Die Rolle von Fernwärme für ein klimaneutrales Europa

• Die Raum- und Warmwasserheizung ist für etwa ein Drittel des Endenergiebedarfs in der Europäischen Union (EU) verantwortlich und mehr als 75% dieser Wärme stammen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe.
• Fernwärme ist mit Haushaltswärmepumpen, Energieeffizienz in Gebäuden und Effizienz/Elektrifizierung in Industriebereichen Teil der Lösung für Europas Energieversorgung.
• Im Energiesystem von 2050 ist im modellierten System durch Sanierungen der Wärmebedarf um 40% geringer als heute. 48% des Wärmebedarfs von 1.850 TWh im Jahr 2050 können durch Fernwärme gedeckt werden. Für diese Fernwärme stehen europaweit heute doppelt so viele ungenutzte Wärmequellen zur Verfügung.

Die Universität Aalborg hat im Rahmen des EU finanzierten Projektes Heat Roadmap Europe einen Bericht erstellt und Ende November veröffentlicht, der sich mit dem Energiebedarf von Gebäuden und der Rolle von Fernwärme zur Erreichung der Klimaneutralität in Europa auseinandersetzt. Dabei wurde das europäische Energiemodell sektorübergreifend modelliert und aus Sicht der Studienautor*innen so optimiert, dass möglichst viel fossile Brennstoffe eingespart werden können.

Der Raum- und Warmwasserenergiebedarf ist für etwa ein Drittel des gesamten Endenergiebedarfs in der Europäischen Union (EU) verantwortlich, mehr als 75% dieser Wärme stammen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Erdgas ist der meistgenutzte Primärenergieträger für die Heizung in der EU-27 + UK. Sein Einsatz in individuellen Heizkesseln hat seit 1990 um 50% zugenommen und weist jetzt einen Marktanteil von etwa 40% aus. Dabei ist der Brennstoffmix und der Bedarf an fossilen Brennstoffen für die Wärmeversorgung der Gebäude in den einzelnen Ländern sehr unterschiedlich.

Um die Klimaziele zu erreichen und sich langfristig von fossilen Importabhängigkeiten zu lösen, sind alle verfügbaren Optionen notwendig und umzusetzen. Insbesondere die Rolle von Fernwärme wurde in anderen europäischen Betrachtungen dabei oft übersehen, auch weil Zahlen zur Fernwärme oft nur Länderspezifisch vorhanden sind.

Die Analyse der Auswirkungen der Fernwärmeanteile in verschiedenen Ländern zeigt:

• Länder, in denen Fernwärme gut etabliert ist, weisen nicht nur eine geringere Abhängigkeit von Erdgas im Wärmesektor auf, sondern auch eine geringere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen in der individuellen Heizung.
• Zwei Drittel (neun von vierzehn) der Länder, in denen Fernwärme einen Marktanteil von weniger als 20% hat, sind zu mehr als der Hälfte von fossilen Brennstoffen in der individuellen Heizung abhängig.

Individuelle Heizkessel, die fossile Brennstoffe verbrennen, machen über 70% des Wärmemarktes in den zehn Ländern aus, in denen Fernwärme einen Marktanteil von weniger als 10% hat, wie z.B. Deutschland, Italien, Belgien, Irland und die Niederlande.

Durch die Entwicklung neuer Fernwärmesysteme und die Verdichtung bestehender Fernwärmesysteme, sowie durch die Änderungen im Brennstoffmix, würde ein höherer Anteil von Erneuerbaren und Abwärmequellen in den Wärmesektor integriert werden. Die Bereitstellung von 20% des europäischen Wärmebedarfs durch Fernwärme bis 2030 würde die kurzfristige Energieeffizienz des europäischen Energiesystems steigern und eine kosteneffiziente Reduzierung des Erdgasverbrauchs mit sich bringen.

Die Studie zeigt die Beiträge zur Einsparung an Erdgas, die mit einem systemischen Ansatz erreicht werden können.

Durch eine Steigerung des Marktanteils von Fernwärme auf 48% (durch Ausbau und in Kombination mit Einsparungen in Gebäuden) wird eine kosten- und ressourceneffiziente Dekarbonisierungsstrategie für Wärme ermöglicht, wobei das Potenzial von Abwärme und einer breiteren Vielfalt an erneuerbaren Energiequellen wie Geothermie und Solarthermie genutzt wird.

Der Ausbau von Fernwärme ist auch eine wichtige Voraussetzung für die Balance des Energiesystems und die Integration von mehr erneuerbaren Energien wie Windkraft und Photovoltaik ins Stromnetz. Es ist Teil eines intelligenten Energiesystemansatzes, der die kosteneffiziente Integration erneuerbarer Energiequellen ermöglicht. Um die Chancen für eine verbesserte Energieeffizienz im Wärmesektor eingehend zu bewerten, ist es wichtig, die Wärmeversorgung im Kontext des gesamten Energiesystems auch zeitlich differenziert zu betrachten – was in der Studie auch sektorübergreifend modelliert wird, um insbesondere das Potenzial im Wärmesektor mit zu berücksichtigen.  Das Modell baut auf sektorübergreifenden Verbindungen auf, um zusätzliche Flexibilitätsquellen zu erschließen, wie zum Beispiel Elektrofahrzeuge, Strombasierte-Kraftstoffe und Fernwärmesysteme. Dabei werden auch alle verschiedenen Arten von Speichern genutzt um effizient Flexibilitäten zur Verfügung zu stellen und das Energiesystem zu stabilisieren. Für das Modell geht man auch von einer 40%ige Reduzierung des Wärmebedarfs im Gebäudebestand aus. Das ist im Vergleich zu der 55% Reduktion im europäischen Maßnahmenbündel eine geringere Einsparung bei der Nachfrage im Gebäudebereich, ist aber der wesentlich kosteneffizientere Weg zur Erreichung der Klimaneutralität.

Der Raumwärme- und Warmwasserwärmebedarf schwankt im Jahresverlauf erheblich. Grundlastwärmequellen wie industrielle Abwärme, Geothermie und Müllverbrennung sowie neue Quellen aus Rechenzentren und Elektrolyse bieten eine kontinuierliche Verfügbarkeit. Diese Quellen können jedoch normalerweise nicht kombiniert werden, da ihre kontinuierliche Ausgabe die kostengünstigste Quelle der lokalen Versorgung dominiert. Solarenergie kann ergänzend eingesetzt werden, wenn Abwärme knapp ist.

Eine Erhöhung des Marktanteils der Fernwärme auf 20% bis 2030 und auf 48% bis 2050 hat Auswirkungen auf die Stabilität der Energieversorgung in Zeiten von Energiekrise und langfristig auf den Klimaschutz, da es einen höheren systemweiten Anteil an erneuerbarer Energien ermöglicht:

• Im systemischen Ansatz wird geothermische Energie und Abwärme erheblich ausgebaut. Bis 2030 werden diese Energieformen bereits 29% des Energiemix ausmachen und bis 2050 werden es 49% sein.
• Die Gesamtmenge der aktuellen und potenziellen Wärmequellen wie Abwärme aus Industrie, aus Kläranlagen, aus dem Lebensmittelhandel, von U-Bahn-Stationen, der Elektrolyse, aus Rechenzentren und aus Tiefengeothermie beträgt laut der Studie mehr als 2.000 TWh pro Jahr. Im Energiesystem von 2050 sinkt der Wärmebedarf um 40%. Da 48% des Wärmebedarfs von 1850 TWh im Jahr 2050 durch Fernwärme gedeckt werden kann, bedeutet das, dass ungenutzte Wärmequellen zur Verfügung stehen, um den doppelten realisierbaren Fernwärmeanteil im Jahr 2050 abzudecken.
• Systemisch kann Fernwärme dabei auch helfen die schwankende Erzeugung durch erneuerbarer Energien im Stromnetz auszugleichen. Dazu müssen die Potentiale der thermischen Speicherung und der flexible Betrieb von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) und Großwärmepumpen genutzt werden. Diese Maßnahmen helfen die Energieeffizienz und die Stabilität des Stromnetzes zu verbessern.

Der Ausbau der Fernwärme erfordert erhebliche Investitionen in die Wärmeinfrastruktur. Bis 2030 werden insgesamt 144 Milliarden Euro benötigt, um von 13% - dem heutigen Marktanteil - auf 20% und zusätzliche 541 Milliarden Euro auf 48% bis 2050 zu wachsen. Belgien, Deutschland, Spanien, Frankreich, Italien, die Niederlande und das Vereinigte Königreich sind die Länder, in denen der höchste Investitionsbedarf besteht. Jedes Land muss mindestens 20 Milliarden Euro investieren, um die Fernwärme vor 2050 auszubauen. Andere Länder wie Österreich, die Tschechische Republik, Griechenland, Ungarn, Polen, Portugal und Rumänien müssen bis 2050 mindestens 5 Milliarden Euro investieren.