2045 will Deutschland klimaneutral sein, auch bei der Wärmeversorgung. Auch wenn ein großer Teil der Gebäude in Ballungsgebieten an Fernwärmenetze angeschlossen werden soll, ist das bei weitem nicht überall möglich. Welche Technik – Wasserstoffheizung oder Wärmepumpe – dann effizienter in einem 100-Prozent-Erneuerbare-System funktioniert, hat eine Studie der Prognos AG im Auftrag der Stiftung Klimaneutralität untersucht.
Der entscheidende Punkt: Beide Strategien erfordern zusätzlichen Strom aus erneuerbaren Energien. Im ersten Fall wird der Strom direkt mit Hilfe von Wärmepumpen zum Heizen von Gebäuden eingesetzt. Im zweiten Fall wird mit Hilfe von Strom erst Wasserstoff produziert, der zu den Gebäuden transportiert wird, um dort in Heizungen eingesetzt zu werden.
Wasserstoffheizungen ineffizienter
Bei der Abwägung der Vor- und Nachteile der beiden Strategien sind in der Debatte zwei wichtige Fragen gestellt worden:
1. Führt ein deutlich höherer Strombedarf in einem klimaneutralen Stromsystem – u.a. bedingt durch eine hohe Anzahl an Wärmepumpen – auch zu einem höheren Bedarf an regelbarer Kraftwerksleistung als Backup-Kapazität?
2. Da in beiden Fällen Wasserstoff eingesetzt würde, entweder zur Stromerzeugung in Backup-Kraftwerken oder in Gebäudeheizungen, wie groß wäre der jeweilige Bedarf?
Das Ergebnis der Studie: Der Einsatz von Wasserstoffheizungen statt Wärmepumpen in der dezentralen Wärmeversorgung wäre für das Gesamtsystem ineffizienter. Der Bedarf an zusätzlicher gesicherter Leistung würde kaum gemindert. Jedoch stiege der Bedarf an Wasserstoff und damit auch der notwendige Ausbau von erneuerbaren Energien stark an.
Wärmepumpen tragen zur Flexibilität des Stromsystems bei
Ein steigender Anteil von Wärmepumpen führe zwar zu einer deutlichen Steigerung des Stromverbrauchs, doch diese Nachfrage könne flexibel reagieren, errechnete Prognos. Mithilfe ihrer Wärmespeicher könnten sie das erneuerbare Energien-Angebot integrieren und die Stromnachfrage zeitlich verschieben.
In einem klimaneutralen Stromsystem 2045 ginge deshalb ein deutlich höherer Stromverbrauch (+70Prozent gegenüber 2022) und eine deutlich höhere Erzeugungsspitze (+ 300 Prozent) mit einem viel geringeren Anstieg der maximalen Residuallast einhergeht (+ 20 Prozent). Das heißt, dass in einem Stromsystem mit flexiblen Verbrauchern ein zusätzlicher Strombedarf von 70 Prozent nur einen zusätzlichen Bedarf von 20 Prozent regelbarer Kraftwerksleistung erfordert. Gegenüber heutiger Überkapazität bedeute das netto einen Rückgang der nötigen regelbaren Leistung, so die Stiftung Klimaneutralität.
Wasserstoffheizungen führen zu einem deutlich höheren Wasserstoff- und damit auch höheren Strombedarf
Der zweite Teil der Analyse untersucht, wie sich die Versorgung eines Teils der dezentralen Wärme durch Wasserstoffheizungen statt Wärmepumpen auf das Stromsystem, inklusive des Wasserstoffbedarfs, auswirkt. Dazu wurde im Klimaneutralitätsszenario 2045 die Anzahl der Wärmepumpen von 14 Millionen auf 13 Millionen reduziert, und stattdessen angenommen, dass eine Million Wasserstoffheizungen eingesetzt werden.
Die Analysen zeigen, dass der Strombedarf der Wärmepumpen um etwa neun Prozent sinkt, dies aber geringe Auswirkungen auf die maximal benötigte Residuallast hat. Im Vergleich zum Basisszenario sinkt die nötige gesicherte Leistung kaum (-0,2 GW). Im Gegenzug steigt der zusätzliche Bedarf an Wasserstoff jedoch stark an: Der Wasserstoffbedarf von einer Million Wasserstoffheizungen sei ungleich höher als der der Kraftwerke, die für einer Million Wärmepumpen als Backup-Kapazität bei der Stromerzeugung benötigt werden, heißt von der Stiftung Klimaneutralität. Der Einsatz von einre Million Wasserstoffheizungen führt nach Prognos-Berechnungen zu einer Verdopplung des Wasserstoffbedarfs in der Wärmeversorgung gegenüber dem Basisszenario (+ 7,7 TWh). Bei der Verwendung von Wasserstoffheizungen müssten deutlich mehr zusätzliche erneuerbare Energien ausgebaut werden, um den benötigten zusätzlichen grünen Wasserstoff zu erzeugen. (kw)
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