TU Wien - Energy Economics Group (EEG)
Die Wärmewende – Kosten, Nutzen und technische Umsetzung in Österreich
Lukas Kranzl, TU Wien
20. Österreichischer Biomassetag, Windischgarsten, 14. November 2017
TU Wien - Energy Economics Group (EEG)
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Paris Agreement COP21
• asdf
COP21 Paris Agreement
Wie kann eine (nahezu) vollständige Dekarbonisierung im Wärmesektor realisiert werden?
Welche Technologien und Rahmenbedingungen braucht die Wärmewende in Österreich?Fragestellungen
Zwei Szenarien für das Projekt: „Energiewirtschaftliche Szenarien für den klima- und energiepolitischen Rahmen 2030 und 2050 und den Monitoring
Mechanismus 2017“ im Auftrag von Umweltbundesamt und BMLFUW
With existing measures (WEM): Maßnahmen und Instrumente die bis Mai 2016 implementiert bzw. beschlossen waren, werden umgesetzt
With additional measures – plus (WAMplus):
• Stärkere regulative Vorgaben: Gebäudesanierung, verpflichtender Ersatz alter fossiler Heizsysteme, Verbot von Öl- und Kohle – Heizungen (ab 2022/2025), verschärfte Einsatzpflicht erneuerbarer Wärme
• Fernwärmevorranggebiete
• Steigende Förderungen für Gebäudesanierung und EE-Wärme
• Festlegung auf kontinuierlich steigende CO2-Steuer
• Training und Ausbildung, um Qualität von Installationen und Sanierungsmaßnahmen weiter zu erhöhen
Energieszenarien 2050: Wärmebedarf
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WAMplus – Szenario: Endenergieeinsatz zur Raumwärme- und Warmwasserbereitstellung
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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
2000 2003 2006 2009 2012 2015 2018 2021 2024 2027 2030 2033 2036 2039 2042 2045 2048
Endenergieeinsatz zur Raumwärme‐und Warmwasserbereitstellung [TWh] Solarthermie
Umgebungswärme Ländliche Nahwärme Fernwärme Wien
Urbane Fernwärme (vor 2016: Fernwärme) Strom, Wärmepumpe
Strom direkt (vor 2016: Strom gesamt) Pellets
Hackgut
Stückholz (vor 2016: Biomasse) Erdgas
Heizölprodukte Kohle
Quelle: Müller et al, 2017, Energieszenarien bis 2050, www.eeg.tuwien.ac.at
Öl Gas
Biomasse Strom
Fernwärme
WEM vs. WAMplus: Endenergieeinsatz zur Raumwärme- und Warmwasserbereitstellung
7 0 5 10 15 20 25 30
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Endenergieeinsatz [TWh]
Öl WAMplus 2017 Gas WAMplus 2017 FW WAMplus 2017
Umgebungswärme WAMplus 2017 Solarthermie WAMplus 2017 Biomasse WAMplus 2017 Kohle WAMplus 2017 Strom WAMplus 2017
WEM 2017
WAMplus 2017
Quelle: Müller et al, 2017, Energieszenarien bis 2050, www.eeg.tuwien.ac.at
Gas 2050: ca. 5 TWh ~ ca 500 Mio m³ Gas
Veränderung des Endenergieeinsatzes bis 2050, WAMplus-Szenario
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‐25
‐20
‐15
‐10
‐5 0 5 10 15 20 25
Endenergieträgereinsatz je Energieträgergruppe [TWh] Änderung 2040 bis 2050
Änderung 2030 bis 2040 Änderung 2020 bis 2030 Änderung 2012 bis 2020 Energieeinsatz 2012 Energieeinsatz 2030 Energieeinsatz 2050
0%
10%
20%
30%
40%
50%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
Anteil des Endenergieeinsatz je Energieträger
Anteil 2050 Anteil 2030 Anteil 2012
Quelle: Müller et al, 2017, Energieszenarien bis 2050, www.eeg.tuwien.ac.at
Veränderung der beheizten Gebäudeflächen, WAMplus-Szenario
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‐150
‐100
‐50 0 50 100 150 200 250 300
Beheizte Gebäudefläche je Energieträger [Mio. m²] Änderung 2040 bis 2050
Änderung 2030 bis 2040 Änderung 2020 bis 2030 Änderung 2012 bis 2020 Gebäudefläche 2012 Gebäudefläche 2030 Gebäudefläche 2050
0%
10%
20%
30%
40%
50%
0%
10%
20%
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40%
50%
Anteil an beheizte Gebäudefläche je Energieträger
Anteil 2050 Anteil 2030 Anteil 2012
Quelle: Müller et al, 2017, Energieszenarien bis 2050, www.eeg.tuwien.ac.at
‐1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050
Jährliche laufende Ausgaben der Heiz‐und Warmwasserbereitstellung [Mio. €]
Davon zusätzliche Umlage durch CO2‐Steuer
Laufende verbrauchsunabhängige Kosten, Fernwärme Verbrauchsabhängige Kosten, Fernwärme
Laufende verbrauchsunabhängige Kosten, erneuerbare ET Verbrauchsabhängige Kosten, erneuerbare ET
Laufende verbrauchsunabhängige Kosten, Strom
Verbrauchsabhängige Kosten, Strom, exkl. Haushaltsstromverbr.
Laufende verbrauchsunabhängige Kosten, fossile Energieträger
Laufende Energieausgaben im Wärmesektor
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Quelle: Müller et al, 2017, Energieszenarien bis 2050, www.eeg.tuwien.ac.at
Fossile Strom
Erneuerbare Fernwärme
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Jährliche Investitionen im Wohngebäudesektor [Mio. €]
Wohngebäude Heizungssysteme (Kesseltausch und Neubau) Wohngebäude Thermische Renovierungen, Subventionen Wohngebäude Thermische Renovierungen, exkl. Subventionen Wohngebäude Instandsetzungsfälle ohne thermische Renovierung Wohngebäude Neubau, Subventionen
Wohngebäude Neubau, exkl. Subventionen
Neubau: Als die Investitionskosten werden die Kostenkate‐gorien 2,3, 4 nach ÖNORM 1801‐1:2009 angesetzt: 900‐1200 €/m²
Investitionen
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Quelle: Müller et al, 2017, Energieszenarien bis 2050, www.eeg.tuwien.ac.at
Neubau
Thermische
Gebäude‐Sanierung Heizsysteme
Erneuerbare industrielle Prozesswärme?
12 Quelle: Fleiter et al, 2017, www.progressheat.eu
Eine (nahezu) vollständige Dekarbonisierung braucht:
Anstrengungen im Bereich Gebäudesanierung UND erneuerbarer Wärmeversorgung.
Ein breites, integriertes Portfolio erneuerbarer Wärmeversorgung.
Eine neue Tradition von stark verankerter Wärme- und Kälteplanung in Gemeinden und Regionen.
Eine (nahezu) vollständige Dekarbonisierung braucht:
Anstrengungen im Bereich Gebäudesanierung UND erneuerbarer Wärmeversorgung
Erneuerbare vs. Energieeinsparung im Gebäudebestand
15 Quelle: BMWi, 2015, Energieeffizienzstrategie Gebäude, Deutschland
Erneuerbarer Beitrag in %
Endenergieeinsparung in %
‐36%, 69%
‐54%, 57%
80% Einsparung fossile Primär‐
Energie
Eine (nahezu) vollständige Dekarbonisierung braucht:
ein breites, integriertes Portfolio erneuerbarer Wärmeversorgung
West Denmark Wind Production 2011
0182 472 762 1111 1517 1923 2329 2736 3142 3548 3954 4361 4767 5173 5580 5986 6392 6798 7205 7611 8017 8424 2.600
2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200
Stromangebot
Dispatch Strombörse
West Denmark Wind Production 2011
0182 472 762 1111 1517 1923 2329 2736 3142 3548 3954 4361 4767 5173 5580 5986 6392 6798 7205 7611 8017 8424 2.600
2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200
Stromnachfrage
Wind, Solar, …
Umwandlung in Strom
Strom
Brennstoffe generationPoly‐fuel BoilerE‐ pumpenWärme‐ Kälte
Wärme
Mobilität
Stromspeicher
Kältespeicher
Wärme‐
speicher
Brennstoff‐
speicher
Umwandlung in Wärme Solar, …
Quelle: nach Blarke et al, 2013
Optimierungsmodell ergibt für bestimmte Rahmenbedingungen einen
kostenoptimalen Einsatz von Wärmepumpen, die Rauchgaskondensation als Wärmequelle nutzen.
Wärmepumpen in einem Wärmenetz mit Biomasse-KWK
18 Quelle: HiREPS‐Modell‐Ergebnisse aus dem Projekt P2H‐Pot, Totschnig et al, 2017, www.eeg.tuwien.ac.at
Von ökonomischen und politischen Rahmenbedingungen abhängig.
Je nach Netztyp und bestehender Wärmeversorgung <5% bis 40% der Wärmelieferung unter günstigen Rahmenbedingungen.
Mögliche Anteil von P2H in Wärmenetzen
19 Quelle: HiREPS‐Modell‐Ergebnisse aus dem Projekt P2H‐Pot, Totschnig et al, 2017, www.eeg.tuwien.ac.at
Eine (nahezu) vollständige Dekarbonisierung braucht:
Eine neue Tradition von stark verankerter Wärme- und Kälteplanung in Gemeinden und Regionen.
Austrian Heatmap
www.austrian-heatmap.gv.at
Hotmaps
Die Entwicklung der Toolbox ist:
Anwender-orientiert:
Entwicklung in enger Kooperation mit Pilot- Regionen
Open source: Das Tool wird frei verfügbar ohne
kommerzielle Software oder Code laufen.
EU-28 kompatibel: Das Tool wird für Gemeinden und
Regionen in EU-28 einsetzbar sein.
Das Projekt Hotmaps entwickelt eine Toolbox zur Untersützung von
Wärme- und Kälteplanung sowie der Kartierung von Bedarf und Angebot.
Kontact: info@hotmaps-project.eu Projektdauer: Oktober 2016-September 2020 Die Expertinnen und Experten hinter dem Projekt: 16 Partner-Organisationen, die wissenschaftliche
Kompetenzen und Pilot-Regionen zur gemeinsamen Entwicklung des Tools kombinieren..
Funded by the Horizon 2020 programme of the European Union
Schlussfolgerungen und Ausblick
Aufgrund von Effizienzsteigerungen ist es möglich, bis 2050 mit etwa 40% geringerem Biomasse-Einsatz mehr als 40% mehrGebäudeflächen zu beheizen.
Es braucht dafür nicht nur Investitionen in Gebäudesanierung sondern auch in entsprechende (Biomasse-) Heizsysteme.
Für industrielle Prozesswärme könnten in Zukunft deutlich größere Biomasse-Mengen benötigt werden.
Die Abdeckung des verbleibenden Gasbedarfs von ca. 5 TWh übererneuerbares Gas wäre denkbar, ist allerdings mit der Gasnachfrage in anderen Sektoren in Einklang zu bringen.
Die Integration von Wärmepumpen in Biomasse-Wärmenetze kann eine interessante Option darstellen, allerdings mit moderaten Anteilen von nicht mehr als ca. 5% bis max. 40% an der Wärmelieferung.
Angesichts hoher Lebensdauern besteht zur Erreichung der 2050-Ziele eine enorme Dringlichkeit.Schlussfolgerungen
Orig. Photo: Patrick Stargardt
Danke für die Aufmerksamkeit!
Lukas.Kranzl@tuwien.ac.at eeg.tuwien.ac.at
www.hotmaps-project.eu www.e-think.ac.at
