Wärmenetze haben für die Wärmewende in urbanen Regionen eine strategische Bedeutung, denn sie vereinen entscheidende Vorteile. Großwärmepumpen können Quartiere oder Regionen zentral mit Wärme versorgen und unterschiedliche Wärmequellen flexibel in das Netz einbinden. Als "change enabler" spielen sie daher bei dem zukünftigen Mix verschiedener EE-Wärmequellen eine wichtige Rolle.
Die Forscher des Faunhofer IEE identifizieren Wärmepumpen in Wärmenetzen als zentrale Technologie, um den Ersatz fossiler Heizungstechnik durch den Ausbau der Wärmenetze klimaneutral zu gestalten. Großwärmepumpen kommen dabei in dicht besiedelten, urbanen Räumen zum Einsatz und nutzen Industrie-Abwärme, Tiefengeothermie und Müllheizkraftwerke als Wärmequellen. In städischen Randgebieten oder Keinstädten werden laut Studie Erdsondenfelder und Abwasserwärme zu primären Wärmequellen werden. Gas-KWK, Solarthermie und Biomasseheizwerke zeigen sich als Brückentechnologien und dienen langfristig nur der Leistungsabsicherung. Power-to-Heat-Anlagen kommen nur stellenweise zur Anwendung. Wasserstoff sollte laut Studie nur dort zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden, wo es keine wirtschaftlichen Alternativen gibt und nicht zur Gebäudeheizung eingesetzt werden.
Um mittelfristig hohe EE-Wärmeanteile in der Fernwärme und dabei eine hohe CO2-Einsparung zu erreichen, sind entsprechende Anreize notwendig. Ohne geeignete Rahmenbedingungen für Großwärmepumpen erscheint dagegen der Ausbau der Fernwärme nicht realisierbar und damit keine kostengünstige und praktikable Dekarbonisierung des Wärmemarktes.
Dazu erklärt Norman Gerhardt, Leiter für Energiewirtschaft und Systemanalyse beim Fraunhofer IEE: „In der Studie bringen wir den klimagerechten Um- und Ausbau konkreter Beispiel-Fernwärmenetze mit der Transformation des gesamten Energiesystems zusammen. Damit leisten wir Pionierarbeit. Der Markthochlauf der Großwärmepumpen muss demnach schnell beginnen. Denn die Klimaziele verlangen, dass Wärmepumpen bis 2030 etwa 22 bis 24 Prozent der Fernwärmeerzeugung übernehmen.“
Ingbert Liebing, Hauptgeschäftsführer des Verbandes kommunaler Unternehmen (VKU) erläutert: „Für die urbane Wärmewende werden Großwärmepumpen im bunten Strauß der Technologieoptionen eine sehr wichtige Rolle spielen. Um Hürden wie das beschränkte Herstellerangebot und hohe Stromnebenkosten zu nehmen, brauchen wir allerdings schnell eine attraktive Förderung. Die angekündigte „Bundesförderung Effiziente Wärmenetze“ muss beim Um- und Ausbau der Wärmenetze klotzen statt kleckern. Für die Erreichung der Klimaziele ist der vorliegende Richtlinienentwurf da noch nicht ambitioniert genug. Das Programm ist auf wenigstens 1 Mrd. EUR pro Jahr aufzustocken.“
Transformationspfade im Wärmesektor
Die Studie verbindet die makroökonomische Perspektive der verschärften Klimaziele und der angestrebten Klimaneutralität mit einer mikroökonomischen Bewertung, wie sich Fernwärme in der Praxis dekarbonisieren lässt. Daher wurde sie von zehn VKU-Mitgliedsunternehmen aus der Energiewirtschaft begleitet.
Großwärmepumpen werden nach Erkenntnissen der Fraunhofer-Forscher vor allem in verdichteten städtischen Bereichen zum Einsatz kommen und etwa Gewässer oder Klärwerke als Wärmequelle nutzen. In kleineren Netzen, zum Beispiel in Vorstädten, bieten sich Quartierswärmepumpen an, die mit Erdsonden arbeiten oder Wärme aus Abwasserkanälen beziehen. Zusätzlich müssen neben der Wärme aus Müllheizkraftwerken dauerhaft auch industrielle Abwärme und Tiefengeothermie für die Fernwärmeversorgung genutzt werden, wo dies technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Mit Blick auf den Ausbau von Photovoltaik und Windenergie finden punktuell Power-to-Heat-Anlagen Anwendung. Gasbefeuerte Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) und Holzheizwerke sind als Ergänzung und vor allem auch als Brückentechnologien erforderlich.
Darüber hinaus zeigt die Studie, dass sich der Ausbau der Fernwärmenetze sowie die Transformation hin zu erneuerbaren Energien zunächst nur mit umfassender staatlicher Förderung bewerkstelligen lässt. Die Forscher beziffern den jährlichen Bedarf auf etwa drei Milliarden Euro: zwei Drittel davon für den Um- und Ausbau der Wärmenetze, ein Drittel für Wärmeerzeuger, allen voran für Großwärmepumpen.
Quelle: Faunhofer IEE
