Energiewende im Wärmesektor

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1 Energiewende im Wärmesektor Ralf Radloff Fachtagung Zukunftsfähige Wärmeversorgung in Kommunen am 11. November 2013 Anlässlich der Siegerehrung der Energieolympiade EKSH Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein GmbH - Kiel Hier ist Platz für Organisationsinformationen

2 Klimaziele und Wärmesektor I 2 Ziel der EU entspricht minus % CO 2 bis Decarbonisierung - EU-Ziel ist Ziel von Bundes- und Landesregierung Rund 54 % des Endenergieverbrauches ist dem Wärmesektor zuzuordnen Auswirkung der Ziele auf den Wärmesektor: Die CO 2 -Emissionen müssen - je nach Einsparerfolg - bis 2050 auf kg CO 2 /MWh sinken Technologie Erdgas-Brennwert Erdgas-Brennwert + Solar CO 2 -Emissionen 182 kg pro MWh* 130 kg pro MWh* * Angaben ohne Vorketten mit Vorketten rund 40 % höher Hier ist Platz für Organisationsinformationen 2

3 Klimaziele und Wärmesektor II Vom Ziel her gedacht: Das Ziel (- 80 bis - 95 %) ist auch mit effizientester Nutzung fossiler Energien nicht erreichbar weder mit Erdgas-KWK, Erdgas-Solar, noch Erdgaswärmepumpe Erdgas wird im Wärmesektor 2050 keine Rolle mehr spielen (können) Biomethan als Erdgasersatz ist keine Lösung Mengenmäßig Klimaschutzbilanz nur bei KWK sehr gut Verbrennung von über C für 20 Raumwärme ist ineffizient 3

4 Energieeinsatz für Raumwärme In den kommenden Dekaden ist deshalb ein tiefgreifender Infrastrukturwandel im Wärmesektor angesagt Prognosen der Leitstudien des BMU: Halbierung des Wärmeenergiebedarfes Anteil Einzelfeuerungsanlagen wird sich drastisch verringern Anteil der netzgebundenen Wärmeversorgung wird von heute % auf etwa 60 % in 2050 steigen müssen, um erneuerbare Energien effizient und großvolumig einsetzen zu können 4

5 Endenergieeinsatz für Raumwärme im BMU Leitszenario (einschließlich Stromeinsatz für Raumwärme) Hier ist Platz für Organisationsinformationen 5

6 Exkurs: Wärmepolitik in Dänemark 6

7 Integrierte Wärmeplanung Anfang siebziger Jahre nach erster Ölkrise: In Deutschland wird Erdgasversorgungsinfrastruktur aufgebaut In Dänemark wird in drei Schritten Wärmeplanung eingeführt Etwa analog zur Bauleitplanung, verbindliche Festlegung von Vorranggebieten für Nah- und Fernwärme 1. Größere Städten müssen prüfen, inwieweit Abwärme aus bestehenden Kraftwerken zu Heizzwecken verwendet werden kann 2. Kleine und mittlere Gemeinden werden einbezogen (dezentrale Heizkraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien oder Erdgas) 3. Realisierung: verbindliche Vereinbarung mit den kommunalen und regionalen Strom-EVU, dezentrale HKW mit mind MW zu errichten (20 % der damaligen Höchstlast) Öffentliche Mittel nur für Fernwärmeleitungen und EE-Anlagen, ausschließlich auf der Grundlage verbindlicher Wärmepläne Holger Krawinkel: Wir brauchen ein integriertes Wärmeversorgungsgesetz!", in EuroHeat&Power Heft S

8 Energiestrategie 2050 Ergebnis: leitungsgebundene Wärme hat 2011 einen Anteil am Wärmemarkt von knapp 60 % Aktuell: Konservative Regierung beschließt 2011 Energiestrategie 2050 Maßnahmen im Wärmesektor u.a.: Dänemark verbannt schrittweise fossile Einzelheizungen Ab 2013 Verbot von Öl- und Gasheizungen im Neubau Ab 2016 Verbot des Austausches fossiler Kesselanlagen gegen fossile Kessel Der Anteil leitungsgebundener Wärme soll von derzeit fast 60 % auf 80 % ausgebaut werden Die Strategie ist nach dem Regierungswechsel Ende 2011 im Grundsatz bestätigt worden Hier ist Platz für Organisationsinformationen 8

9 Dänisches Fw-System Hier ist Platz für Organisationsinformationen 9

10 Dänische Energiepolitik Große Solarthermie: keine Pilotprojekte sondern tägliche Praxis Ökonomischen Rahmenbedingungen: Abgaben und Steuern auf Erdgaseinsatz Erdgassteuer (unabhängig ob nur verheizt oder im KWK-Einsatz) 279,5 Ö Nm 3 37,53 Ct./Nm 3 3,26 Ct./kWh CO 2 -Steuer/Abgabe 37,0 Ö Nm 3 4,96 Ct./Nm 3 0,43 Ct./kWh NO x -Steuer/ Abgabe 4,0 Ö Nm 3 0,54 Ct./Nm 3 0,05 Ct./kWh Methan-Steuer/Abgabe 6,3 Ö Nm 3 0,84 Ct./Nm 3 0,07 Ct./kWh Summe Abgaben 3,81 Ct./kWh 10 DKK = 1,34 Annahme 1 Nm3 = 11,5 kwh Erdgassteuer in Deutschland: 0,55 Ct./kWh (Befreiung bei KWK) Kosten große Solarthermie: 4 Ct./kWh Hier ist Platz für Organisationsinformationen 10

11 Ende Exkurs Wärmepolitik in Dänemark Hier ist Platz für Organisationsinformationen 11

12 Alternative Strategien Wärmepumpen (mit sehr guter Arbeitszahl 4,5) haben ihre Berechtigung im Neubau und sanierten Bestand mit niedrigen Vorlauftemperaturen und Flächenheizung Jedes Grad höhere Vorlauftemperatur verschlechtert die Effizienz einer Wärmepumpe um rund 2 % sind im unsanierten Bestand ineffizient ihr Bedarfsschwerpunkt im Winter folgt nicht dem Angebot der erneuerbaren Energien CO 2 -Bilanz basiert deshalb auf Graustrom sind im unsanierten Bestand - eine spezifisch teure Lösung Der Einsatz von peak -Strom könnte zur Systemstabilisierung beitragen Hier ist Platz für Organisationsinformationen 12

13 Alternative Strategien Biogas / Bioerdgas verheizen: Verbrennung bei 1000 für 20 Raumwärme ist ineffizient Klimabilanz bei Verstromung und KWK signifikant besser Exergie-orientierter Verstromungsansatz des EEG muss erhalten bleiben Mini / Mikro-KWK: Große KWK hat deutlich höhere Effizienz als Mikro-KWK Verhältnis Strom- und Wärmebedarf wird sich angleichen Mikro-KWK Marktstrategie für Einzelne Wärmenetze Politische Strategie für Viele Aber auch diese Technologie wird ihren Markt finden Mikro-KWK ist eine spezifisch teure Lösung Hier ist Platz für Organisationsinformationen 13

14 Technologiefreiheit Eine Reihe von Akteuren fordern Technologiefreiheit im Wärmesektor Z.B. für das Verheizen von Biogas / Bioerdgas Die Forderung nach Technologiefreiheit ist meist eine Forderung nach Freiheit für Ineffizienz Akzeptabel bei CO 2 Orientierung Hier ist Platz für Organisationsinformationen 14

15 Wärmenetze I Wärmenetze sind hoch zukunftsflexibel weil sie offen sind für alle Effizienztechnologien und für den großvolumigen Einsatz von EE heute für die Kraft-Wärme-Kopplung mit fossilen Energien (fossile KWK als Brückentechnologie) und Industrie-Abwärme für den Einsatz von Biomasse in Heizwerken (auch ohne KWK) verbesserter Immissionsschutz durch größere Anlageneinheiten für die Verstromung von Biomasse / Biogas in KWK (Biogas nur zu verheizen ist ineffizient!) sie sind Sammler für erneuerbare Energien (Solarthermie mit Langzeitwärmespeichern, Tiefengeothermie) aber auch für die Nutzung z.b. von Abwasserwärme sie bieten in Verbindung mit Wärmespeichern - Perspektiven zur Energiespeicherung und Energiewandlung Hier ist Platz für Organisationsinformationen 15

16 Wärmenetze II Anders als Einzelfeuerungsstrategien sind Wärmenetze eine politische Strategie für Viele Angesichts der heutigen Erdgaspenetration gehen Wärmenetze immer zulasten von Erdgasnetzbetreibern und anbietern Deshalb Erdgasverteiler in Strategie einbinden Hier ist Platz für Organisationsinformationen 16

17 Schlussfolgerungen I Erdgas wird im Wärmemarkt 2050 keine Rolle mehr spielen (können) Unter Effizienzgesichtspunkten und in Hinblick auf den großvolumigen Einsatz erneuerbarer Energien ist leitungsgebundene Wärme die Alternative In den kommenden Jahrzehnten ist ein tiefgreifender Wandel im Wärmemarkt angesagt Erdgasverteilunternehmen: Infrastrukturwandel bekämpfen oder mit gestalten "stranded Investments" vermeiden Wärmemarkt aufgeben oder Unternehmen zukunftsfähig machen Infrastrukturwechsel offensiv - einleiten Alternative: Einstieg Dritter in den Wärmemarkt Hier ist Platz für Organisationsinformationen 17

18 Energiebedarfsreduzierung Energiekonzept der Bundesregierung: bis 2050 soll ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand erreicht werden (Kombination aus erreichter Einsparung und erneuerbarer Restwärmeversorgung) Halbierung des Wärmebedarfes wird bei großen Anstrengungen für realistisch gehalten (u.a. Leitstudie BMU) Rahmen für wärmetechnische Sanierungsmaßnahmen Energiepreisniveau und das Fördermittelbudget des Bundes Wirtschaftlichkeitsgebot des Energieeinspargesetzes (EnEG) - begrenzt die rechtlichen Anforderungen an den Wärmeschutz Der heutige Gebäudebestand wird bis 2050 höchstens einmal voll saniert werden Der Gebäudebestand 2050 wird zu über 80 % vom heutigen Bestand bestimmt sein Auch nach 2050 gibt es einen signifikanten Gebäudebestand mit einem Wärmeenergiebedarf von mehr als 70 kwh/m²a Hier ist Platz für Organisationsinformationen 18

19 break even point Kosten der Wärmedämmung steigen nicht linear sondern progressiv break even point : Wenn CO 2 -Minimierung kostengünstiger durch effiziente oder erneuerbare Wärme erreicht wird Aber: break even point flexibel Decarbonisierung der Restwärmeversorgung entscheidend für die Erreichung der Klimaziele Ökonomischer in Einzelfeuerungsanlagen oder über bi- und mehrvalente Systeme in Wärmenetzen? Hier ist Platz für Organisationsinformationen 19

20 Vom Objekt zum Quartier Quartiersansatz verbindet wärmetechnische Gebäudesanierung mit effizienter Wärmeversorgung Quartiersbezogene Abstimmung des Sanierungsstandards Break even point für Sanierung Potentiale der wärmetechnischen Gebäudesanierung Weitere Lebensdauer der Gebäude (Abrisspotential) Quartierssanierung erfordert Abstimmung der Akteure: Gebäudeeigentümer, potentieller Wärmenetzbetreiber Kommune als Initiator / Mediator Prozess der Quartierssanierung ist Einstieg in kommunale Wärmeplanung Zuschüsse der KfW für Planung, Konzepterstellung und Management (Sanierungsmanager) IM ergänzt Förderung des BMBau Hier ist Platz für Organisationsinformationen 20

21 Primärenergiefaktor als Hebel Die EnEV bezieht nicht nur die Wärmedämmung sondern auch die zugeführte Heizenergie von Gebäuden mit ein Die Heizenergie wird mit einem Primärenergiefaktor bewertet Einzelfeuerungsanlagen mit Heizöl, Erdgas 1,1 Nah- und Fernwärme aus fossiler KWK 0,7 Nah- und Fernwärme mit erneuerbarer Energie 0,0 0,1 Für Heizenergie schlechter 0 sind nach EnEV bauliche Kompensationsmaßnahmen vorzunehmen Wärme erspart Kompensationsmaßnahmen Wärme kann die Sanierungskosten um bis zu 30 % senken (ARGE) Wärme erfüllt zugleich EEWärmeG-Verpflichtungen PF ist Hebel für Quartierssanierung und Aufbau von Wärmenetzen er schafft win-win-effekte für alle Beteiligten: senkt die Sanierungskosten schafft schnell hohe Anschlussdichten für das Wärmenetz Hier ist Platz für Organisationsinformationen 21

22 Quartierssanierung Durch Sanierung verringerter Wärmebedarf bietet Option einer deutlichen Absenkung der Vorlauftemperatur: Voraussetzung für Einsatz Kunststoffmediumrohre (Twin-, Tripplerohre) Verringerte Kosten (Investitions- und Betriebskosten), Absenken der Wärmeverluste Quartierssanierung ist der wirtschaftlichste Einstieg für leitungsgebundene Wärme Einerseits Einsparung von EnEV-Kompensationsmaßnahmen Andererseits schnelle hohe Anschlussdichte Unter Verwendung von großen Wärmespeichern kann auch bei Einsatz fossiler KWK heute ein PF von nahe 0 erreicht werden Hier ist Platz für Organisationsinformationen 22

23 Wärmeplanung Quartierssanierung Vorstufe zur kommunalen Wärmeplanung Wärmeplanung verknüpft den Prozess wärmetechnische Gebäudesanierung und großvolumige effiziente / erneuerbare Restwärmeversorgung mit dem strukturierenden Akteur Kommune Wärmeplanung erfordert valide Datengrundlage Lokale Wärmebedarfe, Prognosen der Wärmebedarfsentwicklung Lokale Wärmequellen Wärmedichten (großvolumiger Einsatz erneuerbarer Energien) Einbindung alle Akteure Örtlich abgestimmte Handlungsstrategien / Maßnahmenkataloge Ziel: kosteneffizienteste Form der klimaneutralen Wärmebedarfsdeckung!!! Hier ist Platz für Organisationsinformationen 23

24 Rechtliche Umsetzung Seit über 30 Jahren Erfahrungen in Dänemark Ergebnis: Heute etwa 60 % leitungsgebundene Wärme EU Erneuerbare Energien Richtlinie MS sollen Kommunen ermutigen, Wärmepläne aufzustellen EU - Energieeffizienz-Richtlinie MS sollen kommunale KWK-Potentiale erheben dafür Wärme- und Kälteplanung EE-Wärme-G Erfahrungsbericht der Bundesregierung ( ) Verweist auf Wärmeplanung DK und EU-RL Landes-EEWärmeG (Beispiel Thüringer Entwurf) anders als BaWü-Gesetz planungsorientiert Klimaschutzgesetz evtl. Rechtsgrundlage für eine Landesregelung Hier ist Platz für Organisationsinformationen 24

25 Maßnahmen der Landesregierung Wärmenetzkarte des IM (Wärmenetze und ihre PF in SH) Kooperation mit den kommunalen Landesverbänden Gemeinsamer Arbeitskreis MELUR / Gasnetzbetreiber zum Wärmenetzausbau / Gasnetzrückbau Modellvorhaben kommunale Wärmeplanung Kommune als Mediator der kommunalen Akteure Quartiersansatz / Förderung Quartiersmanagern Förderung von Stadt-Land-Kooperationen zur Mobilisierung erneuerbarer Energien im Wärmesektor Mittelfristig: Klimaschutz und Energieeffizienz werden als Ziel der Landesplanung festgeschrieben Initiative auf Bundesebene für bessere Rahmenbedingungen für Wärmenetzausbau / für kommunale Wärmeplanung Klimaschutzgesetz Erarbeitung ab 2014 Hier ist Platz für Organisationsinformationen 25

26 Fazit - Wärmesektor Erdgas wird im Wärmemarkt 2050 keine Rolle mehr spielen (können) Tiefgreifender Infrastrukturwandel im Wärmesektor erforderlich Wärmnetze sind zukunftsflexibel und Voraussetzung für hohe CO 2 - Effizienz und großvolumigen Einsatz erneuerbarer Energien Quartierssanierung als Einstieg in Kommunale Wärmeplanung Rolle der Kommune: Initiator und vor allem Mediator Eine verbindliche Kommunale Wärmeplanung strukturiert und forciert den Prozess der Energiewende im Wärmesektor vor Ort Es liegt im unternehmerischen Interesse der Gasnetzbetreiber, dem Strukturwandel offensiv mit zu gestalten Quartierssanierung größte ökonomische Chance der Erdgasunternehmen für zukunftsorientierten Infrastrukturwechsel Die kommunale Wärmeplanung kommt Hier ist Platz für Organisationsinformationen 26

27 Energiewende im Wärmesektor Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ralf Radloff und ländliche Räume Hier ist Platz für Organisationsinformationen 27

28 Add on: Wärmespeicher Tages-Wärmespeicher dienen der zeitlichen Entkoppelung von Wärmenachfrage und KWK-Stromproduktion Ermöglichen eine flexiblere Betriebsweise von KWK-Anlagen o Voraussetzung signifikante Preisspreizung am Strommarkt o Bei hohem Strompreis wird Wärmespeicher gefüllt o Bei niedrigem Strompreis Stopp oder Reduzierung KWK- Anlage, Wärmenachfrage durch Speicher Reduzieren Einsatz von Spitzenlastkesseln (ohne KWK) Verbessern damit die Umweltbilanz bzw. den Primärenergiefaktor Hier ist Platz für Organisationsinformationen 28

29 Systemintegration - aktuell Bezogen auf die fluktuierende Einspeisung erneuerbarer Energien in die Stromnetze gibt es rund 20 Flexibilitätsoptionen Netzbezogene Erzeugungsbezogene Nachfrageseitig bezogene Speicher (Stromspeicher / Wärmespeicher) Mit elektrischer Zusatzheizung dienen Wärmespeicher der Systemintegration von Strom- und Wärmesektor Bei sehr niedrigem Strompreis Umwandlung elektrischer Energie (Exergie) in thermische Energie (Anergie) - heute: Graustrom Einlagerung im Wärmespeicher Voraussetzung: extreme Preisspreizungen und Abgabenbefreiung In der Praxis heute nur per (negativer) Regelenergie Hier ist Platz für Organisationsinformationen 29

30 Perspektive: Power to Heat Soweit regional EE-Stromüberschüsse auftreten o die überhaupt nutzbar gemacht werden können, o nicht stromspezifisch genutzt werden können und o die nachweislich EE-Strom sind, kann EE-Peak-Stroms in bi- (oder mehr-)valenten Heizsystemen zur Systemstabilisierung von Strom- und Wärmsektor beitragen Voraussetzung: Wärmenetze mit elektrisch heizbaren Wärmespeichern versehen Wärmespeicher bei Stromüberschuss elektrisch beheizen Bestehende Stromerzeugung zugunsten EE-Strom zurückfahren Unabdingbar: extreme Preisspreizungen für Überschussstrom, ein Marktdesign, dass es heute in D in der Breite so noch nicht gibt Integration größerer Wärmespeicher in Wärmenetze ist bedeutend ökonomischer als dezentrale Lösungen dto. mehrvalente Systeme Hier ist Platz für Organisationsinformationen 30

31 Fernwärme Gram Hier ist Platz für Organisationsinformationen 31

32 Fernwärme Gram 1. Ausbaustufe: m 2 Solarkollektoren 2. Ausbaustufe: m Danach wird 56 % des Wärmebedarfes solar bereitgestellt Wärmekosten werden in Gram um rund 20 % sinken können Aufteilung der Gesamtkosten von 100 Mio. DKK auf die Gewerke Solarmodule m DKK 6,43 Mio. * Erdbeckenwärmespeicher, m DKK 2,55 Mio. PV-Anlage DKK 0,67 Mio. Elektrische Wärmepumpe DKK 0,40 Mio. 10 MW-Elektroden Kessel DKK 0,80 Mio. Planung, Grunderwerb, Gebäude, Risikoaufschlag DKK 2,55 Mio. Summe DKK 13,4 Mio. Hier ist Platz für Organisationsinformationen 32