Sektorübergreifende Energiewende Robuste Strategien, kritische Weichenstellungen 2030 Schwerpunkt Wärmesektor

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1 Fraunhofer IWES Energiesystemtechnik Norman Gerhardt, Fabian Sandau Berliner Energietrage 216 Wie verschmelzen Strom- und Wärmesektor? Berlin, 13. April 216 Sektorübergreifende Energiewende Robuste Strategien, kritische Weichenstellungen 23 Schwerpunkt Wärmesektor Projekt-Zwischenergebnisse Szenarienvergleich Fraunhofer IWES

2 Fragestellungen Hohe politische Relevanz der 23er e (Europa Deutschland) Zielszenarien - langfristige e 25 einerseits Unteres -8% THG -95% THG Identifikation von Schlüsseltechnologien Entwicklung von heute bis 23, die es ermöglicht, im Jahr 25 sowohl ein -8%- als auch ein -95%-Ziel zu erreichen Mindestniveaus zum Einsatz von Schlüsseltechnologien und Strategien zur Vermeidung von Lock-In-Effekten Trendszenarien unter aktuellen Maßnahmen anderseits Defizite des gegenwärtigen regulatorischen/energiepolitischen Rahmens

3 Zielszenarien Szenarienvergleich Sektorenkopplung Ausgewählte Studien mit Fokus Gesamtsystem (und Wärmepumpen) oberes unteres Trendszenarien Heute BMUB-Klimaschutzszenario (2.Runde) - KSz-95% Interaktion EE-Strom-Wärme-Verkehr (Erweiterung) - ISWV-95% BMUB-Klimaschutzszenario (2.Runde) - KSz-8% Fh-ISE Was kostet die Energiewende - ISE-85% Interaktion EE-Strom-Wärme-Verkehr (Basis) - ISWV-83% BMUB-Klimaschutzszenario (2.Runde) - KSz-AMS BMWi-Energiereferenzprognose - UBA-Projektionsbericht UBA-PB BWP-Branchenprognose BWP-BP Fokus hier: Dekarbonisierung des Wärmesektors, Sektorenkopplung Strom-Wärme und Rückkopplung auf Stromsektor

4 Emissionen [Mio. t CO 2-Äqui. ] Wie prioritär ist die Dekarbonisierung des Gebäudewärmebereichs aus Gesamtsystemsicht? Historisch Trend Unteres Trend Unteres KSz 8 KSz 8 CCS Internationaler Verkehr 8 6 LULUCF Nichtenergetische Emissionen Verkehr (National) 4 Industrie 2 Wärme (Gebäude + GHD) Strom THG-Ziel 23 nach Kyoto-Bilanzierung -2 THG-Ziel 25 nach Kyoto-Bilanzierung Ziele des Energiekonzeptes 23er Ziel -55% THG (Kyoto) im Gesamtsystem (gegenüber 199) 25er Ziel -8% fossile Brennstoffe im Gebäudewärmebereich (gegenüber 28) Mit CCS und LULUCF (Landnutzungsänderungen) mehr Freiheitsgrade im Wärmebereich Grundsätzlich müssen Gebäude / Strom stärker dekarbonisiert werden als Verkehr / Industrie

5 Endenergie Wärmebedarf [TWh/a] Beheizte Wohnfläche/Nutzfläche 25 [Mio.m²] Wohngebäude Nicht-Wohngebäude Schlüsseltechnologien - Gebäudesanierung Trend Unteres Trend Unteres bereinigt KSz 8 KSz 8 Summe Bestand Neubau Bestand Neubau Beispielhafte Werte aus ISWV Gap-Analyse große Hemmnisse in Trendszenarien; Zielszenarien weisen Bandbreiten von -4% bis -66% gegenüber 28 auf. Geringer Anteil Neubau (Wirkung EnEV Primärenergieeinsparung) im Vergleich zu Bestandsgebäuden

6 Schlüsseltechnologien - Wärmepumpen Installierte Wärmepumpen [Mio.] 8 Ziel- 6 Wärmepumpen- Szenarien 4 Lücke 2 Trend- Szenarien Historisch - ISWV-95 Unteres - ISWV-83 - KSz-95 Unteres - ISE-85 Unteres - KSz-8 Trend - Trend - KSz-AMS Trend - UBA-PB Trend - BWP-BP WP sind einheitliche Schlüsseltechnologie in allen Szenarien Gap-Analyse Unterschiedliche Analysen hinsichtlich der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen heute (Trend) und langfristigem Marktanteil

7 Anteil WP an der Endenergie [%] Bestand Wärmepumpen [Mio.] Schlüsseltechnologien - Wärmepumpen Trend Unteres Trend Unteres 2 BWP BP KSz 8 BWP BP KSz 8 15 Summe 1 5 1% 8% 6% Sole-Wasser Luft-Wasser 4% 2% % Unterschiedliche Einschätzung zur Rolle von Luft-Wärmepumpen (Wirtschaftlichkeit vs. Effizienz)

8 Anteil WP an der Endenergie des GT [%] Bestand Wärmepumpen [Mio.] Schlüsseltechnologien - Wärmepumpen Trend Unteres Trend Unteres 2 BWP BP KSz 8 BWP BP KSz 8 15 Summe 1 5 1% 8% 6% Neubau Bestand 4% 2% % In Neubauten ist mit einer Steigerung der Marktanteile zu rechnen, nicht aber im Gebäudebestand

9 Alterstruktur Öl- und Gaskessel in 215 [Mio.] Wie lange kann man warten? 1,11 Hohe Restriktionen durch Altersstruktur 5,55 9,59 <= 2 Jahre Jahre 3-26 Jahre > 3 Jahre Viele Kessel > 3 / 25 Jahre 1,1 >25 Jahre 2% % <= 25 Jahre Heute Pflicht zum Kesselaustausch bei 3 Jahren (laut 1 EnEV) dies würde schon ab 22 ein radikalen Umbruch des Wärmeerzeugerabsatzmarktes bedeuten 42% % 12% 44% 19% 8% 47% 19% 7% % Öl-Brennwert Öl-Niedertemp. Öl-Konstanttemp. Gas-Brennwert Gas-Niedertemp. Gas-Konstanttemp. Bei unterstellter Verkürzung auf 25 Jahre (ISWV) dürften, um ein -95%-Ziel nicht auszuschließen, ab 225 keine Gas- und Öl- Kessel mehr verkauft werden

10 Bestand Neubau Wie lange kann man warten? Konsequenzen der Trägheit des Gebäudebereiches für den Absatzmarkt von Wärmepumpen am Beispiel ISWV-83% Absatz in Tsd Struktur in Mio

11 Installierte Wärmepumpen [Mio.] Mindestniveau ohne Lock-In-Effekte - Wärmepumpen Welche Bestandsentwicklung ist bis 23 notwendig, um -95%-Szenarien nicht auszuschließen? Historisch - ISWV-95 Unteres - ISWV-83 - KSz-95 Unteres - KSz-8 Um langfristig hohe Klimaschutzziele (-95% THG aus Sicht des Gesamtsystems) nicht auszuschließen, müssen auch 23 bereits ambitionierte Ziele gesetzt werden; andernfalls droht eine Zielverfehlung

12 Stromverbrauch durch Wärmeanwendungen [TWh] Schlüsseltechnologien Stromverbrauch für Wärme Trend Unteres Trend Unteres KSz 8 Höhere Abweichungen in den Bereichen neuer Wärmeanwendungen KSz 8 PtH - netzgebunden WP - netzgebunden PtH - dezentral WP - dezentral Ausbau Wärmnetze von heute 9% auf 11% bis 23% (teilweise auch schon im Trend) PtH (Elektrodenkessel) sind in Zielszenarien Schlüsseltechnologie, im Trend aber aufgrund von Hemmnissen des regulatorischen Rahmens nicht vorhanden Großwärmepumpen sind als Schlüsseltechnologie in Zielszenarien uneinheitlich in der Bedeutung Pfadentscheidung Temperaturabsenkung?

13 Stromverbrauch durch Wärmeanwendungen [TWh] Schlüsseltechnologien Stromverbrauch für Wärme Trend Unteres Trend Unteres Industrieprozesswärme KSz 8 Industrie-Großwärmepumpen sind als Schlüsseltechnologie in Zielszenarien uneinheitlich, für die 95%-Szenarien aber wesentlich Bedeutung neuer elektrischer Verfahren zum Ersatz fossiler Prozesswärme werden sehr uneinheitlich bewertet Rahmenbedingungen, dass der Markt ja nach lokalen Gegebenheiten die kosten- und energieeffizienteste Lösung umsetzen kann KSz 8 direktelek. Prozesswärme PtH - Industrie WP - Industrie PtH - netzgebunden WP - netzgebunden PtH - dezentral WP - dezentral

14 Diskussion weiterer Schlüsseltechnologien Solarthermie Große Bandbreite von 11 bis 81 TWh (auch zwischen den Zielszenarien) Teils nur Dachanlagen, teils nur Wärmenetze, teils Dachanlagen + Wärmenetze, teils Dachanlagen + Wärmenetze + Industrie In Trendszenarien nur Dachanlagen Tiefengeothermie Heute bereits in Kombination mit EEG (München) In einigen Szenarien zur Dekarbonisierung der Fernwärme zumindest zu geringen Anteilen berücksichtigt Biomasse Holzkessel (dezentral, Wärmenetze, Industrie) fast immer berücksichtigt Industrieeinsatz von Biomasse-CCS, THG-Senke des Waldes (LULUCF) Anbaubiomasse (NaWaRo) - Bandbereite von Fokus Gas (universal einsetzbar) bis Fokus Kraftstoffe (Verkehr)

15 Schlussfolgerungen Rolle von Strom-Wärme-Anwendungen ist essentiell, um e zu erreichen Hohe Restriktionen des Wärmemarktes aufgrund von Infrastruktur und Altersstruktur Wärmepumpenlücke in 23: Trend liegt bei 2-4 Mio. WP. Um flexibel genug für -8 bis -95% zu bleiben, wären aber 4 bis 8 Mio. nötig. Der momentane Absatzmarkt von ~6. WP/a reicht nicht aus. Wärmenetze Ermöglichen flexiblere Anpassungen für spätere Dekarbonisierung, aber beschränkter Anteil am Wärmemarkt Mögliche Lock-In-Effekte, wenn keine Temperaturabsenkung und damit keine Einbindung von Großwärmepumpen möglich Teilweise starke Erhöhung des Stromverbrauchs und damit des EE- Ausbaus 23-Ziele sollten ambitioniertere -95%-Ziele nicht ausschließen Entscheidungen dafür werden schon heute getroffen

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