Klimaneutralität: Weg vom Erdgas mit Abwärme

War die Rede von der Energiewende, ging es gedanklich automatisch weg von fossilen Energieträgern hin zu Strom. Ein wesentlicher Aspekt wurde dabei aber meist außer Acht gelassen, wie Markus Fritz vom Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (Fraunhofer ISI) erklärt: "In den Nullerjahren bis Ende der Zehnerjahre ging es hauptsächlich bei der Energiewende um die Stromwende. Erst in letzter Zeit ist das Thema Wärme so richtig aufgekommen – obwohl es einen substantiellen Teil der Energie ausmacht. Wärme war der Elefant im Raum, den wir viele Jahre nicht gesehen haben. Wir haben uns mit PV-Anlagen, mit Elektrolyseuren und Wasserstoff beschäftigt. Aber jetzt haben alle den Elefanten im Raum gesehen."

So entfallen laut Fritz 81 Prozent des Endenergieverbrauchs in Haushalten auf Wärme, wohingegen nur 19 Prozent auf Strom entfallen. "Dabei sind nur circa 16,5 Prozent des Endenergieverbrauchs der Wärme erneuerbar. Im Strombereich waren es im Jahr 2021 hingegen 41,1 Prozent und im Jahr 2020 aufgrund von viel Windstrom sogar 45,2 Prozent.

Wärmeversorgung und Klimaneutralität bis 2045

Ziel sei es, die Klimaneutralität bis 2045 auch aufgrund einer veränderten Wärmeversorgung zu erreichen. Dabei gelte es für die sogenannten jeweiligen Quartiere CO₂-Neutralität zu erreichen - so beispielsweise durch die Reduzierung des Gasverbrauchs. Ein Quartier besteht aus unterschiedlichen Gebäuden, Industriebetrieben und auch den Versorgungsbetrieben. "Dann kommen Fragen auf, ob sich ein Ausbau des Gasnetzes überhaupt noch lohnt und wie man mit neuen Wärmenetzen sowie der Einbindung von Elektrolyseuren vorangeht", sagt Fritz.

Wärmepumpe und Fernwärme am sinnvollsten für Wärmenetze

Dazu gebe es es fünf verschiedene Szenarien, wie Fritz erläutert: "In allen werden die Wärmepumpe und die Fernwärme als am sinnvollsten für den Einsatz in Wärmenetzen erachtet. Dabei sind heutzutage Wärmenetze 4.0 hochkomplex, in denen viele verschiedene Akteure zusammengebracht werden müssen."

Vor allem, wenn es mehrere dezentrale Einspeisungen über Solarthermie, Geothermie oder eine Großwärmepumpe gebe. "Es bedarf einer intensiven Zusammenarbeit und man muss sich dann auch committen. Solche Wärmenetze sind auch mit Risiken verbunden, denn so kann beispielsweise ein Industriebetrieb abwandern und somit einfach keine Abwärme mehr liefern", verdeutlicht Fritz. Oder es gibt schlichtweg eine Prozessumstellung, um klimaneutral zu werden, wodurch auch wieder Abwärme wegfalle.

Industrielle Abwärme wichtig für Bereitstellung von Fernwärme

Fritz stellt die Frage, inwieweit 2045 Fernwärme überhaupt noch erzeugt werde. Denn die industrielle Abwärme stelle einen wichtigen Beitrag zur Bereitstellung von Fernwärme dar. "So gibt es auch strombasierte Szenarien, in denen es kaum mehr Abwärme gibt. In anderen Szenarien gibt es weiterhin Abwärme, die Berechnungen sagen elf bis 15 Terrawattstunden voraus", bilanziert Fritz.

35 TWh nutzbare Abwärme vorhanden

Auf Basis von 2016 seien somit in Summe circa 35 TWh nutzbare industrielle Abwärme vorhanden. "Etwa 63 Prozent der Abwärme haben ein Temperaturniveau von geringer als 200°C. Das heißt, über die Hälfte dieser Abwärme ist in Industriebetrieben nicht weiter nutzbar. Diese Wärme muss demnach ausgekoppelt werden, um sie nutzen zu können. Das ist das sogenannte low hanging potential, das man relativ einfach nutzen kann", rechnet Fritz vor.

Speist man laut Fritz diese Abwärme in die Wärmenetze ein - zumal sie die mit Abstand kostengünstigste Technologie zum Transport der Abwärme sind - kommt Fritz zu folgender Bilanz: "Wenn wir von Kosten von bis zu zwei Cent pro Kilowattstunde ausgehen, dann können wir bis zu 10,5 Terawattstunden nutzen. Kostet die Abwärme selbst noch drei bis vier Cent, dann ist man absolut konkurrenzfähig zur Gasversorgung oder anderen Technologien."

Fritz verweist allerdings auch darauf, dass sich aufgrund von zukünftigen Prozessumstellungen oder Änderungen der Produktionsstandorte dieses Potenzial verringern kann.