Wärmeversorgung der Zukunft - Wärmewende gestalten - Zukunft ohne Öl und Gas Matthias Deutsch
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Wärmeversorgung der Zukunft – Wärmewende gestalten Zukunft ohne Öl und Gas Matthias Deutsch KLIMASCHUTZ- UND ENERGIEAGENTUR NIEDERSACHSEN, 15. SEPTEMBER 2020
Gliederung
1. Anforderungen an Wärmenetze der Zukunft
2. Dekarbonisierungsansätze in Berlin
3. Aktuelle politische Diskussion
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 2
Agora Energiewende – Wer wir sind
Think Tank mit über 30 Experten,
unabhängig und überparteilich
Projektdauer 2012 - 2021
Hauptsächlich finanziert durch die
Stiftung Mercator & European Climate
Foundation
Aufgabe: Die Energiewende in
Deutschland und weltweit zur
Erfolgsgeschichte machen
Methoden: Analysen, Studien,
Expertenaustausch, Dialog der
Entscheidungsträger, Rat der Agora
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 3
Die drei Säulen zur Dekarbonisierung der Gebäudewärme sind:
(1) Energieeffizienz, (2) objektnahe erneuerbare Wärme und
(3) dekarbonisierte Wärmenetze.
Beispiel einer 40 %-Verringerung des Endenergieverbrauchs in TWh/Jahr
Endenergie-Einsparung: 40 bis 60% bis
2050 nach Energieeffizienzstrategie
Gebäude des BMWi
Objektnahe erneuerbare Wärme hat
Restriktionen bei Umweltwärme, Biomasse,
Solarthermie
Dekarbonisierte Wärmenetze haben
Restriktionen bei Wärmedichte, Geothermie,
Freiflächensolarthermie, Wärmepumpen.
Fh-IWES/IBP (2017)
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 4
Fernwärme in Deutschland ist heute durch fossil befeuerte
KWK geprägt.
Verteilung der Fernwärmeerzeugung in TWh pro Jahr
Gegenwärtig wird 70% der
Fernwärmeerzeugung von KWK-
Anlagen übernommen.
Die KWK-Anlagen verfeuern dafür
zu 85% Kohle und Gas.
Bis 2030 Ausbau der KWK
Langfristig wird Bedeutung der KWK
abnehmen.
BDI 2018
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 5
Langfristiger Ausblick in der akademischen Diskussion:
„4th Generation District Heating“ (4GDH)
Systemkostenvergleich zwischen 3GDH und 4GDH in einem nachhaltigen Energiesystem 2050 für Dänemark
3. Generation -> 4. Generation
Temperaturabsenkung
80/45 -> 55/25
Vor-/Rücklauf [°C]
Kosten Umbau von Gebäuden und Wärmenetzen
• Geringere Netzverluste
Nutzen • Bessere Ausnutzung von Niedertemperatur-Wärmequellen
• höhere Effizienz in der Erzeugung
Ergebnis 200 bis 300 Mio. EUR jährliche Einsparungen für 4GDH ggü. 3GDH
Lund et al. (2018): The status of 4th generation district heating: Research and results
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 6
Mit fallenden Netztemperaturen eröffnen sich zusätzliche
Möglichkeiten, erneuerbare Energien einzubinden.
4th
Genera-
tion
district
heating
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch * weiter gefasste Definition ** für eine Differenzierung siehe ifeu et al. 2017 7
*** Temperatur im Sommerbetrieb ist ausschlaggebend.
Temperaturabsenkungen sind eine enorme Herausforderung
in Großnetzen
Klassifizierung deutscher Wärmenetze nach Netzlänge
Überwiegend Netze > 100 km
Beispiele: München, Mannheim:~ 800 km,
Berlin: ~ 2000 km (9 Systeme)
Herausforderung Temperaturabsenkung:
Aufteilung in Teilstränge erforderlich.
Absenkung in Teilsträngen je nach lokaler
Struktur (Angebot, Netz, Nachfrage).
Voraussetzung ist oft die Reduktion der
Heizlast in den Teilgebieten durch
energetische Sanierung - damit Häuser
auch mit reduzierten Vorlauftemperaturen
hinreichend beheizt werden können.
Verringerte Wärmenachfrage kann sich
negativ auf Einnahmen des
Eigene Darstellung basieren auf Bundeskartellamt (2012) Netzbetreibers auswirken.
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 8
Wärmenetze spielen in den meisten Klimaschutzszenarien eine
zunehmend wichtige Rolle
Veränderung des Fernwärme-Anteils an allen Gebäuden in verschiedenen
Szenarien mit mehr als 85% THG-Minderung 2050 ggü. 1990 Mindestens Verdopplung des Fern-
wärmeanteils in den meisten Szenarien
Wärmenetze wichtig für Dekarbonisierung
des urbanen Raumes – CO2-freie
Einzellösungen wie Solarthermie und
Wärmepumpen stoßen oft an Grenzen
Durch Wärmenetze kann EE-Wärme in
Randgebieten erzeugt, industrielle
Abwärme eingekoppelt und in
dichtbesiedelten Gebieten zur Verfügung
gestellt werden.
Szenarien mit wesentlich geringeren
Wärmenetzanteilen gehen meist von
großen Mengen importierter
synthetischer Heizstoffe aus.
Eigene Zusammenstellung
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 9
Die Erzeugungsstruktur in der Fernwärme wird heterogener
Transformation der Fernwärmeerzeugung im 95%-Klimapfad des BDI
Solarthermie hat Flächenkonkurrenz
Geothermie-Potentiale lokal unterschiedlich
Abwärme benötigt Nähe zu Siedlungen
Power-to Heat: wegen geringer Kapital-
kosten attraktive Ergänzung zu KWK
Großwärmepumpen: potentielle
Wärmequellen sind u.a. Flüsse und Seen
Saisonale Speicher: um dargebots-
abhängigen Wärmeproduktion und
Nachfrage über das Jahr auszugleichen.
Residualerzeugung: Biogas oder strom-
basiertes Gas zur Deckung verbleiben-
der Lücken – zeitlich und bezüglich der
BDI 2018 benötigten Vorlauftemperatur
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 10Die Herausforderungen auf einen Blick
Bessere Dämmung der angeschlossenen Gebäude zur Verringerung der Heizlast
Absenkung der Netztemperaturen zur Einbindung Erneuerbarer Energien
Sicherstellung der Wirtschaftlichkeit auch bei sinkendem Wärmebedarf der angeschlossenen
Gebäude
Umgang mit Unsicherheit bezüglich der Verfügbarkeit und Kosten von klimaneutralem Gas
Fehlender gesetzlicher Rahmen zur systematischen Dekarbonisierung der Fernwärmenetze.
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 11Dekarbonisierungs- ansätze in Berlin
Berlin: Dekarbonisierung der Fernwärme
✓Phase 1 Phase 2 Phase 3
- 52% - 65% - 100 %
Braunkohle Steinkohle Fossiles Gas
CO2 ersetzt ersetzt ersetzt
Braunkohle ➢Steinkohle → ➢ Fossiles Gas →
Steinkohlealt Gas-KWK ▪ Gas-KWK ▪ P2DH (auch Groß-
Gas-KWKalt ▪ P2DH (auch Groß- Wärmepumpen)
100 Wärmepumpen) ▪ P2G
% ▪ Industrielle ▪ Industrielle Abwärme
Abwärme ▪ Geothermische Wärme
48% ▪ Biomasse + Wärmespeicher
<
+ Wärmespeicher
35%
1990 2020 2030 2045…2050
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch Vattenfall 2019 13Im westlichen Teil der Berliner Fernwärme lässt sich im Klima-
schutzszenario-95 bis 2050 der erforderliche Einsatz von synthe-
tischem Gas von 30% auf 19% der Wärmeversorgung absenken.
Sensitivität:
Reduktion der eingesetzten Menge
synthetischen Gases im
Versorgungsgebiet 1 (Westen)
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch BET (2019): Machbarkeitsstudie Kohleausstieg und nachhaltige FW-Versorgung Berlin 2030 14Aktuelle politische Diskussion
Die Wirkung des neuen Brennstoffemissionshandels:
Mit dem CO2-Preis werden fossile Energieträger ab 2021 teurer,
die Einnahmen senken die EEG-Umlage, d.h. den Strompreis
CO2-Zertifikatspreis nach Brennstoffemissionshandelsgesetz Zur Abgabe der Zertifikate werden die Inverkehr-
bringer der Heiz- und Kraftstoffe verpflichtet
100 Einführungsphase (2021 – 2025)
Beschluss erforderlich zur
Fortführung oder Änderung Veräußerung der Zertifikate zu einem
80 des Preiskorridors jährlichen Festpreis, der in den ersten beiden
in € je Tonne CO2
Zertifikatspreis
65 Höchstpreis Jahren um 5 Euro und danach jährlich um 10
60 55 Euro je Tonne CO2 ansteigt
45 55 Mindestpreis Nationaler Emissionshandel mit Preiskorridor
40 35 im Jahr 2026
30
25 Im Jahr 2026 wird der Preis der Emissions-
20 zertifikate durch den Markt bestimmt innerhalb
eines Preiskorridors von 55 bis 65 Euro je
Tonne CO2
0
2019 2021 20252026 2030 Preiskorridor ab 2027
Soll der Preiskorridor nach 2026 fortgeführt
werden, ist dafür eine gesetzliche Anpassung
in 2025 erforderlich
Brennstoffemissionshandelsgesetz
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 16Aber die Wirkung ist begrenzt:
Im Jahr 2021 wird sich das Erdgas um 0,6 ct/kWh verteuern,
Heizöl und Kraftstoffe um 7-8 cent je Liter
Umgerechnet auf übliche Einheiten (inkl. MWSt.) bedeuten...
0,6 ct/kWh Erdgas
…25 €
7,0 ct/l Benzin
pro Tonne CO2
7,9 ct/l Diesel
8,0 ct/l Heizöl
Agora Energiewende
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 17Die Folge: Der Emissionshandel erhöht den Erdgaspreis auf 2009er Niveau und die Strompreise sinken auf das 2015er Niveau… Preisentwicklung seit 2008 und Wirkung des CO2-Preises auf Erdgas und der EEG-Umlage-Entlastung bei Strom inkl. MwSt. BMWi Energiedaten (2020), Agora Energiewende (2020) KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 18
…und auch bei Benzin, Diesel und Heizöl hebt der Emissionshandel die Preise nur auf Vor-Corona-Niveau an. Preisentwicklung seit 2008 und Wirkung des CO2-Preises im nationalen Emissionshandel auf Benzin, Diesel und Heizöl inkl. MwSt. Europäische Kommission (2020), Agora Energiewende (2020) KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 19
Durch CO2-Preis und Absenkung der EEG-Umlage wird die
Schieflage bei den staatlich veranlassten Preisbestandteilen
reduziert – ein level playing field wird nicht erreicht.
* *
* Senkung der EEG-Umlage nach KSP 2030 bzw. anteilig zum CO2-Preis fortgeschrieben, noch nicht gesetzlich verankert 20In Europa werden fossil betriebene Heizungen zunehmend verboten. KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch Analyse auf der Basis von Öko-Institut (2020) 21
Kohleausstiegsgesetz und Nationale Strategie Wasserstoff
Kohleausstiegsgesetz Nationale Strategie Wasserstoff
Kohleersatzbonus „Wasserstoff und seine Folgeprodukte können
langfristig auf verschiedene Weise einen Beitrag
Südbonus, südlich der Netzengpässe (Frank-
zur Dekarbonisierung von Teilen des
furter Raum, Grenzen Thüringens und Bayerns)
Wärmemarkts leisten.“
Bonus für innovative erneuerbare Wärme:
Maßnahme 18: Fortsetzung der Förderung von
Förderung in iKWK-Systemen ab 1 MW Leistung,
Brennstoffzellenheizgeräten
abhängig von dem Anteil innovativer
erneuerbarer Wärme Maßnahme 19: Prüfung der Förderung von
„Wasserstoff-readyness“-Anlagen im KWKG
Bonus für elektrische Wärmeerzeuger im
Norden Deutschlands zur Netzentlastung für Maßnahme 20: Analyse des Handlungsbedarfs
Anlagen ab 1 MW mit "fabrikneuem elektrischen des Transformationsprozesses zu Infrastruktur
Wärmeerzeuger".
Maßnahme 21: Verzahnung von Strom-,
Wärme- und Gasinfrastrukturen wird weiter
vorangetrieben.
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 22Agora-Vorschlag:
Sofortprogramm grüne Fernwärmenetze, damit Kommunen
und Stadtwerke ihre Wärmenetze klimasicher aufstellen
Das KWK-Gesetz wird so novelliert, dass der Kohle-Gas-Switch in
der KWK wirtschaftlich abgesichert wird und die bestehenden
Fernwärmenetze hin zu Niedertemperaturnetzen umgebaut werden.
Zudem werden im Marktanreizprogramm der Einbezug CO2-freier
Wärmequellen in die Fernwärme und die Modernisierung der
Abnahmestellen von Fernwärmekunden gefördert.
In einem „Fahrplan grüne Fernwärme“ legt die Bundesregierung
bis 2020 ein Konzept vor, wie das KWK-Gesetz in der kommenden
Legislaturperiode in ein Gesetz zur grünen Fernwärme überführt
wird.
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 23Fazit
Wärmenetze spielen in den meisten Klimaschutzszenarien eine zunehmend wichtige Rolle
Herausforderungen: bessere Gebäudedämmung, Netztemperatur-Absenkung, Sicherstellung der
Wirtschaftlichkeit, Umgang mit Unsicherheit bei grünen Gasen, fehlender gesetzlicher Rahmen zur
Dekarbonisierung
Durch CO2-Preis und Absenkung der EEG-Umlage im Brennstoffemissionshandelsgesetz wird die
Schieflage bei den staatlich veranlassten Preisbestandteilen reduziert – aber nicht überwunden.
Kohle-Gas-Switch muss wirtschaftlich abgesichert werden, reicht aber nicht aus
Gesetz zur grünen Fernwärme sollte Einbindung und Finanzierung CO2-freier Wärmequellen
sicherstellen
KEA Niedersachen | 15. September 2020 | Matthias Deutsch 24Agora Energiewende T +49 (0)30 700 1435 - 000 Abonnieren sie unseren Newsletter unter
Anna-Louisa-Karsch-Str.2 F +49 (0)30 700 1435 - 129 www.agora-energiewende.de
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