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Sektorkopplung durch Energiewende

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Anforderungen an den Ausbau erneuerbarer Energien zum Erreichen der Pariser Klimaschutzziele unter Berücksichtigung der Sektorkopplung. Veröffentlicht: 20.06.2016 Volker Quaschning, Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin.

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12 3 Energiewende im Wärmesektor Die Anteile von Strom und Fernwärme sind in der Summe noch etwas geringer. Rund 30 % des Stroms werden dabei zusätzlich durch erneuerbare Energien gedeckt. Unter den erneuerbaren Energien, die direkt zur Raumwärme und Warmwassererzeugung genutzt werden, dominiert mit 11 % Anteil am Endenergieverbrauch die Biomasse. Der Anteil der Solarthermie und von Wärmepumpen ist mit rund 1 % vergleichsweise unbedeutend (Bild 5). Die Tiefengeothermie wird zwar auch genutzt, ist aber statistisch gesehen irrelevant. Kohle 2% 5% Strom Erdgas 49% 773 TWh 8% Fernwärme 11% Biomasse 1% 1% Solarthermie 23% Wärmepumpen Erdöl Bild 5 Anteil verschiedener Energieträger an der Deckung des Endenergieverbrauchs in den Sektoren Raumwärme und Warmwasser im Jahr 2014 Soll die Wärmeversorgung vollständig dekarbonisiert werden, dürfen dazu künftig nur noch folgende Wärmeversorger bzw. Quellen genutzt werden: ● ● ● ● ● Biomasse Solarthermie Tiefengeothermie Elektrische Wärmepumpen betrieben mit Strom aus erneuerbaren Kraftwerken Gaswärmepumpen betrieben durch Gas, das über Power-to-Gas-Anlagen auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom gewonnen wurde Bild 6 zeigt die Bausteine einer künftigen regenerativen Wärmeversorgung. Heute gilt Erdgas noch als umweltverträglicher Energieträger. Im Vergleich zu Erdöl schneidet Erdgas aus Umwelt- und Klimagesichtspunkten zwar besser ab, doch auch Erdgas ist ein fossiler Energieträger, der bei der Verbrennung nicht unerhebliche Treibhausgasemissionen verursacht. Wenn künftig Gas klimaneutral genutzt werden soll, muss

3 Energiewende im Wärmesektor 13 dazu in sogenannten Power-to-Gas-Anlagen (P2G) erst einmal Wasserstoff und Methan durch den Einsatz von Strom aus regenerativen Kraftwerken erzeugt werden (Bild 7). Biomasse EE-Gas EE-Strom Brennstoffzelle Wärmepumpe kleine KWK Abwärme Dabei muss mit Verlusten in der Größenordnung von 35 % gerechnet werden. Diese Verluste entstehen in Form von Abwärme, die zum Teil genutzt werden kann, um beispielsweise die fossile Fernwärme zu ersetzen. Da die Power-to-Gas-Anlagen allerdings je nach Verfügbarkeit von Strom aus Photovoltaik- oder Windkraftanlagen nicht permanent laufen können, muss dann die Wärmeversorgung durch thermische Speicher abgesichert werden. Auf einem ähnlichen Weg lassen sich auch flüssige Treibstoffe gewinnen. In dem Fall spricht man von Power-to-Liquid-Anlagen (P2L-Anlagen). Diese werden vor allem bei der Dekarbonisierung des Verkehrsbereichs eine wichtige Rolle spielen. Prinzipiell ist auch denkbar, Gas-Brennwertkessel oder KWK-Anlagen auf Basis von Gas aus P2G-Anlagen zu betreiben. Da dabei aber erhebliche Mengen an regenerativem Strom erforderlich sind, scheiden diese Wärmeerzeuger aufgrund unzureichender Effizienz künftig aus, wie im Folgenden noch erläutert wird. Die Ausbaupotenziale für die Deckung der Wärme durch erneuerbare Energien aus Biomasse, Solarthermie sowie Tiefengeothermie sind in Deutschland begrenzt. Die Nutzung von Biomasserohstoffen ist im dicht besiedelten Deutschland nur noch gering- Solarthermie Wärmeverbraucher Tiefengeothermie Wärmepumpe Bild 6 Bausteine einer nachhaltigen Wärmeversorgung

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