Sektorenkopplung: Neue Wege im Klimaschutz

Sektorenkopplung: Neue Wege im Klimaschutz

Sektorenkopplung: Neue Wege im Klimaschutz
Foto © FW-Fotografie / pixelio.de

Der Strom aus der Steckdose stammt aus Windkraft – oder sogar aus der privaten Photovoltaik-Anlage. Doch für die Raumwärme sorgt nach wie vor die Ölheizung und das Auto in der Garage fährt mit Benzin. Genau dieses Dilemma steht einem erfolgreichen Klimaschutz derzeit noch im Weg. Der neue Schlüsselbegriff der Energiepolitik lautet folglich Sektorenkopplung – gemeint ist die vernetzte Optimierung der Bereiche Elektrizität, Wärmeversorgung und Mobilität. Die Unternehmensberatung enervis hat in einer aktuellen Studie verschiedene Möglichkeiten der Sektorenkopplung unter die Lupe genommen.

Was genau bedeutet Sektorenkopplung?

Bisher wurden die drei Sektoren der Energiewirtschaft – Strom, Wärme und Verkehr – in der Klimaschutz-Politik weitgehend unabhängig voneinander betrachtet. Doch während der Ausbau erneuerbarer Energieformen in Deutschland im Elektrizitätssektor mit Riesenschritten voraneilt, hinken die anderen beiden Sektoren hinterher: Nur etwa 13 Prozent des Wärmeverbrauchs deutscher Haushalte werden aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt, im Verkehrssektor sind es magere 5 Prozent. Experten fordern daher eine Vernetzung und gemeinsame Optimierung aller drei Sektoren unter ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Genau das versteht man unter Sektorenkopplung.

Schlüsseltechnologie Power-to-Gas

Ein vorrangiges Ziel ist es, fossile Energieträger auch in den Bereichen Wärme und Verkehr auf Null zu reduzieren. Strom aus erneuerbaren Quellen wird damit zum wichtigsten primären Energieträger und muss auch für die anderen beiden Sektoren nutzbar gemacht werden. Ein verbindendes Element nennt sich Power-to-Gas: Dabei wird mithilfe von Strom durch Elektrolyse Wasserstoff erzeugt. Dieser Wasserstoff wird anschließend zusammen mit Kohlendioxid zu künstlichem Methangas umgewandelt, ins Gasnetz eingespeist oder für Gasfahrzeuge verwendet. Auch eine Rückverstromung in Gaskraftwerken oder Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist grundsätzlich möglich. Das synthetisch erzeugte Gas dient damit zugleich als Stromspeicher.

Sektorenkopplung: Klimafreundlich, effizient und sicher

Kopplungsstrategien wie Power-to-Gas bieten somit die Chance, die drei Sektoren Elektrizität, Wärme und Verkehr gemeinsam auf regenerative Energiequellen umzustellen. Als weitere Vorteile sind die höhere Effizienz bei der Nutzung erneuerbarer Energien sowie die gesteigerte Versorgungssicherheit zu nennen. Denn Strom aus Windkraft oder Solarenergie ist volatil, seine Erzeugungszeiten entsprechen nicht immer dem Verbrauchsmuster. Durch Sektorenkopplung lässt sich Energie so im System verteilen, dass sie zur Verfügung steht, wann und wo sie benötigt wird.

Doch Power-to-Gas ist nicht die einzig mögliche Strategie, wie der Kohleausstieg gelingen kann. Die Unternehmensberatung enervis hat in ihrer aktuellen Studie Wege der Elektrifizierung mit und ohne Power-to-Gas untersucht. Im Fokus stehen neben den Kosten vor allem die Effekte auf Klimaschutz und Versorgungssicherheit.

Nachteil: Effizienten Klimaschutz gibt es nicht umsonst

Die Ergebnisse zeigen einen Wermutstropfen auf, der in den aktuellen Diskussionen nicht verschwiegen werden sollte: Eine umfassende Sektorenkopplung bei einem gleichzeitigen Öl- und Kohleausstieg ist teuer. Eine Vollelektrifizierung des Wärmemarktes würde volkswirtschaftliche Mehrkosten von rund 30 Milliarden Euro pro Jahr verursachen. Der Einsatz von Power-to-Gas bringt dabei allenfalls leichte Kostenvorteile. Das liegt daran, dass die entsprechenden Technologien derzeit noch alles andere als ausgereift sind. Zusätzlich sind hohe Investitionen für den Ausbau von Kraftwerken zur Erzeugung erneuerbarer Energie und der entsprechenden Infrastruktur nötig.

Gas als Flexibilisierungsoption

Große Chancen bietet den Studienautoren zufolge die Nutzung von Gas als verbindendes Element bei der Sektorenkopplung. Das liegt einerseits daran, dass Erdgaskraftwerke eine wichtige Back-Up-Funktion übernehmen können. Bei einer reinen Elektrifizierung des Wärmemarktes müssten erneuerbare Energien massiv ausgebaut werden, um auch zu Zeiten der Spitzenlast den Bedarf zu decken. Das ist teuer und ineffizient. Zum anderen ist die Erzeugung von hohen Temperaturen, wie sie etwa in der Industrie benötigt werden, sehr stromintensiv, weil man dafür Direktheizer benötigt. Die sparsamere Wärmepumpentechnologie eignet sich in erster Linie zur Erzeugung von Raumwärme.

Kohleausstieg als vorrangiges Ziel

Wie auch immer die Sektorenkopplung realisiert wird: Als vorrangiges energiepolitisches Ziel betrachten die Studienautoren einen raschen Kohleausstieg. Um die Klimaschutz-Ziele zu erreichen, sei eine rasche Dekarbonisierung zwingend erforderlich. Darüber hinaus gelte es, vorschnelle technologische Festlegungen zu vermeiden: Ein Wettbewerb zwischen verschiedenen Technologien sei sinnvoll, um die volkswirtschaftlichen Kosten der Dekarbonisierung möglichst gering zu halten.

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