Klimaschutz-Studie: Dekarbonisierung durch Wärmepumpen im Heizungssektor

Die Nutzung fossiler Brennstoffe wie Benzin, Diesel, Heizöl und Gas wird seit Anfang 2021 mit 25 Euro pro Tonne Kohlendioxid besteuert. Mit der CO2-Bepreisung wird das Ziel verfolgt, die Emissionen von Kohlendioxid zu senken, um ökologische Auswirkungen wie die globale Erwärmung und die Versauerung der Meere zu reduzieren. Für die Verbräuche bedeutet dies konkret, dass die Preise für Heizöl um 7,9 Cent pro Liter und für Erdgas um 0,6 Cent pro Kilowattstunde steigen.

 

Durch dieses wirtschaftspolitische Steuerungsinstrument soll die Nutzung klimaschonender Technologien wie der Einsatz von Wärmepumpen und erneuerbarer Energie attraktiver werden. Bis zum Jahr 2025 wird der CO2-Preis voraussichtlich schrittweise auf bis zu 55 Euro pro Tonne CO2 angehoben. Das Klimaschutzprogramm 2030 sieht eine verstärkte Förderung von Maßnahmen für energieeffiziente Gebäude und einen klimafreundlichen Verkehr vor.

 

Mit dem European Green Deal sind die europäischen Klimaziele angehoben worden. Bis zum Jahr 2030 sollen die CO2-Emissionen um 65 Prozent gegenüber dem Niveau im Jahre 1990 sinken und 2050 eine vollständige Klimaneutralität des Energiesystems erreicht werden. Aufgrund dieser Zielverschärfungen hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE die im Februar 2020 erschienene Studie Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem aktualisiert.

 

Die Wissenschaftler*nnen kommen zu dem Ergebnis, dass die Erreichung der Klimaschutzziele aus technischer und systemischer Sicht auch mit einer stärkeren Reduzierung der Treibhausgasemissionen möglich sei. Allerdings erfordere dies sowohl bis 2030 als auch bis zum Jahr 2050 merklich höhere Anstrengungen. Da aufgrund der Zielverschärfung der energiebedingten CO2-Emissionen eine höhere direkte oder indirekte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien in verschiedenen Verbrauchssektoren zu erwarten ist, erfordert die Deckung dieser erhöhten Strommenge einen stärkeren Ausbau von Anlagen zur Erzeugung von Wind- und Solarenergie mit entsprechend höheren jährlichen Zubaumengen.

Im Jahr 2020 war die Windenergie mit rund 132 TWh  die stärkste Energiequelle in Deutschland, die im Vergleich zu 2019 um 4,6 Prozent zugelegt hat. Der Anteil der Braunkohlekraftwerke ist gegenüber dem Vorjahr um 19,6 Prozent zurückgegangen und belief sich auf 82 TWh. Ebenfalls rückläufig ist die Nettostromproduktion aus Kernkraftwerken, die 2020 60,9 TWh betrug. Der Rückgang um etwa 14 Prozent im Vergleich zum Vorjahr resultiert aus der Abschaltung des Kernkraftwerks Philippsburg 2.

 

Der Anteil der Gaskraftwerke an der öffentlichen Stromversorgung ist im Jahr 2020 um 6 TWh auf 59 TWh netto gestiegen. Zum Anstieg um 11,7 Prozent gegenüber dem Vorjahresniveau haben die niedrigen Gaspreise und die hohen CO2-Zertifikatspreise beigetragen. Weiter auf dem Vormarsch sind Photovoltaikanlagen, die in Deutschland im Jahr 2020 ca. 50,7 TWh in das öffentliche Netz eingespeist haben, was einer Zunahme von 9,3 Prozent gegenüber 2019 entspricht. Dank dem Zubau von ca. 4,4 GW im Jahr 2020 lag die installierte PV-Leistung Ende November bei rund 53,6 GW.

 

Da mit einem stärkeren Ausbau erneuerbarer Energien auch der Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien im Energiesystem steigt, muss der Ausbau von Kurzzeitspeichern wie stationärer Batterien erhöht werden, um das hohe Maß an Systemflexibilität zu kompensieren. „Insbesondere die heimische Erzeugung, aber auch der Import von synthetischen Energieträgern ist ein wichtiger Baustein zum Erreichen der verschärften Klimaschutzziele”, konstatieren die Wissenschaftler*nnen. Dies erfordere, auf Basis von klimaneutralem Strom hergestellte, synthetische Energieträger bereits früher in großen Mengen bereitzustellen. In der Untersuchung sind die Expert*nnen davon ausgegangen, dass die Infrastruktur für einen umfangreichen Import erst in späteren Jahren verfügbar sein wird.

Ein wesentlicher Baustein der Energiewende stellt die Umsetzung der Wärmewende dar. „Wärmepumpen müssen ab sofort zur Schlüsseltechnologie für die Wärmeversorgung werden“, betonen die Wissenschaftler.
 Auch ein Ausbau der Fernwärmeanschlüsse, die teilweise durch Großwärmepumpen gespeist werden, würde erheblich zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung beitragen.

Bis zum Jahr 2030 könnten etwa 40% aller Heizungsanschlüsse mit Fernwärme oder Wärmepumpen versorgt werden. In einem klimaneutralen Energiesystem im Jahre 2050 könnte der Anteil dieser Versorgungslösungen etwa 90 Prozent erreichen.

Einen erheblichen Anteil an der Energiewende besitzt die Verkehrswende. Um die CO2-Emissionen in diesem Bereich bis 2030 um 65 Prozent zu senken, müssten ein Drittel der Fahrzeuge im Personenverkehr über einen batterieelektrischen Antrieb verfügen und mit klimaneutral erzeugtem Strom gespeist werden. Das hieße, dass 2030 etwa 19 Mio. batterieelektrische Fahrzeuge in Deutschland unterwegs wären, was Neuzulassungen von jährlich etwa 1,8 Mio. Batteriefahrzeugen entsprechen würde.

 

Der Studie zufolge werden 2050 im Bereich des Lastgüterverkehrs nahezu keine konventionellen Verbrennungsmotoren mehr zum Einsatz kommen. In dem Szenario wird damit gerechnet, dass die Antriebe im Lastgüterverkehr zu 70% durch wasserstoffelektrische und zu 30 % durch batterieelektrische Antriebe erfolgen, während die verbleibenden konventionellen Verbrennungsmotoren ausschließlich mit synthetischen Energieträgern betrieben werden.