01. April 2022
Projektlaufzeit: 10.2021 - 03.2022
Projektstatus: abgeschlossen
Förderkennzeichen: G 202116
Ein Projekt des DVGW-Innovationsprogramms Wasserstoff
Das Projekt wurde durchgeführt von:
Die Projektpartner Frontier Economics und Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) untersuchten im Projekt Nachhaltiger Wärmesektor Aspekte wie Resilienz, vorhandene Gasinfrastruktur und Sektorenkopplung mit Fokus auf den Wärmemarkt. Das Projekt beinhaltete drei Arbeitspakete, zu denen jeweil ein Abschlussbericht erstellt wurde:
1. Analyse: Verfügbarkeit und Kostenvergleich von Wasserstoff – Merit Order für klimafreundliche Gase in 2030 und 2045
2. Strategien: resiliente Strategien für eine nachhaltige Wärmewende mit klimafreundlichen Gasen
3. Sektorenkopplung: Eine nachhaltige Wärmewende mit dezentraler KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) und klimafreundlichen Gasen
Zu jedem dieser Punkte wird ein Teilbericht erstellt. Teil 1 steht bereits zur Verfügung, Teil 2 und 3 folgen in Kürze.
Deutschland will bis zum Jahr 2045 klimaneutral werden. Auf dem Weg dahin spielt der Wärmemarkt aufgrund seiner Größe eine wichtige Rolle. Er lässt sich aber nicht allein durch Gebäudesanierung, erneuerbare Energien und strombasierten Technologien zukunftsfähig gestalten. Es bedarf dazu auch klimafreundlicher Gase.
Im Projekt Nachhaltiger Wärmesektor wurde untersucht, aus welchen Quellen Wasserstoff und andere klimafreundliche Gase gewonnen werden können, in welchem Umfang sie in Deutschland zur Verfügung stehen und wie sie zur Klimaneutralität im Gebäudesektor beitragen können. Weiterhin wurde berechnet, inwiefern die dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Zusammenspiel mit klimaneutralen Gasen das Stromnetz stabilisieren kann.
Insgesamt gliedert sich das Projekt in drei Teile:
Der erste Teil der Analysen zeigt, dass künftig ausreichend klimafreundliche Gase zur Verfügung stehen können, um die prognostizierte Nachfrage in Deutschland bis zu den Jahren 2030 und 2045 zu decken – auch für den Wärmesektor. Insofern die Rahmenbedingungen stimmen, gibt es eine Vielzahl von potenziellen Quellen für Wasserstoff und andere klimafreundliche Gase, die technisch in naher Zukunft auf große Produktionsmengen ausgerollt werden können.
Im zweiten Teil werden die Herausforderungen der Wärmewende beleuchtet, insbesondere die Auslastung des Stromsystems durch eine weitreichende Elektrifizierung im Wärmemarkt. Eine Schwierigkeit ist die große Energiemenge, die aktuell durch fossile Energieträger gedeckt wird. So werden allein über das Gasnetz und durch Fernwärme über 9,5 Mio. Wohngebäude mit fast 22,5 Mio. Wohnungen mit Wärme versorgt, und nur fünf Prozent mit Strom. Hinzu kommt, dass der Wärmemarkt ein „Saisongeschäft“ ist: Im Winter sind fast die dreifachen Gasmengen im Vergleich zu Sommermonaten erforderlich. Geographische Unterschiede mit großen erneuerbaren Strompotenzialen im Norden und hoher Nachfrage im Süden Deutschlands erschweren die Situation zusätzlich.
Teil 3 der Studie belegt anhand diverser Simulationen, dass strombasierten Lösungen wie Wärmepumpen mit klimafreundlichen Gase und Gastechnologien sinnvoll kombiniert werden können. So wird Stromsystem auf allen Ebenen entlastet. Untersucht wurde ein für Deutschland typisches Quartier mit 144 Ein- und Mehrfamilienhäusern – vom Altbau mit über 170 Jahren bis hin zum Neubau. Bei einem kombinierten Betrieb von dezentralen Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Wärmepumpen könnte darin der Strombedarf signifikant sinken. Wenn noch große thermische Speicherkapazitäten wie Puffer-Speicher dazu kommen, kann das Quartier sogar autark versorgt werden. Eine nachhaltige Stromversorgung ist dadurch gewährleistet.
