Strom, Wärme, Verkehr gemeinsam betrachten

Nicht nur der Strom­sek­tor, son­dern auch al­le an­de­ren Sek­to­ren müs­sen nach und nach mit Er­neu­er­ba­ren Ener­gien ver­sorgt wer­den. Die Kopp­lung der Sek­to­ren schafft Sy­ner­gien, die ei­ne De­kar­bo­ni­sie­rung der Ge­sell­schaft auf wirt­schaft­lich sinn­vol­le Wei­se mög­lich ma­chen.

Ener­gie­ver­sor­gung be­deu­tet nicht aus­schließ­lich Strom­ver­sor­gung. Zu­nächst hat es nichts mit Kli­ma­schutz zu tun, wenn noch im­mer re­le­van­te Men­gen des Stroms im deut­schen Ener­gie­mix aus kli­ma­schäd­li­cher Braun­koh­le stam­men. Ei­ne Ver­sor­gung mit Er­neu­er­ba­rer Ener­gie be­deu­tet auch nicht au­to­ma­tisch, dass je­der Sek­tor elek­tri­fi­ziert wer­den kann. Denn da­bei bleibt die Fra­ge nach der Be­zahl­bar­keit un­be­ant­wor­tet: Die ge­sam­te Ener­gie­ver­sor­gung auf Strom um­zu­stel­len, wür­de ei­nen enor­men Netz­aus­bau mit sich brin­gen. Al­lein die Elek­tri­fi­zie­rung des Wär­me­markts wür­de mit knapp 50.000 Euro pro Haus­halt zu Bu­che schla­gen. Die­se ho­hen Kos­ten kön­nen die Ak­zep­tanz der Ener­gie­wen­de in der Be­völ­ke­rung ge­fähr­den. Und wo­her soll der Strom an kal­ten, wind­stil­len Ta­gen kom­men, wenn die Son­ne nicht scheint und der Wind nicht weht? Wir brau­chen ei­ne tech­no­lo­gie­of­fe­ne Ener­gie­wen­de, die ei­nen Wett­be­werb zu­lässt und den Ver­brau­cher:in­nen ei­ne Wahl ent­spre­chend ih­rer fi­nan­zi­el­len Mög­lich­kei­ten er­mög­licht.

Wasserstoff als Kopplungselement

Auch Erd­gas und per­spek­ti­visch grü­nes Gas füh­ren die Sek­to­ren zu­sam­men: Der kli­ma­scho­nen­de Ener­gie­trä­ger lässt sich glei­cher­ma­ßen für die Strom- und Wär­me­ver­sor­gung, für den An­trieb von Fahr­zeu­gen wie auch in der In­dus­trie nut­zen mit dem Vor­teil, dass mit den Gas-Net­zen und -Spei­chern, den Kraft­wer­ken, Heiz­kes­seln und Tank­stel­len die nö­ti­ge In­fra­struk­tur be­reits weit­ge­hend vor­han­den ist.

Ei­ne be­son­de­re Rol­le bei der gas­ba­sier­ten Sek­to­ren­kopp­lung spielt grü­nes Gas, das mit über­schüs­si­gem Wind- und So­lar­strom her­ge­stellt wird. In Power-to-Gas-Anlagen wird aus er­neu­er­ba­rem Strom per Elektrolyse Was­ser­stoff hergestellt, der ins be­ste­hen­de Gas-Netz ein­ge­speist wer­den kann. Durch die Um­wand­lung kann er­neu­er­ba­rer Strom lang­fris­tig ge­spei­chert und viel­fäl­tig als Wasserstoff an­ge­wen­det wer­den: in der In­dus­trie, für die Wär­me­ver­sor­gung, im Ver­kehr oder aber für die be­darfs­ge­rech­te Strom­er­zeu­gung.

Durch sei­ne lang­fris­ti­ge Spei­cher­bar­keit eig­net sich Gas zum sai­so­na­len Aus­gleich der er­neu­er­ba­ren Ener­gien. Denn Gas-Kraft­wer­ke kön­nen auch dann plan­bar Strom lie­fern, wenn Wind­rä­der und So­lar­an­la­gen wet­ter­be­dingt aus­fal­len.

Ein wei­te­rer Vor­teil der gas­ba­sier­ten Sek­to­ren­kopp­lung: ein­ge­speist in das be­ste­hen­de Gas-Netz, steht Gas dort zur Ver­fü­gung, wo es ge­braucht wird – et­wa in den in­dus­tri­el­len Zent­ren im Wes­ten und Sü­den der Re­pu­blik. Für den Trans­port des zu­meist im Nor­den und Os­ten er­zeug­ten Wind­stroms müs­sen die nö­ti­gen Hoch­span­nungs­lei­tun­gen da­ge­gen in wei­ten Tei­len erst noch ge­plant, ge­neh­migt und ge­baut wer­den.

Stromversorgung
Über das Gas-Netz transportierter Wasserstoff koppelt die Sektoren Wärme, Strom und Industrie.

Vorhandene Infrastruktur nutzen

Mit dem wei­te­ren Aus­bau der Wind- und So­lar­ener­gie wer­den Strom­er­zeu­gung und -ver­brauch zeit­lich wie räum­lich mehr und mehr ent­kop­pelt. Es be­darf al­so neuer Spei­cher sowie ei­nes be­schleu­nig­ten Netz­aus­baus, um den Strom be­darfs­ge­recht zur Ver­fü­gung zu stel­len. Setzt man da­bei je­doch al­lein auf Bat­te­rien und Strom­net­ze, wer­den die Kos­ten der Ener­gie­wen­de un­nö­tig in die Hö­he ge­trie­ben.

Das ist gar nicht nö­tig: Die Gas-In­fra­struk­tur steht be­reits heu­te ver­läss­lich be­reit, um Er­zeu­gung und Ver­brauch von Strom in miteinander Ein­klang zu brin­gen und das zu nie­dri­ge­ren Kos­ten und oh­ne Zeit­ver­zug, da die nö­ti­gen Gas-Kraft­wer­ke, -Net­ze und -Spei­cher be­reits vor­han­den sind. So kön­nen hoch­ef­fi­zien­te Gas-Kraft­wer­ke be­reits heu­te die schwan­ken­den Er­trä­ge der Wind­rä­der und Pho­to­vol­ta­ik­an­la­gen aus­glei­chen. Das schafft Fle­xi­bi­li­tät und stärkt die Ver­sor­gungs­si­cher­heit.

Laut ei­ner Stu­die von Frontier Economics und Part­nern könn­te Power-to-Gas samt Nut­zung der be­ste­hen­den Gas-In­fra­struk­tur den Aus­bau­be­darf im Strom­über­tra­gungs­netz lang­fris­tig um 60 und im Ver­teil­netz um 40 Pro­zent re­du­zie­ren. Für Mit­te die­ses Jahr­hun­derts prog­nos­ti­zie­ren die Ex­pert:in­nen da­mit ei­ne Er­spar­nis von zwölf Mil­li­ar­den Euro jähr­lich.

Gas-Infrastruktur

Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wär­me-Kopp­lung (KWK) ist ein klas­si­sches Bei­spiel der Sek­to­ren­kopp­lung. Mit die­sem Funk­ti­ons­prin­zip kön­nen Strom und Wär­me gleich­zei­tig er­zeugt wer­den: Da­bei wird über Ge­ne­ra­to­ren Strom er­zeugt. Die gleich­zei­tig ent­ste­hen­de Wär­me wird dem Heiz­kreis­lauf zu­ge­führt und kann zum Bei­spiel im Haus oder im Ge­wer­be­be­trieb zum Hei­zen und zur Warm­was­ser­be­rei­tung ge­nutzt wer­den.

KWK-An­la­gen kön­nen mit ver­schie­de­nen Brenn­stof­fen wie Erd­gas, Bio­mas­se, Bio­me­than oder Was­ser­stoff be­trie­ben wer­den, dem­ent­spre­chend kann sich der öko­lo­gi­sche Fuß­ab­druck der Tech­no­lo­gie je nach Aus­gangs­stoff stark un­ter­scheiden. Deutsch­land hat sich zum Ziel ge­setzt, bis 2045 Kli­ma­neu­tral zu sein. Das be­deu­tet, dass auch die heu­te noch über­wie­gend fos­sil be­feu­er­te KWK bis 2045 auf kli­ma­neu­tra­le Ener­gie­trä­ger wie Bio­gas und Was­ser­stoff um­ge­stellt wer­den muss.

Potenzial der KWK

Die Stu­die "Das Po­ten­zi­al der KWK für die Trans­for­ma­ti­on zur kli­ma­neu­tra­len Ener­gie­ver­sor­gung" ana­ly­siert ne­ben dem Sta­tus-quo, wel­che Rol­le Kraft-Wär­me-Kopp­lung für die Trans­for­ma­ti­on hin zu ei­ner kli­ma­neu­tra­len Strom- und Wär­me­be­reit­stel­lung in Deutsch­land leis­ten kann. Die Stu­die skiz­ziert, wie die­se Trans­for­ma­ti­on ge­lin­gen kann und be­nennt die da­für not­wen­di­gen Rah­men­be­din­gun­gen, die von der Po­li­tik ge­schaf­fen wer­den müs­sen.

Ge­ra­de die Er­rei­chung der Kli­ma­neu­tra­li­tät im Ge­bäu­de­sek­tor ist ei­ne gro­ße He­raus­for­de­rung, nicht zu­letzt we­gen des he­te­ro­ge­nen Ge­bäu­de­be­stands in Deutsch­land. Auch in Zu­kunft wer­den ver­schie­de­ne Heiz­tech­no­lo­gien ge­nutzt wer­den. Als viel­sei­ti­ge und ef­fi­zien­te Tech­no­lo­gie kann Kraft-Wär­me-Kopp­lung ei­ne wich­ti­ge Rol­le ein­neh­men. Sie kann so­wohl zen­tral für die In­dus­trie und Fern­wär­me als auch de­zen­tral zur Ob­jekt- und Quar­tiers­ver­sor­gung ge­nutzt wer­den. 2019 be­trug die Net­to-Wär­me­er­zeu­gung mit KWK 225 TWh/­Jahr und deck­te da­mit et­wa 17 Pro­zent des Wär­me­be­darfs.

Mit der zu­neh­men­den Elek­tri­fi­zie­rung von Ver­kehr, Wär­me­ver­sor­gung und In­dus­trie erhalten auch Strom und die De­kar­bo­ni­sie­rung des Strom­sek­tors ei­ne im­mer wich­ti­ge­re Rol­le. Auch hier­bei kann KWK hel­fen: Die Net­to-Strom­er­zeu­gung aus KWK be­trug 2019 be­reits über 110 TWh pro Jahr und deck­te da­mit et­wa 22 Pro­zent der Strom­er­zeu­gung ab.

Durch die schritt­wei­se Um­stel­lung der Tech­no­lo­gie auf kli­ma­neu­tra­le Ga­se kann die Kraft-Wär­me-Kopp­lung ef­fek­tiv die Treib­haus­gas­emis­si­o­nen re­du­zie­ren. Die Brenn­stoff­nut­zung muss da­für kon­kret in drei Schrit­ten trans­for­miert wer­den.

  1. Bis 2030 kann die Koh­le-be­feu­er­te KWK durch Erd­gas- und Bio­me­than-be­feu­er­te KWK er­setzt wer­den. Ziel­füh­rend ist zu­dem ei­ne zeit­na­he Um­rüs­tung der Erd­gas-KWK, um Was­ser­stoff-ready zu sein.
  2. Bis 2030 soll­te ein zu­neh­men­der Ein­satz von Was­ser­stoff in der KWK ne­ben Bio­me­than bei rück­läu­fi­gem Erd­gas­ein­satz statt­fin­den.
  3. Bis 2045 wird Erd­gas in der KWK voll­stän­dig durch kli­ma­neu­tra­le Ga­se er­setzt. Dafür kommen Bio­me­than und grü­nem Was­ser­stoff infrage, für eine Übergangsphase tür­ki­ser Was­ser­stoff.
Zur Studie KWK 2045

Handlungsempfehlungen

KWK-An­la­gen be­die­nen be­reits heu­te zum Teil den Strom- und Wär­me­be­darf in Deutsch­land in ei­nem er­heb­li­chen Ma­ße. Die Stu­die "Das Potenzial der KWK" zeigt zu­dem, dass die Tech­no­lo­gie gro­ße Po­ten­zi­a­le birgt, um Deutsch­land klimaneutral zu machen. Da­mit die­se Chan­ce ge­nutzt wird, müs­sen zu­nächst die rich­ti­gen Rah­men­be­din­gun­gen ge­schaf­fen wer­den. So können die Po­ten­zi­a­le der KWK für ei­ne kli­ma­neu­tra­le, si­che­re und wirt­schaft­li­che Strom- und Wär­me­ver­sor­gung rea­li­siert wer­den, und die Trans­for­ma­ti­on der KWK hin zur Kli­ma­neu­tra­li­tät kann ge­lin­gen.

  1. Er­halt und Zu­bau von KWK-An­la­gen
    Um die vor­han­de­nen KWK-Ka­pa­zi­tä­ten zu er­hal­ten und ei­nen ziel­ge­rich­te­ten Neu­bau zu er­mög­li­chen, be­darf es ne­ben ei­nem si­che­ren Rechts­rah­men auch zu­sätz­li­cher An­rei­ze für In­ves­ti­ti­o­nen in KWK-An­la­gen, Wär­me­spei­cher und Wär­me­netze so­wie be­schleu­nig­te Ge­neh­mi­gungs­ver­fah­ren.
     
  2. Rah­men­be­din­gun­gen zur Fle­xi­bi­li­sie­rung von KWK
    Ge­ne­rell sind KWK-An­la­gen da­zu fä­hig, ih­re Strom- und Wär­me­pro­duk­ti­on kurz­fris­tig und fle­xi­bel an äu­ße­re Be­din­gun­gen wie z. B. Strom­prei­se, lo­ka­le Strom­über­schüs­se oder -eng­päs­se so­wie va­ri­ie­ren­de Wär­me­ein­spei­sung an­zu­pas­sen. Da­mit KWK-An­la­gen ihr Po­ten­zi­al für die Ver­sor­gungs­si­cher­heit im Strom­sys­tem voll aus­spie­len kön­nen, muss vor al­lem ei­ne strom­sys­tem­dien­li­che Fahr­wei­se der KWK-An­la­gen mög­lich sein bzw. er­mög­licht wer­den. Hier­für wird ei­ne Fle­xi­bi­li­sie­rung der KWKG-För­de­rung be­nö­tigt, eben­so ei­ne Aus­wei­tung und Ver­ein­fa­chung von Aus­schrei­bun­gen für in­no­va­ti­ve KWK-Systeme (iKWK). Des Wei­te­ren gilt es – bei der an­ste­hen­den Re­form des Sys­tems aus Netz­ent­gel­ten, Ab­ga­ben, Um­la­gen und Steu­ern –, der Strom­netz­ent­las­tung durch KWK-An­la­gen Rech­nung zu tra­gen.
     
  3. De­fos­si­li­sie­rung von KWK
    Um die Kli­ma­zie­le zu er­rei­chen, ist es drin­gend not­wen­dig die KWK-An­la­gen schritt­wei­se zu de­kar­bo­ni­sie­ren. Das wird z. B. durch Maß­nah­men zum zü­gi­gen Er­satz von Koh­le-KWK durch Gas-KWK er­reicht: wie bei­spiels­wei­se ei­ne An­pas­sung des Koh­le­er­satz­bo­nus an den be­schleu­nig­ten Koh­le­aus­stieg und Ver­fei­ne­run­gen der Kri­te­rien für Gas-KWK in der EU-Ta­xo­no­mie. Um mit­tel- und lang­fris­tig ei­nen Um­stieg von KWK auf emis­si­ons­ar­me bzw. kli­ma­neu­tra­le Brenn­stof­fe zu er­mög­li­chen, muss die Ver­füg­bar­keit aus­rei­chen­der und wirt­schaft­li­cher Bio­me­than- und Was­ser­stoff­vo­lu­men für die KWK-Er­zeu­gung si­cher­ge­stellt wer­den. Ne­ben dem Fort­be­stand der För­de­rung von Bio­me­than in der KWK-Er­zeu­gung be­darf es da­für an In­stru­men­ten zur An­schub­fi­nan­zie­rung für den Markt­hoch­lauf von Bio­me­than und Was­ser­stoff, An­rei­zen und Stan­dards für die Ge­währ­leis­tung von Was­ser­stoff-Readiness von KWK-An­la­gen so­wie Rah­men­be­din­gun­gen für die Er­tüch­ti­gung der Gas­-In­fra­struk­tur für Was­ser­stoff.
Expertenthema
Cookies / Datenschutz
Verwalten Sie Ihre Cookie-Einstellungen
Wir verwenden Cookies, um Ihnen eine optimale Nutzung unseres Internetangebots zu ermöglichen. Dazu zählen Cookies, die für den sicheren und technischen Betrieb der Website notwendig sind, sowie solche, die zu anonymen Statistikzwecken genutzt werden. Einige Informationen zur Verwendung unserer Website geben wir an Partner für soziale Medien und Werbung weiter. Unsere Partner führen diese Informationen möglicherweise mit weiteren Daten zusammen, die Sie ihnen bereitgestellt haben oder die sie im Rahmen Ihrer Nutzung der Dienste gesammelt haben.

In den folgenden Cookie-Zustimmungsoptionen können Sie die Cookies verwalten und zusätzliche Kategorien zulassen. Indem Sie auf den Button "Alle Cookies akzeptieren" klicken, werden alle Kategorien von Cookies aktiviert. Ihre Einwilligung können Sie jederzeit mit Wirkung für die Zukunft widerrufen. Weitere Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.
Ihre Auswahl:
Impressum Datenschutzerklärung