Dekarbonisierung von Energieinfrastrukturen – Entwicklung eines Unterstützungsrahmens am Beispiel von Wärmenetzen

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Der Ausstieg aus der Kohleverstromung bis spätestens zum Jahr 2038 ist ein zentraler Baustein zur Einhaltung der Klimaschutzziele der Bundesrepublik Deutschland bis 2030 und 2050. Eine Abschaltung der Kohlekraftwerke ist auch für die Fernwärme mit Herausforderungen und zugleich Chancen verbunden: eine Chance besteht darin, eine weitgehend klimaneutrale Wärmeversorgung von Endabnehmern zu erreichen. Im Jahr 2018 erzeugten Steinkohleheizkraftwerke an mehr als 45 Standorten und Braunkohleheizkraftwerke an mehr als zehn Standorten in Deutschland gleichzeitig Strom und Wärme. Insgesamt liegt der Anteil von Braun- und Steinkohle an der Fernwärmeerzeugung bei etwa 27 %. Kohle ist damit neben Erdgas zurzeit der wichtigste Energieträger in der Fernwärmeerzeugung in Deutschland.

Ausschöpfung von Potenzialen

Eine langfristig klimaneutrale Wärmeversorgung setzt voraus, dass die lokal verfügbaren erneuerbaren Potenziale ausgeschöpft und in die bestehenden Wärmenetze eingebunden werden. Dazu müssen vielerorts entsprechend der Verfügbarkeit von regenerativen Wärmequellen mehrere kleinteilige Potenziale erschlossen werden (multivalente Wärmenetze). Erneuerbare und Abwärme können oft nur in beschränktem Maße eingesetzt werden, denn Engpässe gibt es sowohl aufgrund der Verfügbarkeit und der höheren Investitionskosten als auch aufgrund der Charakteristik und Auslegung der Bestandsnetze. Letztere sind im Wesentlichen auf ein hohes Temperaturniveau, das für die Versorgung von Bestandsgebäuden ohne Flächenheizung notwendig ist, zugeschnitten. Zudem variieren die spezifischen Herausforderungen der einzelnen Netze stark – abhängig von unterschiedlichen Abnehmerstrukturen, der Topologie des Netzes und der vorhandenen Erzeugungskapazitäten.

Entwicklung und Bewertung möglicher Transformationspfade

Das Projekt untersucht mindestens fünf Wärmenetze, die aktuell an kohlebasierte Heizkraftwerke angeschlossen sind, um eine empirisch-analytische Grundlage zu schaffen. Unser Blick richtet sich zum einen auf die technischen Charakteristika von Erzeugern, Verteilnetzsystem und Wärmeabnehmern, zum anderen auf die sozio-ökonomischen, planerischen, ökologischen und institutionellen Rahmenbedingungen. Darüber hinaus entwickeln und bewerten wir mögliche Transformationspfade hin zu einer 95- bis 100-prozentigen Reduktion der Treibhausgasemissionen in zwei Szenarien. Aus den Ergebnissen der Fallbeispiel-Analyse leiten wir den erforderlichen übergeordneten Unterstützungsrahmen für jene Akteure ab, die an einer Netztransformation beteiligt sind. Wir arbeiten dazu für jede zur Dekarbonisierung der Wärmenetze wesentliche Technologie heraus, worin die ökonomischen und finanziellen Hindernisse und Lücken im Unterstützungsrahmen für ihre flächenhafte Anwendung bestehen. Darüber hinaus zeigen wir auf, worin Hindernisse für die Zieltechnologien in den förderungsbezogenen Rahmenbedingungen für Fernwärme-Erzeugungsanlagen (insbesondere das KWKG) bestehen. Sowohl für den übergeordneten Rahmen als auch für die technologiespezifischen Rahmenbedingungen machen wir Vorschläge zur Verbesserung der Unterstützungsinstrumente und fassen sie in vier kohärenten Unterstützungsrahmen zusammen, die in zwei verschiedenen Szenarien zu einer wirksamen Dekarbonisierung der Wärmenetze führen sollen.