Wärmewende 2030 Schlüsseltechnologien zur Erreichung der mittel-und langfristigen Klimaschutzziele im Gebäudesektor

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1 Fraunhofer IWES Energiesystemtechnik Norman Gerhardt Berlin, 15. Februar 2017 Wärmewende 2030 Schlüsseltechnologien zur Erreichung der mittel-und langfristigen Klimaschutzziele im Gebäudesektor

2 Inhalt Klimaziele Robuste Pfade, vermeiden von Lock-In-Effekten ambitionierte 2050er-Ziele nicht ausschließen (Obergrenze) 2030er-Ziele sicher erreichen = Defizite bei einzelnen Maßnahmen kompensieren (Untergrenze) 3 Säulen Effizienz Wärmenetze Wärmepumpen Bedeutung von Flexibilität

3 Klimaziele 2030 und 2050 Wie können wir ein 2030er-Klimaziel erreichen und dabei ein ambitioniertes 2050er-Klimaziel (-95% THG) nicht ausschließen? Schlüsseltechnologien Gebäudewärme in Rückkopplung mit Gesamtsystem Verbrauch EE-Strom + WP KWK EE-Wärme

4 Kapitel 5 Kapitel 4 Methodik der Studie 2 methodische Ansätze Schlüsseltechnologien 2030 von oben und unten

5 3 Säulen, um Klimaziele in der Gebäudewärme zu erreichen Beispiel: Endenergie -40 bis -60% nach BMWi-Energieeffizienzstrategie Gebäude Restriktionen objektnahe Erneuerbare bei Wärmepumpen, Biomasse, Solar Restriktionen Ausbau Wärmenetze + Geothermie, Freiflächensolar, WP, Rest fossile?

6 1. Säule Energieeffizienz! Szenarienvergleich 2030/2050 Gap-Analyse große Hemmnisse in Trendszenarien; Zielszenarien weisen Bandbreiten von -40% bis -66% gegenüber 2008 auf Geringer Anteil Neubau (Wirkung EnEV Primärenergieeinsparung) im Vergleich zu Bestandsgebäuden Die Trendentwicklung bei Gebäudewärmeeffizienz ist unzureichend TWh/Jahr Trend Klimaziel * Trend Klimaziel * % -95% -80% -95%

7 2. Säule Wärmenetze! Szenarienvergleich 2030/2050 Ausbau Wärmnetze von heute 10% auf 20% bis 23% EE-Wärme in Netzen Rolle KWK, Elektrodenkessel vs. Groß-WP, Solar, Geotherm. Temperaturabsenkung Anteil Wärmenetze [%] 30% 20% Trend Klimaziel * Trend Klimaziel * -80% -95% -80% -95% 15,0% 15,4% 15,8% 20,7% 23,0% 20,5% Die Trendentwicklung bei Wärmenetzen ist unzureichend 10% 0% 9,6% 9,8% 10,1% 12,8% 9,2% 13,0% 11,1% 14,0%

8 Wärmeverbrauch HH + GHD in TWh/a Defizitszenarien Effizienz? Bedeutung Wärmenetze? Sensitivitätsrechnungen für 2030 Beispiel: Weniger Gebäudedämmung um gleiches Klimaziel zu erreichen Kompensation notwendig Mehr EE-Erzeugung und Gas-Kraftwerksleistung Mehr Wärmenetze 500 dezentrale Anlagen Grundsätzlich: ambitioniertes Nicht-ETS-Ziel Kompensation durch Fernwärme wenn weniger Dämmung oder Oberleitungs-Lkw nicht eingeführt neue Gas-KWK KWK mit Solarthermie Biomasse-KWK Effizienz ist wichtig und wirkt sich in 2030 schon aus! Wärmenetze sind wichtig, auch zur Kompensation um 2030er-Ziele sicher zu erreichen Basis KK Dämm- Müll-KWK KWK-Bestand

9 3. Säule Wärmepumpen! Szenarienvergleich 2030/2050 Wärmepumpen sind einheitliche Schlüsseltechnologie in allen Szenarien Wärmepumpenabsatz pro Jahr steigt in den Trendszenarien zwar um rund 60 Prozent gegenüber dem heutigen Stand (Neubau) er müsste sich aber für die Erreichung der Zielszenarien im Mittel mehr als verfünffachen (Fokus Bestandsgebäude) Wärmepumpenlücke von ca. 4 Mio. in 2030

10 Robuste Pfade um ein ambitioniertes 2050er-Ziel nicht auszuschließen Beispiel aus der Studie ISWV hohe Restriktionen durch Altersstruktur da viele Heizkessel älter als 25/30-Jahre sind Installierte Wärme- 20 pumpen [Mio.] Nur ein hohes Wärmepumpen- Niveau 2030 hält die Option offen, auch 2050 ein hohes Niveau erreichen zu können. Historisch Klimaziel -95% - ISWV- 95 Klimaziel -80% - ISWV- 83 Im Szenarienvergleich 2030 mindestens 6 Mio. (Obergrenze)

11 Robuste Pfade um ein 2030er-Ziel sicher zu erreichen, bei Defiziten in einzelnen Maßnahmen Die Dekarbonisierung mithilfe von Wärmepumpen kann helfen, Defizite bei Gebäudedämmung und Elektromobilität bis 2030 zu kompensieren Anzahl Wärmepumpen [Mio.] ,9 3,6 4,3 5,0 2, Basis KK Basis KK+Gas Dämm- Emob- Flex- Bestand Neubau Mindestens 5. Mio. Wärmepumpen sind in 2030 notwendig (Untergrenze) Hohe Bedeutung Bestandsgebäude

12 Klimagerechter Gebäudewärmemix Der klimagerechte Gebäudewärmemix im Jahr 2030 besteht aus rund 40 Prozent Gas, 25 Prozent Wärmepumpen und 20 Prozent Wärmenetzen. Kaum noch Öl Um 95%-Ziel nicht ausschließlichen weitere Anstrengungen Untergrenze Obergrenze

13 Rückwirkungen auf Stromerzeugung und EE-Ausbau Erneuerbare-Energien-Anteil am Bruttostromverbrauch [%] 80% 60% 40% 20% Für 2030 brauchen wir ein Erneuerbaren-Ziel von mindestens 60% am Bruttostromverbrauch. 32% 45% 40% 60% 55% 0% kostenoptimaler Erneuerbare-Energien- Anteil zur Klimazielerreichung 2030 * Ziele der Bundesregierung gemäß EEG 2017 EE-Anteil am Bruttostrom-verbrauch E r z e u g u n g V e r b r a u c h Für 2030 brauchen wir ein Erneuerbaren-Ziel von mindestens 60 Prozent am Bruttostromverbrauch

14 Bedeutung bivalenter Systeme 2030 Flexibilität und Effizienz 2030 durch hohe Anteile fee hoher Flexibilitätsbedarf auch bei Abbau aller sonstigen Hemmnisse 350 Hybride bzw. bivalente Systeme ermöglichen Flexibilität und ein effizientes Gesamtsystem Industrie-KWK + Elektrodenkessel Fernwärme-KWK + Elektrodenkessel/Groß-WP hybride/bivalente Wärmepumpen Unflexible Wärmepumpen können nicht mehr gut ins System integriert werden Wärmespeicher Variable Stromtarife Flexibilität ist eine entscheidende Voraussetzung Wärmeverbrauch in 300 TWh/ Jahr KWK Wärme- Basis pumpen Sonstige KK Systeme Müll Biomasse (mit/ohne KWK) Ölkessel - Bestand Gaskessel - Bestand Gaskessel - Zubau Erdwärmepumpe monovalente Luft- Wärmepumpe bivalente Luft- Wärmepumpe Fernwärme-KWK mit Solarthermie KWK-Bestand

15 Kommt es durch WP zu einer Erhöhung der Strom-Spitzenlast? Beispiel 2030 (Rückkopplung Gesamtsystem, außentemperaturabhängige COP, ein Wetterjahr) Szenario Dämm(-) ineffizientere Wärmepumpen die mehr Wärme bereitstellen Szenario E-Mob(-) mehr Wärmepumpen Szenario Flex(-) weniger aber unflexible WP Im Modell werden Erd- und Hybrid-WP und wenig monovalente Luft-WP ausgeprägt Forschungsbedarf Kosten für zusätzliche Gasturbinen sind gering; durch Rückgang von Nachtspeicher-Heizungen kaum Anstieg der Höchstlast

16 Vergleich Wärmepumpe vs. grünes Gas? Energieeffizienz Erhöhung der Spitzenlast-Strom Treibhausgasemissionen Gebäudeeffizienzanforderung heute Gebäudeeffizienzanforderung später Sonstiges WP Zusätzlicher EE-Stromausbau notwendig Hoch, aber hohe Anlagenkosten Möglich - aber Kosten gering und technische Maßnahmen möglich In unsanierten Gebäude problematisch Gas grünes Gas Begrenztes Biomassepotenzial Wie hoch ist das PtG-Angebot? Gering Akzeptanz/Ressourcen für EE-Ausbau? / Kosten? Keine Voraussetzung! Unproblematisch Konkurrenz zu anderen Sektoren um PtG?

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Norman Gerhardt Leiter Energiewirtschaft und Systemanalyse Tel.: Fraunhofer IWES Königstor Kassel