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Erneuerbare Gase - ein Systemupdate der Energiewende

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2.000 €/kW 400% 1.800

2.000 €/kW 400% 1.800 1.600 1.400 1.200 270% 289% 339% 354% 350% 300% 250% 1.000 200% 800 600 400 200 0 181% 171% 90% 98% 85% 89% 120 108 160 144 872 736 1.852 1.704 2017 2050 2017 2050 2017 2050 2017 2050 Gas BW Öl BW Luft Wasser Strom WP Sole Wasser Strom WP 150% 100% 50% 0% Investitionskosten Wärmeeffizienz [Hu] Abbildung 27: Unterstellte Investitionskosten und Wärmeeffizienzen im GHD-Segment 53 Szenarioergebnisse 5.1.3.1 Szenario Maximale Elektrifizierung In Abbildung 28 ist der resultierende Endenergieverbrauch im Szenario Maximale Elektrifizierung dargestellt. Der gesamte Endenergiebedarf sinkt im Vergleich zu 2017 um 24% auf 1.002 TWh. Dabei ist zu beachten, dass in der Darstellung des Wärmesektors sämtliche Angaben bezogen auf den Heizwert erfolgen, vgl. Abbildung 12 und Erläuterungen. Entsprechend der Zielvorgaben werden sämtliche, vormals fossile Technologien vollständig durch strombasierte Systeme substituiert und der CO2-Ausstoß des Wärmemarktes im Jahre 2050 auf null gesenkt. Lediglich der Beitrag von Fernwärme- und Biomasse zum Endenergieverbrauch entwickelt sich aufgrund modellexogener Vorgaben nahezu gleich. Im Jahr 2050 kommen somit gasbasierte Systeme im Wärmemarkt nicht mehr zum Einsatz. Der im Jahr 2040 vorhandene geringfügige Anteil an Erneuerbarem Gas (Biogas, vgl. Abschnitt 6.2.4 und Erläuterungen) wird daher bis ins Jahr 2050 nicht mehr dem Wärmemarkt zugeordnet. Der Gesamtstrombedarf im Wärmemarkt steigt stattdessen bis zum Jahr 2050 auf rd. 440 TWh 54 an, wovon rd. 45% auf Direktheizer bzw. Elektroheizstäbe im Industriesegment entfallen. Dies ist vor dem Hintergrund zu sehen, dass der Anteil an Wärmepumpen im Industriesegment zahlreichen prozesstechnischen Einschränkungen unterliegt. Es werden daher auch Prozesse mit Temperaturniveaus elektrifiziert, die über den derzeitigen technischen Möglichkeiten von industriellen Strom-Wärmepumpen liegen. Weitere 36% des Strombedarfes entfallen auf Wärmepumpen im Haushaltssegment, das auf einen Elektrifizierungsgrad von nahezu 72% kommt. Der verbleibende Anteil verteilt sich ungefähr gleichmäßig auf den Einsatz von Strom-Wärmepumpen in den Segmenten GHD und Industrie. Die gesamte durch Strom-Wärmepumpen genutzte Umweltwärme beträgt 337 TWh. 55 Dieser Menge steht 53 BMUB, 2016, Klimaneutraler Gebäudebestand 2050; DLR/Fraunhofer IWES/IfnE, 2010, Leitstudie 2010; Teilweise auch BDEW, 2013, Heizkostenvergleich Altbau; BDEW, 2017, Heizkostenvergleich Altbau 54 Für Strom entspricht der Heizwert dem Brennwert. 55 Gemäß der Vorgehensweise der AG Energiebilanzen wird für Umweltwärme nicht zwischen Heizwert und Brennwert unterschieden. INES Initiative Erdgasspeicher e.V. / BWE Bundesverband Windenergie e.V. Erneuerbare Gase - ein Systemupdate der Energiewende 12. Dezember 2017 Seite 50

ein Stromeinsatz in Wärmepumpen von 219 TWh gegenüber, was eine mittlere Jahresarbeitszahl von 254% ergibt. Dieser vergleichsweise geringe Wert resultiert daraus, dass zur nahezu vollständigen Elektrifizierung des Wärmemarktes im Haushalts- und GHD-Segment ebenfalls Strom-Wärmepumpen in Gebäuden installiert werden müssen, die eine geringere Energieeffizienz aufweisen. Hier verschlechtert sich die Effizienz von Wärmepumpen, siehe auch Abbildung 24und Erläuterungen. Im rechten Teil der Abbildung ist weiterhin die im linken Teil als „Rest“ bezeichnete Menge differenziert dargestellt. Entsprechend den modellendogenen Berechnungen ist die Kohle bis Mitte 2030 aus dem Wärmemarkt komplett verschwunden und der Anteil an Fernwärme entwickelt sich nahezu konstant. Ölbasierte Systeme könnten zwar im Rahmen einer Vollkostenbetrachtung theoretisch noch einen Marktanteil behaupten, aufgrund des vorgegebenen Ziels der Treibhausgasneutralität verschwindet der Öl-Anteil aber vollständig aus dem Markt. In grün sind schließlich sonstige Umweltwärme (z.B. Solarthermie) und Biomasse (in erster Linie Holz/Pellets) dargestellt, deren Beitrag sich nahezu konstant entwickelt. 1.500 TWh/a 800 TWh/a 1.200 900 1.318 1.287 72 59 601 548 1.238 40 454 1.189 115 85 33 358 1.107 272 189 1.002 337 600 400 140 112 137 111 128 600 9 19 33 46 134 219 123 101 110 123 300 0 245 220 18 226 611 617 621 552 249 0 2017 2020 2025 2030 2040 2050 200 0 64 108 132 135 225 199 27 152 99 99 91 13 0 2017 2020 2025 2030 2040 2050 Zusammensetzung Rest Gas EE-Gase Rest Strom WP-Strom Umweltwärme WP-Strom Öl Kohle Fernwärme Erneuerbare/sonstige Umweltwärme Abbildung 28: Entwicklung Endenergiebedarf Szenario Maximale Elektrifizierung 56 5.1.3.2 Szenario Optimiertes System Abbildung 29 enthält die Ergebnisse für das Szenario Optimiertes System. Der gesamte Endenergiebedarf sinkt im Vergleich zu 2017 um 23% auf 1.018 TWh. Der Unterschied von 16 TWh im Vergleich zum Szenario Maximale Elektrifizierung ergibt sich aus zusätzlichen Wirkungsgradverlusten sowie der auf den Heizwert bezogenen Darstellung. Im Gegensatz zum Szenario Maximale Elektrifizierung werden gasbasierte Systeme als Technologieoption beibehalten und kostenoptimiert zum Einsatz gebracht. Da diese Systeme hohe Wärmeeffizienzen aufweisen, sind die Differenzen im gesamten Endenergiebedarf entsprechend gering 57 . Gasbasierte Systeme kommen in erster Linie dort zum Einsatz, wo aufgrund eines zu hohen Temperaturniveaus in industriellen Prozessen der Einsatz von Strom-Wärmepumpen 56 Alle Angaben in Hu. 57 Wärmeeffizienzen von Elektroheizern werden als 100% angenommen. Wärmeeffizienzen von Strom-Wärmepumpen werden bei Berücksichtigung des eingesetzten Stroms und der eingesetzten Umweltwärme ebenfalls als 100% angenommen. Zur Entwicklung der Wärmeeffizienzen gasbasierter Systeme, siehe Abbildung 24, Abbildung 25, Abbildung 26 und Abbildung 27. INES Initiative Erdgasspeicher e.V. / BWE Bundesverband Windenergie e.V. Erneuerbare Gase - ein Systemupdate der Energiewende 12. Dezember 2017 Seite 51

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