahwärmeversorgung m² Kollektorfläche; m³ Wasserspeicher; MWh/a Solarwärme (50%) Nahwärmeanteil im Szenario 100: 2030: 5% 2050: 15% 2060: 20% Energiesystemanalyse und

9 Für den Umbau der Wärmeversorgung im Sinne der Energiewende sind flächendeckende kommunale Wärmepläne bzw. Versorgungskonzepte von zentraler Bedeutung Kommunale Wärmeleitpläne schaffen die Grundlage für eine langfristig angelegte, zielgerichtete und kosteneffiziente Wärmeversorgung unter Berücksichtigung einer langfristigen Gebäudesanierungsstrategie, der lokalen Potentiale von KWK, EE und Abwärme, bestehender Infrastrukturen, und unter Einbindung aller professionellen Akteure als auch der Bürger Vorteile/Chancen: Verankerung einer nachhaltigen Energieversorgung als kommunale Daseinsvorsorge; Optimale Verzahnung von energetischer Gebäudesanierung und einer effizienten bzw. der zweckmäßigsten Restwärmeversorgung; Effektiver Ausbau von Wärmenetzen und (partieller) Rückbau von Erdgasnetzen; Optimaler KWK-Einsatz durch ergebnisoffenen Vergleich von objektbezogener KWK- Versorgung und von Netzausbaumöglichkeiten für KWK-Nutzung; Einbindung großer EE-Wärmemengen in Wärmenetze, insbesondere Solarkollektoren; Ausweitung der Wertschöpfung vor Ort, Gewährleistung stabiler Wärmepreise, Die entsprechenden Vorgaben der EU-Effizienzrichtlinie sollten weitgehend und rasch umgesetzt werden Energiesystemanalyse und

10 Wärmenetze bieten weitreichende und zukunftsoffene Möglichkeiten für eine sichere, flexible und ökologisch verträgliche Wärmeversorgung Holz-HKW Geothermie Biogas- BHKW Solarkoll. Industrielle Abwärme Erdgas-BHKW Überschuss EE-Strom EE- Wasserstoff Energiesystemanalyse und

11 Das zukünftige Energieversorgungssystem ist modular, es ist stärker horizontal statt vertikal gegliedert, stärker vernetzt und wesentlich akteursreicher als das bisherige. Eine stark wachsende Anzahl dezentraler Energieerzeuger muss weitgehend vernetzt werden, um bereits auf lokaler und regionaler Ebene einen möglichst effektiven räumlichen und zeitlichen Ausgleich zu erreichen. Lediglich der verbleibenden Ausgleichs-, Transport- und Beschaffungsbedarf sollte auf überregionaler und transnationaler Ebene erfolgen. Das Optimierungsprinzip lautet: Lokal und regional so viel wie möglich d.h. wie strukturell und ökonomisch sinnvoll - und überregional so viel wie notwendig ). Die effiziente Nutzung von EE-Stromüberschüssen als auch des fossilen Restbedarfs (flexible KWK; Speicher) erfordert die wachsende Kopplung von Strom-, Wärme- und Gasnetzen ( Power to Heat ; Power to Mobility ; Power to Gas ). Die wachsende Vernetzung innerhalb der Wärmeversorgung und mit der Stromversorgung erfordert flächendeckende Wärmepläne und Versorgungskonzepte in allen Kommunen und eine ganzheitliche und langfristig angelegten Strategie von Kommunalverwaltungen, Stadtwerken und den weiteren professionellen Akteuren. Die Einbeziehung von Verbrauchern (DSM) als auch von privaten, genossenschaftlichen und gewerblichen Erzeugern wird immer wichtiger. Der Zubau zahlreicher Anlagen vor Ort und ihre Vernetzung erfordert gleichzeitig die frühzeitige und intensive Einbindung der Bürger. Ziel ist eine Optimierung der zunehmend dezentralen, lokalen Erzeugung bereits vor Ort und eine sehr flexible Verknüpfung mit den übergeordneten Ebenen, (eine neue Balance zwischen zentraler und dezentraler Versorgung ist notwendig). Energiesystemanalyse und

12 Paradigmenwechsel erforderlich: Die energiepolitischen und marktwirtschaftlichen Leitplanken für einen wirksamen Klimaschutz müssen stimmen! Die heutigen Markt- und Preisstrukturen im Energiesektor sind nicht kompatibel mit der Durchsetzung von Klimaschutzzielen. Marktgetriebener Klimaschutz verlangt höhere (fossile) Energiepreise mittels deutlich höherer Preise von CO 2 -Zertifkaten, CO 2 - Steuern oder Abgaben auf fossile Energieträger. Angemessen hohe Energiepreise sind für moderne, leistungsfähige Volkswirtschaften ein Innovationstreiber. Sie stimulieren die Modernisierung der Energieversorgung sowie der Siedlungs- und Verkehrsinfrastrukturen und machen sie damit zukunftsfähig. Vorteil 1: Förderinstrumente, welche das derzeitige Marktversagen partiell kompensieren (EEG, KWK-G, EwärmeG, Marktanreizprogramme, etc.) wären dann weitgehend überflüssig. Der mittelfristig passende fossile Energieträger Erdgas würde begünstigt. Investitionen in Effizienzsteigerungen und in EE-Anlagen wären automatisch wesentlich wirtschaftlicher und würden erheblich wachsen. Vorteil 2: Die Kosten der Energiewende wären eindeutig als Altlasten der herkömmlichen Energieversorgung erkennbar, anstatt wie derzeit den EE, der KWK oder Effizienzmaßnahmen zugeordnet zu werden. Die Notwendigkeit der Energiewende könnte klarer vermittelt werden (Akzeptanz). Vorteil 3: Bei einer klugen Investitionsstrategie in EE, KWK und EFF steigen die Gesamt- kosten der Energieversorgung lediglich punktuell und kurzfristig; bereits mittelfristig werden sie niedriger und; Kapital fließt in Technologieausbau, statt in die Beschaffung umweltschädlicher fossiler Energieressourcen und sorgt so für bleibende Wertschöpfung Energiesystemanalyse und

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Einige Literaturhinweise: J. Nitsch, T. Pregger, T. Naegler, N Gerhardt, M. Sterner, B. Wenzel u.a: Leitstudie Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland. DLR Stuttgart, Fraunhofer-IWES Kassel; IFNE Teltow im Auftrag des Bundesumweltministeriums (BMU), Abschlussbericht des Projekts FKZ 03MAP146, März 2012; J. Nitsch: Szenarien der deutschen Energieversorgung auf der Basis des EEG-Gesetzentwurfs insbesondere Auswirkungen auf den Wärmesektor. Studie für den Bundesverband Erneuerbare Energien e.v. Berlin (BEE), Stuttgart, 21. Juli 2014; J. Nitsch: Energiewende - Quo vadis?, Beitrag zum Buch: Gemeinschaftsprojekt Energiewende Der Fahrplan zum Erfolg. Hrsg.: U. Bartosch, P. Hennicke, H. Weiger, oekom Verlag München, J. Nitsch: SZEN15 Aktuelle Szenarien der deutschen Energieversorgung unter Berücksichtigung der Eckdaten des Jahres Expertise für den Bundesverband Erneuerbare Energien e.v. Berlin (BEE), Stuttgart, 19. April Dr. Joachim Nitsch, Gutachter und Berater für innovative Energiesysteme; bis Ende 2005 Abteilungsleiter im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Stuttgart, jo.nitsch@t-online.de; joachim.nitsch@dlr.de Energiesystemanalyse und