Der Wärmemarkt der Zukunft - Potenziale erkennen und erfolgreich umsetzen

Dekarbonisierung als Trendthema ist aus der Medienlandschaft heute nicht mehr wegzudenken. Jetzt geht es darum, einen Fokus auf den Wärmemarkt zu legen und die vorhandenen Potenziale zu nutzen. Städte, Gemeinden und Landkreise stehen alle vor der Aufgabe, neue Versorgungsstrukturen und Alternativen aufzubauen, die zukunftsweisend, effizient und CO₂-neutral sind. Durch die Umstellung von fossilen Brennstoffen werden Energieimporte in Milliardenhöhe in lokale Wertschöpfung umgewandelt und gleichzeitig die Klimabilanz verbessert. Bei einem aktuell jährlichen Marktvolumen von ca. 90 Mrd. Euro und angesichts der bevorstehenden Transformation bietet der Wärmemarkt die Chance, nachhaltige und wirtschaftliche Investitionen durchzuführen. Kommunen, Versorger und Investoren sind aufgefordert, jetzt die Weichen für nachhaltige Projekte zu stellen und in Zukunft als Vorreiter langfristig von diesen zu profitieren.

Die Wärmewende stockt - national und international

Die Energiewende ist in aller Munde, doch ist sie bislang vor allem eine Stromwende. Mit 57 Prozent Anteil am Endenergieverbrauch ist allerdings der Wärmesektor der energieintensivste Sektor in Deutschland (siehe Abbildung 1) und somit auch der größte CO₂-Emittent. Der Anteil der Erneuerbaren Energien in der Wärmeerzeugung liegt dagegen seit Jahren lediglich bei ca. 10 Prozent. Heutzutage dominieren dezentrale Heizkessel auf Erdgasbasis die Wärmeerzeugung in Deutschland. Dazu kommt, dass die benötigten fossilen Energieträger importiert werden müssen. Die Energieimporte stellen zurzeit jährlich Kosten in Höhe von über 50 Mrd. Euro dar. Die aktuellen Entwicklungen und das Risiko, die angestrebten Ziele nicht zu erreichen, zeigen den akuten Handlungsbedarf deutlich auf. Hinzu kommt, dass bei Nicht-Erreichung der EU-Klimaziele Strafzahlungen in Milliardenhöhe auf Deutschland zukommen. Dabei sind die Dekarbonisierungs- und Einsparpotenziale durchaus vorhanden, es fehlt allerdings ein strategischer Ansatz, der speziell auf die besonderen Anforderungen des Wärmemarktes zugeschnitten ist.

Abbildung 1: 2.542 TWh Endenergieverbrauch in Deutschland 2016 nach Sektoren

Wärmespezifische Urbanitätsgrade - Methodik und Anwendungsbereiche

Als Antwort auf die besonderen Anforderungen des Wärmemarktes wurde der wärmespezifische Urbanitätsgrad entwickelt, der die Wärmedichte – also den spezifischen Wärmebedarf pro Quadratmeter – in einen Zusammenhang mit den Siedlungstypen stellt. Mithilfe dieser Kenngröße lässt sich der Wärme-, Kälte- und Warmwasserbedarf kategorisieren und einheitlich darstellen. Durch Anwendung der Methodik können dicht, mittel und dünn besiedelte Gebiete identifiziert werden. Dicht besiedelte Gebiete zeichnen sich durch eine hohe Wärmedichte aus und sind insbesondere in urbanen Ballungszentren anzutreffen. Dünn besiedelte Gebiete liegen schwerpunktmäßig bei kleinen Siedlungstypen, aber auch in Randgebieten größerer Städte vor. Mittel besiedelte Gebiete liegen im Wärmebedarf pro Fläche zwischen dünn und dicht besiedelten Flächen. Die Übergänge zwischen den verschiedenen Urbanitätsgraden sind dabei, wie Abbildung 2 zeigt, oft fließend.

Abbildung 2: Wärmespezifischer Urbanitätsgrad in Abhängigkeit von Wärmedichte und Siedlungstyp

Die Wärmezielscheibe

Es ist ersichtlich, dass jeder Urbanitätsgrad prominent vertreten ist. Aus den Ergebnissen und mit der Intention eines intuitiven Instrumentes wurde die Wärmezielscheibe entwickelt. In Abbildung 3 ist die Wärmezielscheibe sowohl für heute als auch für 2050 dargestellt. Die Bedeutung der verschiedenen Urbanitätsgrade wird in der Darstellung der Zielscheibe wiedergegeben und zur gleichen Zeit wird ersichtlich, dass die dicht besiedelten Gebiete nicht nur im Zentrum der deutschen Städte und in den Ballungszentren anzutreffen sind, sondern gleichzeitig auch das Hauptaugenmerk einer effizienten, ökonomischen und schnellen Dekarbonisierungsstrategie auf allen Handlungsebenen liegen muss. Bereits heute liegt der Anteil des Wärmebedarfs der dicht besiedelten Gebiete bei über 28 Prozent. Bis 2050 ist aufgrund von verschiedenen strukturellen und sozioökonomischen Effekten von einem Anstieg auf 42 Prozent zu rechnen. Das Sinnbild der Zielscheibe, mit dem Ziel, stets die Mitte treffen zu wollen, stellt die vorzunehmende Priorisierung dar und symbolisiert den Handlungsdruck, der auf Politik und Versorgungswirtschaft gleichermaßen wirkt.

Abbildung 3: Die Wärmezielscheibe heute und im Zielszenario 2050

Technologiezuordnung

Eine Priorisierung alleine reicht jedoch nicht aus, um die Dekarbonisierung durchzusetzen. Es müssen vielmehr Technologien ausgewählt und eingesetzt werden, die mit der Zielerreichung kongruent sind. Aufgrund der Heterogenität des Wärmemarktes sind die verschiedenen verfügbaren Technologien nicht universell einsetzbar. Die derzeit anzutreffende politische Fahrweise der Technologieoffenheit, die die Verteilung der Technologien dem ökonomischen Verhalten des Marktes überlässt, vernachlässigt sowohl die ökologischen als auch die strukturellen Effekte auf dem Wärmemarkt.

Um die Rolle der Technologien auf dem Wärmemarkt bewerten zu können, sind neben ökonomischen Entscheidungsparametern wie Investitionskosten und Betriebskosten auch weitere spezifische Aspekte, wie z. B. die benötigte Installationsfläche, die lokale Verfügbarkeit von Brennstoff und der CO₂-Ausstoß zu analysieren. Außerdem ist nicht nur die Erzeugung, sondern ebenso die Verteilung der Wärme über leitungsgebundene Fernwärmenetze sowie die Speicherung thermischer Energie über den Tagesverlauf oder über einen längeren Zeitraum essenziell für den optimalen Technologiemix.

Abbildung 4: Vorschläge zur Verbreitung von Erzeugungstechnologien in den verschiedenen wärmespezifischen Urbanitätsgraden 

Mithilfe der wärmespezifischen Urbanitätsgrade lässt sich eine qualitative Zuordnung der Technologien vornehmen (vgl. auch Abbildung 4): Aufgrund der geringen Flächenverfügbarkeit muss in dicht besiedelten Gebieten die größtmögliche flächenspezifische Wärmeleistung angestrebt werden, um den hohen Wärmebedarf zu decken. Die bestmöglichen Technologien (Tiefengeothermie, Power-to-Heat, industrielle Abwärme und thermische Abfallverwertung) benötigen eine leitungsgebundene Lösung zur Wärmeverteilung. Ein Ausbau des Fernwärmenetzes ist daher in dicht besiedelten Gebieten unerlässlich. In dünn besiedelten Gebieten ist dagegen der Einsatz dezentraler, objektbezogener Wärmetechnologien zu bevorzugen. Technologien wie Solarthermie und oberflächennahe Geothermie in Verbindung mit Wärmepumpen können auf den, im Gegensatz zu den dicht besiedelten Gebieten, verfügbaren Flächen eingesetzt werden. In mittel besiedelten Gebieten ist die größte Technologievielfalt anzutreffen. Wenn möglich, ist die Anbindung an vorhandene Fernwärmestrukturen zu bevorzugen und im Einzelfall sind Nahwärme- und Quartierslösungen mit Solarthermie, Großwärmepumpe, industrieller Abwärme und einem Großwärmespeicher möglich.

Es ist wichtig festzuhalten, dass einerseits jede verfügbare Technologie einen wichtigen Beitrag zur Wärmewende leisten muss, andererseits der Einsatz im passenden wärmespezifischen Urbanitätsgrad vorgenommen werden muss. Denn in allen Bereichen sind große Marktvolumina vorhanden: Für 2020 werden in dicht besiedelten Gebieten 22 Mrd. Euro Umsatz erwartet, mittel besiedelte Gebiete führen ein Volumen von 27 Mrd. Euro und dünn besiedelte Gebiete 42 Mrd. Euro.

Ausblick: Europaweite Ausweitung der Methodik

Die Transformation des Wärmemarktes ist eine Schlüsselaufgabe unserer Generation. Die Wärmezielscheibe dient als Orientierungshilfe für Entscheidungsträger aus (Energie-)Wirtschaft und Politik in Deutschland. Jedoch ist die Dekarbonisierung nicht nur ein Kernthema in Deutschland, sondern in ganz Europa. Dieser Wandel ist auch ökonomisch von hoher Bedeutung, immerhin sollen Energieimporte im Wert von aktuell über 50 Mrd. Euro im Jahr durch regionale Energieträger ersetzt werden.

Die im Konzeptpapier angewandte Methodik der wärmespezifischen Urbanitätsgrade lässt sich problemlos auf andere Länder ausweiten. Erste qualitative Annahmen werden bereits vorbereitet, doch für eine effiziente Ausarbeitung sind die jeweiligen Kollegen vor Ort aufgerufen, selbst aktiv zu werden. Unter Beachtung der rechtlichen und politischen Rahmenbedingungen können länderspezifische Grafiken entwickelt, Technologiezuordnungen vorgenommen und Priorisierungsstrategien entwickelt werden. Infolgedessen können die Ergebnisse nicht nur auf Länderebene als Orientierungshilfe für Entscheidungsträger und Investoren dienen, sondern auch von der EU für Zielformulierungen verwendet werden.

Fazit

Zunehmende Hitzeperioden, Unwetter und Naturkatastrophen signalisieren die Notwendigkeit der Energiewende. Trotz vorhandener Potenziale sind die Fortschritte auf dem Wärmemarkt überschaubar und die Rahmenbedingungen undurchsichtig. „Die Wärmezielscheibe” präsentiert ein Instrument, mit dem der Wärmemarkt intuitiv und schnell eingeteilt, die wichtigsten Bereiche priorisiert und eine optimale Technologieverteilung vorgenommen werden kann. Sie dient Entscheidungsträgern als Informationsquelle und wirkt unterstützend bei der langfristigen Anpassung der Unternehmensstrategie. Auch über Deutschland hinaus ist die Methodik anwendbar. Ausgeweitet in der EU können sowohl die einzelnen Länder als auch die EU-Regierung die Ergebnisse nutzen, um unseren Kontinent erfolgreich zu dekarbonisieren.

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