Die Wärmeversorgung in Haushalten und Industrie gehört zu den wichtigsten Ansatzpunkten für eine Verringerung klimaschädlicher Emissionen. Als neuer Hoffnungsträger für die Energieversorgung gelten auch hier wie im Verkehrssektor Strom und Wasserstoff. Während Strom aus emissionsfreier Erzeugung für den Betrieb von Wärmepumpen genutzt werden kann, ist Wasserstoff zur direkten Wärmeerzeugung in bisher erdgasbetriebenen Anlagen vorgesehen.
Ausgangspunkt lokale Wärmeversorgung
In einer aktuellen Studie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors analysieren das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und das Fraunhofer-Institut für Energiesysteme Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE die Wärmeversorgung in vier unterschiedlichen Versorgungsgebieten: der Kreisstadt Burg bei Magdeburg, der Stadt Fellbach bei Stuttgart, der Stadt Mainz und der niedersächsischen Kreisstadt Westerstede.
Katherina Reiche, Vorsitzende des Nationalen Wasserstoffrats (NWR), begründet den Auftrag zu der Bottom-up-Studie mit der Unterschiedlichkeit der lokalen Bedingungen: „Die Wärmewende findet lokal statt. Jede Kommune, jeder Stadtteil ist anders. Um dieser Komplexität und Individualität vor Ort gerecht zu werden, bedarf es eines dezentralen Betrachtungsansatzes.“
Szenarien unterschiedlicher Verfügbarkeit und Preise
Für die weitere Entwicklung der Wärmeversorgung sind nach Ansicht der Autoren insbesondere die Verfügbarkeit der Wasserstoffinfrastruktur sowie die Preise für Wasserstoff und Strom entscheidend. Dabei wurde eine hohe Importverfügbarkeit von Wasserstoff zu Grunde gelegt. Für eine stärkere Wasserstoffnutzung sieht die Studie „eine deutliche Reduktion der Erzeugungskosten und einen starken Markthochlauf“ als notwendig an.
Die ausgewählten Szenarien sehen im Einsatz von Wasserstoff in der Fernwärme den entscheidenden Weg zur Erreichung der langfristigen Klimaziele in Industrie und Energieerzeugung. Die für Industrie und Fernwärme notwendige Prozesswärme wird vor allem in den industriell geprägten Städten Burg und Mainz benötigt.
Pluspunkt Mainzer Fernwärmenetz
In der rheinland-pfälzischen Landeshauptstadt ist aber auch der Bedarf an Raumwärme hoch. Daher kann das bestehende Fernwärmenetz nach Ansicht der Autoren stärker ausgelastet werden. „Die Prozesswärme wird in Mainz zum einen durch Großwärmepumpen in Verbindung mit direkter Elektrifizierung und zum anderen durch wasserstoffbasierte Fernwärme und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen bereitgestellt“, schreiben sie.
Für die Raumwärme sieht die Studie neben der Fernwärme vor allem Wärmepumpen vor. Sie sind die vorherrschende Technologie zum Einsatz in den nicht-industriell geprägten Gebieten (Westerstede und Fellbach) ohne großen Prozesswärmebedarf. „Wasserstoff kann in solchen Gebieten zunächst in der Fernwärme zum Einsatz kommen“, heißt es in der Studie.
Verlässliche Rahmenbedingungen nötig
Bei der Schaffung der notwendigen Voraussetzungen für den Einsatz von grünem Strom und Wasserstoff komme es jetzt auf verlässliche Rahmenbedingungen an, betont Matthias Lenz, Geschäftsfeldleiter Netzplanung und Netzbetrieb des Fraunhofer IEE: „Die Netzbetreiber benötigen Investitionssicherheit. Die Studie hebt die Notwendigkeit für die Verteilnetzbetreiber hervor, auf Basis der kommunalen Wärmeplanung unverzüglich mit einer spartenübergreifenden, multimodalen Zielplanung für Strom-, Gas- und Wärmenetze zu beginnen und diese zu operationalisieren.“
