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11 | 2015

Special Die

Special Die Energieversorgung Deutschlands Bild 2 PV-Heimspeicher sollten durch die Festlegung weiterer Rahmenbedingungen in jedem Fall netzdienlich gestaltet werden. Im Sinne eines erweiterten systemdienlichen Einsatzes müssten sie auch in der Lage sein, zum Beispiel in Sommernächten einen Teil der tagsüber bei hohen PV-Erträgen gespeicherten Energie ins Netz abgeben beziehungsweise im Winter bei ausbleibender PV-Einspeisung flexibel Strom aus Windenergieanlagen aus dem Netz aufnehmen zu können. Dazu müssen die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen so angepasst werden, dass dies für den Betreiber auch zu wirtschaftlichen Konditionen ermöglicht werden kann. Ebenso wie Batteriespeicher können elektrische Wärmeerzeuger dazu beitragen, bei geeigneter Steuerung die Stromnetze zu entlasten und als Puffer zwischen Erzeugung und Bedarf zu fungieren. Mit der Studie „Potenziale für Strom im Wärmemarkt“ hat die ETG einen Ausblick bis ins Jahr 2050 gewagt. Um die Reduktion der Kohlendioxid-Emissionen um mindestens 80 % bis zu diesem Zeitpunkt zu erreichen (Referenzjahr 1990), sind signifikante Veränderungen in den Sektoren Wärme und Verkehr notwendig. Im Wärmesektor, den die ETG-Studie betrachtet, sind zunächst umfassende Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in allen Bereichen unabdingbar. Dazu zählen unter anderem Wärmedämmung, Heizungssanierung und Prozessoptimierung. Doch das allein wird nicht reichen. Um die angestrebte CO 2 -Reduktion zu gewährleisten, muss der Einsatz fossiler Energieträger drastisch verringert werden. Das bedeutet, dass auch der Wärmesektor mit erneuerbaren Energien versorgt werden muss. Aus volkswirtschaftlichen Gründen soll dieses Ziel mit möglichst geringen Kosten realisiert werden. Bild 2 Endenergieverbrauch der privaten Haushalte nach Anwendungsbereichen. Wärmebedarf wird fast nur mit fossilen Energieträgern gedeckt Rund 75 % des Gasabsatzes in Deutschland werden heute für die Wärmeerzeugung benötigt (Bild 2). In künftigen Szenarien mit sehr hohen Anteilen an erneuer - baren Energien drängt sich die Nutzung von Strom im Wärmemarkt – oft als Powerto-Heat bezeichnet – förmlich auf. Während der letzten zwei Dekaden hat die Akzeptanz zur Nutzung von Strom für die Wärmeerzeugung stark abgenommen. Aufgrund einer stetigen Erhöhung der Stromtarife, insbesondere durch die Belastung mit Steuern und Abgaben, lässt sich der Preisunterschied zwischen fossilen Energieträgern und Strom, der etwa einem Faktor zwischen 3 und 4 entspricht, selbst mit effizienten Wärmepumpen nicht ausgleichen, obwohl sie im heutigen Erzeugungsmix bereits effizienter sind als Brennwertkessel. „In der Tat sind Wärmepumpen gegenüber Gas immer noch deutlich zu teuer“, bestätigt Dr. Alois Kessler aus dem Bereich Forschung und Innovation der EnBW Baden Württemberg AG. Deshalb werden sie, wenn überhaupt, nur im Neubaubereich eingesetzt. Derzeit werden rund 94 % des privaten Wärmebedarfs mit fossilen Energieträgern gedeckt. Dabei ist die Nutzung von Strom im Wärmemarkt technisch gut geeignet, um die Auswirkungen der fluktuierenden Einspeisungen aus den volatilen Quellen Sonne und Wind zu beherrschen. Das fluktuierende Stromangebot erfordert auch flexible Lasten. Elektrische Heizsysteme in Kombination mit Wärmespeichern und / oder als hybride Heizsysteme sind relativ schnell ein- und ausschaltbar. Durch den forcierten Ausbau der erneuerbaren Energien vollzieht sich im Stromsektor derzeit ein Paradigmenwechsel: War Strom bislang ein Sekundärenergieträger wird er nun – erzeugt aus Wasser-, Wind- und Solarenergie – quasi zu einem Primärenergieträger. Der Primärenergiefaktor für Strom ist durch den Zubau erneuerbarer Energien von früher 3,3 auf 1,8 (für 2016) reduziert worden. Die bislang vorgebrachten Argumente gegen eine Nutzung von Strom im Wärmemarkt treffen in Szenarien mit hohen Anteilen erneuerbaren Energien nicht mehr zu. Zudem sind für Gebäude ausgereifte technische Lösungen zur elektrischen Wärmeerzeugung verfügbar, wobei die Möglichkeiten von elektrischen Wärmepumpen über direkte elektrische Wärmeerzeuger (Radiatoren, Flächenheizungen oder Heizstäbe als Zusatzheizung in konventionellen Heizkesseln) bis hin zu hybridisierten Nah- und Fernwärmesystemen reichen. Die Wärmepumpe stellt die mit Abstand effizienteste Nutzungsform von Strom im Wärmemarkt dar, da sich die eingesetzte Energie durch den Einsatz von Umweltwärme vervielfachen lässt. Im Bereich Fernwärme kann das Potenzial von Wärmenetzen mit Großwärmepumpen erschlossen werden. Die herkömmlichen Nachtstrom-Speicherheizungen bieten derzeit ein großes Potenzial zur Lastflexibilisierung und können so zu Windstrom-Speicherheizungen werden (Bild 3). „Entsprechende Versuche haben sowohl RWE als auch EnBW bereits erfolgreich durchgeführt“, so Leuthold. Mit der bestehenden Infrastruktur und niedrigen zusätzlichen Investitionen in eine intelligente Steuerung können Speicherheizungen übergangsweise helfen, die Integration von Strom im Wärmemarkt zu etablieren. Auch der Wärmebedarf von Gewerbe und Industrie kann mittels Strom aus erneuerbaren Energien dekarbonisiert und flexibilisiert werden. Widerstands- Erhitzer in der Niederspannung und Elektrodenkessel in der Mittelspannung sind bewährte Technologien, die bei der Erzeugung von Prozesswärme Vorteile gegenüber Wärmepumpen aufweisen. Die Stromnachfrage in der Industrie könnte durch konsequente Nutzung von elektrischen Verfahren bis zum Jahr 2050 gegenüber heute etwa vervierfacht und trotzdem flexibler gestaltet werden. Power-to-Heat-Anlagen können die Netzbelastung senken Direkte elektrische Heizsysteme weisen günstige leistungsspezifische Kapitalund Betriebskosten auf und können daher – unter der Voraussetzung dargebotsabhängiger Strompreise – bereits bei einer geringen Anzahl von Jahresnutzungsstunden wirtschaftlich betrieben werden. Deshalb können Power-to-Heat (PtH)-Anlagen bereits kurz- bis mittelfristig dazu dienen, zeitweilige Überschüsse im Angebot von erneuerbaren Energien sinnvoll zu nutzen und Systemdienstleistungen zu erbringen. Wärmespeicher in Verbindung mit einer stromoptimierten Betriebsweise von PtH-Anlagen können die Netzbelastung senken, den Bedarf für Kurzzeit-Stromspeicher verringern und prinzipiell an der Erbringung verschiedener Netz- und Systemdienstleistungen beteiligt sein. Die Kostenbelastung von 8 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 11

Die Energieversorgung Deutschlands Special Strom mit Steuern und Abgaben ist aktuell sehr hoch. PtH-Anlagen können deshalb derzeit außerhalb des Regelleistungsmarktes in der Regel nicht wirtschaftlich betrieben werden. Für einen wirtschaftlichen Betrieb von PtH-Anlagen müssen die Tarifstrukturen ebenso angepasst werden wie die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen. „Die Lasten der Energiewende werden heute im Wesentlichen über die Strompreise, explizit über die EEG-Umlage, an die Endkunden durchgereicht. Zusätzlich sind die Strompreise mit weiteren Steuern und Abgaben belastet“, sagt Kleimaier. Deshalb verliert die Nutzung von Strom im Wärmemarkt gegenüber den fossilen Energieträgern Öl und Gas zusehends an Attraktivität. In keinem anderen Land ist die Differenz zwischen Strom- und Gaspreisen so groß wie in Deutschland. Um die klimapolitischen Ziele zu erreichen, sind effiziente Technologien für die Kopplung der verschiedenen Energie-Sektoren durch PtH erforderlich. Die Stromsteuer, die seinerzeit eingeführt wurde, um ineffiziente Stromverbraucher durch effizientere Technologien zu ersetzen, erweist sich jetzt als kontraproduktiv, da sie heute schon die Wärmepumpe und andere energetisch sinnvolle PtH-Anwendungen hemmt. Der Rechtsrahmen sollte dahingehend umgestaltet werden, übergreifend für den Strom- und Wärmesektor faire Wettbewerbsbedingungen zu schaffen, damit über einen effizienten Markt Power-to-Heat-Anlagen ihr Potenzial hinsichtlich Flexibilität und Klimazielen betriebswirtschaftlich sinnvoll umsetzen können. Die Energiewende wird aber nicht nur durch die noch unzureichende Einbindung von PtH-Anlagen behindert, sondern auch durch den schleppenden Ausbau der Energienetze. Insbesondere der Zubau von Stromübertragungsleitungen ist lokal stark umstritten, wie nicht zuletzt die heftige Diskussion zwischen Bayern, Bund und Ländern gezeigt hat. Zwar findet die Energiewende grundsätzlich große Zustimmung bei der Bevölkerung, doch die Stromleitung vor Ort will kaum jemand. Die VDE-Studie „Der zellulare Ansatz – Grundlage einer erfolgreichen, Regionen übergreifenden Energiewende“ zeigt Möglichkeiten auf, wie der künftige Netzausbau zumindest begrenzt werden kann. Dabei verfolgte die Taskforce der ETG einen interessanten Ansatz: Wie Machen Sie Ihrer Region die Energiewende kinderleicht. Danke, Wasserkraft! Immer mehr Menschen wollen günstigen, sauberen Strom: Als Ihr Partner versorgen wir Sie mit Strom aus 100 % Wasserkraft aus eigenen Kraftwerken in Deutschland und Österreich. Fragen Sie unsere Stromberater nach einer maßgeschneiderten Lösung. Mehr unter 089 890 560 oder www.verbund.de sieht eine moderne Energieversorgung aus, wenn man unter Beachtung der neuen Anforderungen, aber auch unter Verwendung richtungsweisender Technologien die Struktur völlig neu konzipieren könnte? „Wir haben eine retrospektive Sichtweise gewählt, mit der wir schauen, wie die Situation 2050 sein wird. Und dann haben wir eine Roadmap dahin entwickelt“, erklärt Prof. Rainer M. Speh, Vorsitzender der ETG. Die Studie untersucht also, inwieweit es möglich ist, Ver- BWK Bd. 67 (2015) Nr. 11 VB_B2B_Deutschland_KIND_oS_2015_130x185.indd 1 13.03.15 13:49

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