KWK im Bereich der Öffentlichen Versorgung Der größte Teil der KWK-Erzeugung in Deutschland entfällt auf

Heizkraftwerke der Öffentlichen Versorgung. Diese speisen ihre Wärmeerzeugung zum größten Teil in öffentliche Fernwärmenetze ein. Viele der in der Folge angeführten Aspekte lassen sich jedoch im Wesentlichen auch auf Nahwärmenetze übertragen.

Fernwärmesysteme sind für die Wärmewende voraussichtlich von zentraler Bedeutung, da mit ihrer Hilfe erneuerbar- bzw. CO2-frei erzeugte Wärme in verdichtete urbane Gebiete geliefert werden kann. Damit können prinzipiell auch Gebiete versorgt werden, in denen eine Wärmeversorgung durch dezentrale erneuerbare Ener-gien nur schwer möglich ist. Dies gilt insbesondere dort, wo die re-alistisch erreichbaren, maximalen Anteile dezentraler Lösungen begrenzt sind (bspw. für Biomasse-Anlagen durch Verfügbarkeit des Brennstoffes oder den erforderlichen Transportaufwand durch LKW in Innenstädte).

Durch Wärmenetze können alle verfügbaren erneuerbaren Ener-gien direkt oder indirekt für die Wärmeerzeugung genutzt werden.

Neben auch dezentral zur Verfügung stehenden Optionen wie So-larthermie, Wärmepumpen und z.T. Biomassen steht als Erzeu-gungsoptionen für die Fernwärme auch die Tiefengeothermie zur Verfügung. Ebenso können die für die Erreichung der Klimaziele unverzichtbaren Potenziale der Müllverbrennungsanlagen sowie industrieller Abwärme nur durch Wärmenetze genutzt werden. So-fern CCS in Deutschland in Kraftwerksanlagen zum Einsatz kommt, wird dies auch nur in größeren Anlagen stattfinden, deren Wärmeerzeugung über Netze zum Verbraucher transportiert wer-den muss. Angesichts der enormen Herausforderungen, die mit dem erforderlichen CO2-Reduktionspfad verbunden sind und die absehbaren alle sinnvollen Beiträge erfordern, erscheint es sinn-voll, auf diese Versorgungsoptionen nicht vorschnell zu verzichten und geeignete Rahmenbedingungen für einen Wärmenetzausbau und deren Modernisierung sicherzustellen.

Kurz- und mittelfristig besteht durch den Ersatz von kohlegefeuer-ten KWK-Anlagen durch neue erdgasbetriebene KWK-Anlagen zu-dem noch ein erhebliches CO2-Einsparpotenzial. Der Neubau und die Modernisierung von Erdgas-KWK-Anlagen trägt auch zum Er-halt und Ausbau der Fernwärmenetze bei, da so die Wärmeerzeu-gung wirtschaftlicher und CO2-ärmer als mit bestehenden Kohle-Anlagen oder reinen Gaskesseln erfolgen kann.

Um die angestrebten Klimaschutzziele zu erreichen, muss auch die Fernwärmeerzeugung schrittweise CO2-ärmer und langfristig CO2-frei erfolgen. Welche Erzeugungsoptionen mit welchen Antei-len dafür genutzt werden, ist noch offen und wird regional

unterschiedlich zu beantworten sein. Im Gegensatz zur heutigen fast vollständig auf Brennstoffen basierten Erzeugung ist die Nut-zung von alternativen Wärmequellen aus verschiedenen Gründen schwieriger.

Bei einzelnen Optionen wie Wärmepumpen, Tiefengeothermie und auch Abwärme spielt das Temperaturniveau der Wärmeabgabe hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der nutzbaren Potenziale eine große Rolle. Je niedriger das notwendige Temperaturniveau der Wärmeeinspeisung ist, desto besser können diese Optionen genutzt werden.

Solare Wärmeerzeugung tritt fluktuierend auf und konzentriert sich auf die Sommermonate und fällt damit entgegengesetzt zum sai-sonalen Wärmebedarf an. Die Nutzung ist damit auf gewisse An-teile begrenzt bzw. erfordert eine längerfristige Speicherung.

Große Solarthermie-Anlagen weisen im Vergleich zu einer Vielzahl von Einzelanlagen dabei den Vorteil auf, dass die Kollektorfläche wesentlich preisgünstiger ist und sich die Wärme in Großspeichern deutlich kostengünstiger und mit geringeren Verlusten über lange Zeiträume speichern lässt.

Neben der weiteren Senkung der Temperaturniveaus der Wärme-netze wird es bei Um- und Ausbau der WärmeWärme-netze auch verstärkt darum gehen, neue Erzeugungsquellen anzuschließen. Im Ver-gleich zu heute wird sich in vielen Netzen deshalb die Anzahl der Einspeisepunkte in Zukunft erhöhen, da nur noch selten Netze von wenigen zentralen Punkten versorgt werden können bzw. die Er-zeugungsleistungen bei Anlagen zur Nutzung der erneuerbaren Energien im Mittel kleiner sein werden als bei der fossilen KWK.

Weitere Vorteile von Versorgungsoptionen über Wärmenetze zei-gen sich insbesondere beim Vergleich mit der KWK in dezentralen Heizungssystemen. Durch eine Änderung (Dekarbonisierung) der Fernwärmeeinspeisung kann die Wärmeversorgung von größeren Versorgungsgebieten mit sehr vielen Versorgungsobjekten direkt beeinflusst werden. Dies ist bei der Verfolgung von städtischen Kli-maschutzzielen von erheblicher Bedeutung. Alternativ müsste bei einer Objektversorgung eine sehr große Zahl an Akteuren dazu motiviert werden, bestimmte Ersatzmaßnahmen durchzuführen, d. h. die Wirkung liegt somit nicht im eigenen Handeln des Ener-gieversorgers (der Stadtwerke). Zeigen Förderprogramme nicht die gewünschte Wirkung, so wären zur Zielerreichung ordnungs-rechtliche Maßnahmen erforderlich.

Mit einer auf Wärmenetzen basierenden Versorgung verbunden ist die Option zur hybriden Wärmeerzeugung, was einen sukzessiven Wechsel beim Energieträgermix ermöglicht. Bei Objektversorgun-gen wird es im Regelfall immer nur eine zentrale Wärmeerzeu-gungsanlage geben (ggf. mit kleinen Bereitstellungsanteilen durch Solarthermie), die im Regelfall nach Ablauf der technisch-wirt-schaftlichen Lebensdauer durch eine andere Anlage ersetzt wird.

Tabelle 36 zeigt, wie eine mögliche Erzeugungsstruktur für Fern-wärme im Jahr 2050 bei einer 80%ige Reduktion der Treibhaus-gase (BDEW, Prognos/ BCG 80% Pfad) und einer 95%igen Re-duktion (Prognos/ BCG 95% Pfad) aussehen könnte. Gemäß die-sen Untersuchungen wird die Erzeugungsstruktur der Fernwärme-wärme langfristig auf sehr vielen verschiedenen, zum größten Teil brennstofflosen Optionen bestehen.

Tabelle 36: Mögliche Struktur der Fernwärmeerzeugung im Jahr 2050

BDEW Prognos/ BCG

80% Pfad 95% Pfad Fernwärmeerzeugung

gesamt (TWh)

TWh 125 150 163

Abwärme % 16 11 10

Strom % 31,2 35 44

davon Power-to-Heat % 16 davon Wärmepumpen % 15,2

Abfall % 12 3 3

Geothermie % 8 8 7

Solarthermie % 4,8 13 12

Gas KWK % 20 17 14

davon Erdgas % 12 17 0

davon Power-to-Gas % 8 0 14

Biomasse % 8 13 9

Quelle: BDEW 2017; Prognos/BCG 2017

Eine zentrale Voraussetzung für den Erhalt und den Ausbau von Wärmenetzen sind Mindestwärmedichten sowie ein ausreichend hoher Anschlussgrad. Die für die Objekt-KWK besonders geeigne-ten Objekte (Nichtwohngebäude wie Krankenhäuser, Schwimmbä-der, Wohnheime u. ä., aber auch große Mehrfamilienhäuser) sind ebenso bei Nah- und Fernwärmenetzen die wirtschaftlich lukrativs-ten Abnehmer. In der Praxis bilden solche „Ankerkunden“ regelmä-ßig die Grundlage für einen Ausbau von Fernwärme-Bestandsnet-zen bzw. können auch als „Keimzellen“ für ein neues Nahwärme-netz dienen. Das Fernwärme-Verdrängungsverbot schützt aus die-sem Grund solche Objekte vor dem „Herauslösen“ aus bestehen-den (KWK-)Fernwärmelösungen.

Die Beantwortung der Frage, wie genau eine sinnvolle Abgren-zung von Fernwärme- und Objekt-KWK aussehen soll bzw. welche Lösung wirtschaftlicher ist, lässt sich nicht pauschal anhand von bezifferbaren Mindestwärmedichten beantworten; zu groß ist die Abhängigkeit vom Anschlussgrad und den darauf wirkenden Rah-menbedingungen sowie die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Alternativen – nicht nur der Objekt-KWK, sondern

insbesondere auch von Gasheizungen und zunehmend von Wär-mepumpen.

Sicher ist, dass die Objektlösung immer dort angezeigt ist, wo die Wärmedichten so gering sind, dass ein wirtschaftlicher Netzbetrieb nicht gegeben ist. Das liegt nicht nur an den hohen Investitions-kosten in das Wärmenetz, sondern auch an den deutlich steigen-den Netzverlusten in solchen Siedlungsstrukturen. Angesichts der Struktur der deutschen Städte und Gemeinden (siehe Kapitel 5.1.3) wird auch langfristig in Deutschland eine überwiegende Ob-jektversorgung bestehen.