Question 1

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Die schnelle Verbreitung der Wärmepumpe ist zentral für eine schnelle Wärmewende

Autor:innen: Jens Clausen (Scientists for Future, Borderstep Institut, korrespondierender Autor: clausen@borderstep.de), Pietro Altermatt (Scientists for Future, Fachgruppe Energie, Trinasolar, Universität Oxford), Helge Ehrhardt (Scientists for Future, Fachgruppe Kommunaler Klimaschutz), Christoph Gerhards (Scientists for Future, Leipzig), Stefan Golla (Scientists for Future, Fachgruppe Energie), Reinhard Guthke (Scientists for Future, Jena, BürgerEnergie Thüringen e. V.), Michael Huber (Climate Watch Celle, Scientists for Future, Fachgruppe Energie), Ulrike Jordan (Universität Kassel), Claudia Kemfert (DIW und Scientists for Future), Jörg Kopecz (Scientists for Future, Fachgruppe Industrie und Unternehmen; iTM- Institut für Transformationsmanagement), Kerstin Kranich (Scientists for Future, Fachgruppe Kommunaler Klimaschutz), Sven Linow (Hochschule Darmstadt), Marek Miara (Fraunhofer ISE), Volker Quaschning (Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin), Andreas Sanders (Scientists for Future Fachgruppe Kommunaler Klimaschutz; erfolgreicher Klimakläger vor dem Bundesverfassungsgericht), Thomas Seifert (Scientists for Future, Fachgruppe Kommunaler Klimaschutz), Volker Stelzer (Scientists for Future Karlsruhe, Karlsruhe Institut für Technologie KIT), Mario Tvrtković (Hochschule Coburg; Scientists for Future, Fachgruppe Bauen -Wohnen – Habitat), Thomas Vogt (Scientists for Future), Peter Windmüller (Hamburger Energietisch e. V.), Kai Zosseder (TU München und Scientists for Future) [1]

Inhaltsverzeichnis

Einleitung.

1. Wärmepumpen funktionieren in vielen Bestandsgebäuden auch ohne aufwendige Modernisierung

2. Modernisierung muss nicht immer viel kosten

3. Die Preise für Wärmepumpen werden voraussichtlich fallen

4. Die Förderung des Bundes reduziert die finanzielle Belastung

5. Der CO2-Preis und der Brennstoff-Emissionshandel werden die Gaspreise steigen lassen

6. Bei den Gesamtkosten ist die Wärmepumpe die bessere Wahl

7. Fazit

Literatur

Einleitung

Bis zum Jahr 2030 sollen die CO₂-Emissionen im Gebäudebereich um 40 % im Vergleich zu 2022 sinken. So steht es im Klimaschutzgesetz, welches bereits 2019 von der Großen Koalition unter Kanzlerschaft der CDU und mit dem seinerzeitigen Koalitionspartner SPD beschlossen wurde. Das Gesetz musste nachgebessert werden, weil das Bundesverfassungsgericht mangelnde Generationengerechtigkeit und Verstöße gegen die in der Verfassung garantierten Freiheitsrechte festgestellt hatte. Daher kann auch die aktuelle Ampel-Regierung nur sehr schwer an den grundsätzlichen Zielen etwas ändern. Obwohl oder gerade weil uns eine derart umfassende Umstellung auf eine neue Heizungstechnologie vor große Herausforderungen stellt, sollte diese Aufgabe mit Blick auf das wichtige Ziel des Klimaschutzes dringend angegangen werden. Hierfür weist die geplante 65 %-Regel einen geeigneten Weg. Es sind nur noch sieben Jahre, die uns bleiben, um 40 % der Treibhausgasemissionen im Gebäudesektor einzusparen. Das entspricht einer Absenkung von 112 auf 66 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalent.

In der Politik und in den Medien wird diese Debatte in Form einer hitzigen Diskussion über das Gebäude-Energiegesetz (GEG) geführt, die Verunsicherungen bei Gebäudeeigentümer:innen und Mieter:innen hervorruft. Mit dieser Stellungnahme wollen wir als Energiefachleute von den Scientists for Future dazu beitragen, den Diskurs auf eine sachliche und faktenbasierte Grundlage zurückzuführen.

1. Wärmepumpen funktionieren in vielen Bestandsgebäuden auch ohne aufwendige Modernisierung

Wärmepumpen sind aufgrund ihrer hohen Energieeffizienz – sowohl in Einzelgebäuden als auch in Wärmenetzen – als eine der Schlüsseltechnologien für die Wärmeversorgung anerkannt (Bürger, Braungardt & Miara (2022), Günther et al. (2020), Holm & Pehnt (2023)).

Es wird immer wieder behauptet, dass eine Wärmepumpe in Bestandsgebäuden nur nach einer aufwendigen Modernisierung installiert werden könne und dass die Installation einer Flächenheizung, also einer Fußboden-, Wand-, oder Deckenheizung, unbedingt erforderlich sei. Aus solchen Behauptungen ergeben sich in der Folge unrealistisch hohe Summen, die investiert werden müssten.

An dieser Argumentation stimmt, dass Wärmepumpen umso effizienter sind, je besser ein Gebäude gedämmt ist. Auch große Heizkörper oder sogar eine Flächenheizung sind vorteilhaft, aber eben nicht immer notwendig. Gebäude bis zur Energieeffizienzklasse C und D können normalerweise ohne aufwendige bauliche Änderungen mit einer Wärmepumpe ausgerüstet werden. Meistens hilft bei Gebäuden mittlerer Effizienzklassen schon das Auswechseln weniger Heizkörper und ein hydraulischer Abgleich, um danach die Gas- oder Ölheizung gegen eine effiziente Wärmepumpe auswechseln zu können.

Ungefähr 32 % der Einfamilienhäuser und 53 % der Mehrfamilienhäuser befinden sich in diesen Effizienzklassen. Bei ihnen dürfte die Umstellung der Heizung auf eine Wärmepumpe ohne oder mit nur geringem Sanierungsaufwand möglich sein.

Der Bestand von Wohnhäusern der Effizienzklassen F, G und H macht ungefähr die Hälfte aller Wohngebäude aus. Hier werden in erster Linie höhere Förderungen für die Verbesserung der Gebäudehülle erforderlich sein, welche die Gebäude mindestens bis zur Effizienzklasse D oder E verbessern. Es ist aber für einen wirtschaftlichen Betrieb von Wärmepumpen keineswegs erforderlich, alle Häuser auf die Energieeffizienzklasse A zu bringen. Das verbleibende Drittel der Häuser mit schlechtestem Energiestandard sollte aber sowieso in den nächsten 20 Jahren saniert werden, da sonst die steigenden Heizkosten früher oder später für die Bewohner:innen ein ernstes Problem darstellen werden.

1. Modernisierung muss nicht immer viel kosten

Es gibt preiswerte erste Schritte zur Modernisierung von Gebäuden, auch jenseits von Wärmedämmverbundsystemen oder einer Vollausstattung mit dreifach verglasten Energiesparfenstern. Einer der ersten Schritte bei der Modernisierung kann die Dämmung der obersten Geschossdecke oder des Daches mit umweltfreundlichen Dämmstoffen sein. Auch die Dämmung der Kellerdecke oder eine Einblasdämmung in einem zweischaligen Mauerwerk gehören zu den preiswerten ersten Schritten der Modernisierung. Einige Tätigkeiten können in Eigenarbeit durchgeführt werden, sind sehr effizient und preiswert und müssen nicht unbedingt durch Handwerksbetriebe umgesetzt werden.

Führen diese Maßnahmen z. B. zu einer Einsparung von 25 % der Heizenergie, dann kann der Wärmeverbrauch eines Gebäudes von 165 kWh/m2 auf ca. 125 kWh/m2 reduziert werden. Die Energieeffizienzklasse verbessert sich von F auf D und das Gebäude kann dann mit einer Wärmepumpe ausgestattet werden. Einige Beispiele finden sich im “Faktenpapier Wärmepumpe” der Deutschen Umwelthilfe (2023).

1. Die Preise für Wärmepumpen werden voraussichtlich fallen

Durch die Energiepreiskrise 2022 und die sprunghaft gestiegene Nachfrage nach Wärmepumpen sind die Preise deutlich gestiegen. Das wird nicht so bleiben. Die deutschen Wärmepumpenhersteller investieren gegenwärtig Milliarden in neue, automatisierte Produktionsanlagen, was die Kosten der Wärmepumpen senken wird. Auch eine montagefreundliche Konstruktion soll die erforderliche Montagezeit reduzieren helfen. Und auch die zunehmende Erfahrung der Planer und Installateure wird mittelfristig die Kosten reduzieren.

2. Die Förderung des Bundes reduziert die finanzielle Belastung

Für die Sanierung von Bestandsgebäuden durch Einzelmaßnahmen gibt es bereits seit 2022 eine Zuschuss-Förderung beim BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) und für auch die Komplettsanierung gibt es eine Zuschuss-Förderung sowie zinsgünstige Kredite mit Tilgungszuschüssen über die KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau). Beide Förderinstrumente sind Teil des “Bundesprogramm effiziente Gebäude” (BEG). Parallel gibt es durch die Energetische Sanierungsmaßnahmen-Verordnung (ESanMV) die Möglichkeit, fachgerechte, energetische Sanierungsmaßnahmen steuerlich abzusetzen.

Mit diesen drei Förderinstrumenten kann schon heute die Sanierung der Gebäudehülle und der Heizungstechnik mit 15-20%, eine Solarthermieanlage mit 25-35% und eine Wärmepumpe mit 30-40% bezuschusst werden.

Mögliche Verbesserungen der Förderbedingungen, insbesondere für ältere Immobilienbesitzer:innen oder Personen mit geringem Einkommen, die keinen Kredit bekommen und steuerlich wenig profitieren können, werden gegenwärtig diskutiert.

3. Der CO2-Preis und der Brennstoff-Emissionshandel werden die Gaspreise steigen lassen

Ein wesentliches Instrument zur Erreichung der Klimaneutralität und Senkung der CO2 -Emissionen ist der in Deutschland im Jahr 2021 eingeführte CO2 -Preis für Heizen und Verkehr. Aktuell liegt der CO2-Preis bei 30 Euro pro Tonne CO2 und soll bis 2026 auf maximal 65 Euro steigen. Schon heute macht der CO2-Preis ungefähr einen halben Cent/kWh vom Gaspreis aus, 2025 wird dieser Anteil auf knapp 1 Cent steigen. Ab 2026 wird der CO2 -Preis in ein Emissionshandelssystem überführt. Dann

wird die Menge an Zertifikaten anhand der Ziele des Klimaschutzgesetzes reduziert. Wenn der CO2-Preis sich als wesentliches Leitinstrument zum Erreichen der Emissionsminderungsziele im Gebäudesektor voll entwickelt, sind stark steigende CO2-Preise zu erwarten, die sich auf bis zu 200 oder gar 300 Euro pro Tonne belaufen können (Kalkuhl et al., 2023). Dies wäre auch eine Folge der großen Zahl der jetzt noch neu installierten Gasheizungen und der daraus resultierenden hohen Gasnachfrage. Bei einem CO2-Preis von 200 Euro pro Tonne würde der Gaspreis um 4 Cent/kWh Erdgas ansteigen. Bis 2040 könnten über die Jahre so Mehrkosten der Gasheizung für eine durchschnittliche Familie von über 15.000 Euro auftreten (Kalkuhl et al. (2023).

1. Bei den Gesamtkosten ist die Wärmepumpe die bessere Wahl

In der folgenden Grafik werden beispielhaft die Kosten der Heizung für ein Einfamilienhaus mit 10 kW Heizlast und 20.000 kWh/a Wärmebedarf dargestellt. Die Investition inklusive Installation und – im Fall der Wärmepumpen – der Austausch einzelner Heizkörper wird für die Gastherme mit 10.000 € angenommen, für die Luft-Wasser-Wärmepumpe mit 30.000 € und für die Erdwärmepumpe mit 45.000 €. Von der Investitionssumme abgezogen wird die Förderung. In den beiden in der Grafik dargestellten Fällen wurden Fördersätze von 40 % und 60 % angesetzt, wohlwissend, dass für Menschen mit geringen Einkommen gegenwärtig über sehr hohe Fördersätze bis zu 80 % diskutiert wird. Die Energiekosten für Erdgas nehmen wir im niedrigen Preispfad mit 11 Cent/kWh an (niedriger CO2-Preis), im hohen mit 14 Cent/kWh (hoher CO2-Preis). Zum Vergleich zeigen wir den historischen Gaspreis der letzten Jahre von 7 Cent/kWh.

Wärmepumpenstrom geht mit 26 Cent/kWh in die Rechnung ein. Die Wartungskosten sind bei der Erdgastherme 150 €/a zzgl. 50 €/a für den Schornsteinfeger, bei der Wärmepumpe 160 €/a. Der Wirkungsgrad der Gasbrennwerttherme wird mit 95 % angenommen, die Jahresarbeitszahl der Luftwärmepumpe mit 3,1 und der Erdwärmepumpe mit 4,1.

Die deutliche Preissteigerung beim Erdgas vom historischen zum niedrigen Niveau ist dabei nicht Folge der Wärmewende, sondern eine Folge des russischen Krieges gegen die Ukraine. Allein durch die Umstellung auf eine Versorgung mit hohem Anteil an LNG-Erdgas erhöht sich der Preis um ca. 3 Cent/kWh.

Bleibt das Gas auf dem niedrigen Preispfad und die Förderung niedriger, dann sind alle Heizungssysteme ungefähr gleich teuer. Steigt aber der Gaspreis durch den Emissionshandel schneller oder profitiert ein Haushalt von höheren Fördersätzen, dann ist die Wärmepumpe in jeder Hinsicht die bessere Wahl.

1. Fazit

Die Installation von Heizungen auf fossiler Basis sollte ab 2024 generell eingestellt werden, da die geplante Klimaneutralität bis 2045 sonst kaum noch erreicht werden kann. Wärmepumpen sind aufgrund ihrer hohen Energieeffizienz als Schlüsseltechnologie für die individuelle Wärmeversorgung weitgehend anerkannt und können zudem auch große Abwärmepotenziale z. B. aus Abwasser, Industrie oder Flüssen heben. Neben der Versorgung über Wärmenetze werden sie ein zentrales Element der zukünftigen Wärmeversorgung sein. Folgekosten für die Modernisierung der Heizungsanlage und der Gebäudehülle können beim Einbau von Wärmepumpen in vielen Fällen vermieden oder in vertretbaren Grenzen gehalten werden, wobei die staatliche Förderung zur Begrenzung der Kosten beiträgt. Härtefälle müssen durch zusätzliche Förderung von Bund und Ländern sozial gestaffelt aufgefangen werden.

Besonders mit Blick auf Wärmenetze ist die kommunale Wärmeplanung von Bedeutung, die in verdichteten Siedlungen und Quartieren den Bau von Wärmenetzen zur Folge haben wird. Im wenig verdichteten Siedlungsgebieten, geprägt durch Einfamilienhäuser, ist es dagegen nicht nötig, auf eine abgeschlossene kommunale Wärmeplanung zu warten, denn diese wird an der Aufgabe, jedes Gebäude einzeln klimaneutral zu beheizen, wenig ändern können. Ein Warten auf die kommunale Wärmeplanung würde zudem die Energiewende verzögern und (Fehl-) investitionen in fossile Heizungsanlagen oder Wasserstoff-Ready Heizungen fördern.

Vor allem aber lenkt der Streit um das GEG davon ab, dass das für uns Menschen aktuell relevante Gesetzeswerk das der Natur ist und nicht das der Politik. Unser Planet signalisiert uns deutlich, dass er bereits auf einen naturgesetzlich vorgegebenen neuen Zustand zusteuert.

Literatur

Deutsche Umwelthilfe. (2023). Faktenpapier Wärmepumpe. Radolfzell. Verfügbar unter: https://www.duh.de/fileadmin/user_upload/download/Projektinformation/Energieeffizienz/Wärmepumpen/230412_Faktenpapier_Wärmepumpe_final.pdf

Bürger, V., Braungardt, S. & Miara, M. (2022). Durchbruch für die Wärmepumpe. Praxisoptionen für eine effiziente Wärmewende im Gebäudebestand. Freiburg i. Br. Verfügbar unter: https://www.agora-energiewende.de/veroeffent
lichungen/durchbruch-fuer-die-waermepumpe/

Günther, D., Wapler, J., Langner, R., Helmling, S., Miara, M., Fischer, D. et al. (2020). Wärmepumpen in Bestandsgebäuden: Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „WPsmart im Bestand“ (Abschlussbericht). Freiburg i. Br. Verfügbar unter: https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/downloads/pdf/Forschungsprojekte/BMWi-03ET1272A-WPsmart_im_Bestand-Schlussbericht.pdf

Holm, A. H. & Pehnt, M. (2023). Wärmeschutz und Wärmepumpe – warum beides zusammengehört Studie im Auftrag des Verbandes für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e.V. Heidelberg. Verfügbar unter: https://www.ifeu.de/projekt/waerme
schutz-und-waermepumpe/

Kalkuhl, M., Kellner, M., Bergmann, T., Rütten, K. (2023). CO2-Bepreisung zur Erreichung der Klimaneutralität im Verkehrs- und Gebäudesektor: Investitionsanreize und Verteilungswirkungen, MCC Discussion Paper, verfügbar unter: https://www.mcc-berlin.net/fileadmin/data/
C18_MCC_Publications/2023_MCC_CO2-Bepreisung_Klimaneutralität_Verkehr_Geb%C3%A4ude.pdf

Mellwig, P. (2021). Gebäude mit der schlechtesten Leistung (Worst performing Buildings) – Klimaschutzpotenzial der unsanierten Gebäude in Deutschland. Heidelberg: IFEU.

Scientists for Future. (2022a). Wärmepumpen. Die klimaneutrale Wärmeversorgung im Neubau und für Bestandsgebäude. Berlin. Verfügbar unter: https://de.scientists4future.org/keypoints-kommunale-waermewende/

Scientists for Future. (2022b). Heizen mit Holz: knapp, teuer und unerwartet klimaschädlich. Berlin. Verfügbar unter: https://de.scientists4future.
org/keypoints-kommunale-waermewende/

Scientists for Future. (2022c). Wasserstoff in der Energiewende: unverzichtbar, aber keine Universallösung. Berlin. Verfügbar unter: https://de.scientists4future.org/keypoints-kommunale-waermewende/

Scientist for Future (2023). Ein energieeffizienter Gebäudebestand. Eine kommunalpolitische Herausforderung. Policy Paper der Scientist for Future. Berlin. Verfügbar unter https://de.scientists4future.org/ein-energieeffizienter-gebaeudebestand/

Rolle der Autor:innen: Jens Clausen hat die Beiträge der übrigen Autor:innen koordiniert. Die übrigen in alphabetischer Reihenfolge aufgeführten Autor:innen haben themenspezifisch fachliche Beiträge geleistet sowie den Text im Hinblick auf Stimmigkeit und Korrektheit geprüft.

Schlagwörter: Heizungsgesetz, Wärmewende, Wärmepumpe

[1] Zitiervorschlag / suggested citation: Clausen, J., et al. (2023). Die schnelle Verbreitung der Wärmepumpe ist zentral für eine schnelle Wärmewende. Online-Publikation, Berlin. Scientists for Future. 7 Seiten. doi: 10.5281/zenodo.8003360

Dieser Text wurde von Mitgliedern der „Scientists for Future” verfasst und stellt die Sichtweise der Autor:innen dar. Er wurde durch Kollegen und Kolleginnen hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität (insbesondere der Belegbarkeit von Argumenten) ausführlich geprüft.

Impressum
Die Policy Paper-Reihe zur Wärmewende stellt knapp und evidenzbasiert relevante Fakten mit Bedeutung für die Wärmewende dar. Sie richtet sich an politische EntscheiderInnen auf kommunalpolitischer Ebene, aber auch an Akteure aus Wirtschaft, Journalismus und Zivilgesellschaft und die am jeweiligen Thema interessierten Öffentlichkeit.
Dieser Text wurde von Mitgliedern der „Scientists for Future” verfasst und durch Kollegen und Kolleginnen hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität (insbesondere der Belegbarkeit von Argumenten) ausführlich geprüft.
Dieses Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen: 372223V284 gefördert durch das Umweltbundesamt und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Die Mittelbereitstellung erfolgt auf Beschluss des Deutschen Bundestages.

Redaktion: Franz Ossing

Scientists for Future (S4F) ist ein überparteilicher und überinstitutioneller Zusammenschluss von Wissenschaftler:innen, die sich für eine nachhaltige Zukunft engagieren. Scientists for Future bringt als Graswurzelbewegung den aktuellen Stand der Wissenschaft in wissenschaftlich fundierter und verständlicher Form aktiv in die gesellschaftliche Debatte um Nachhaltigkeit und Zukunftssicherung ein. Mehr Informationen unter de.scientists4future.org.

Question 2

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Haben Gasnetze eine Zukunft?
Kommunale Wärmeversorger stehen vor großen Umstellungen

Autor:innen: Klafka, Peter; Clausen, Jens; Ehrhardt, Helge, Huber, Michael; Seifert Thomas

Foto von Anita starzycka auf Pixabay
Inhaltsverzeichnis

Einleitung 3
Kernaussagen 5
Grüne Gase im Erdgasnetz? 7
Welche gesetzlichen Rahmenbedingungen wirken sich auf die Zukunft des Gasnetzes aus? 9
Sanierungen und Wärmepumpen führen zu sinkendem Gasabsatz 11
Das Gasnetz als kommunalpolitisches Risiko 14
Das Gasnetz und die kommunale Wärmeplanung 15
Perspektiven für kommunale Wärmeversorger 16
Quellen 17
⦁ Einleitung
In 2045 soll Deutschland klimaneutral sein, so steht es im Klimaschutzgesetz (Die Bundesregierung, 2021). Dieses Ziel klingt abstrakt, bedeutet konkret aber das Ende für die Nutzung fossiler Energieträger, bei deren Verbrennung CO2 frei wird. Bei Kohle wird der Ausstieg schon seit Jahren diskutiert und ist in den Köpfen der Menschen verankert. Denn der Kohleausstieg wurde beschlossen und gesetzlich geregelt (Die Bundesregierung, 2020). Mit dem „Fit For 55“-Paket der Europäischen Union wurde auf den Weg gebracht, dass Personenkraftwagen oder leichte Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor ab 2035 in der EU nicht mehr auf den Markt gebracht werden dürfen. Das Ende der Nutzung von Benzin und Diesel ist damit eingeläutet. Auch die Nutzung von Erdgas wird zum Erreichen der Klimaneutralität aufgegeben werden müssen. Über diesen Sachverhalt wird bisher nicht ausreichend klar gesprochen. Stattdessen wird Erdgas teilweise noch immer als auszubauende Brückentechnologie propagiert.
Erdgas hat sich seit den 1960er und 1970er Jahren zu einem wichtigen Energieträger entwickelt.
Abbildung 1: Erdgas-Verbrauch in Deutschland 1965 bis 2020

Quelle: Statistical Review of World Energy, BP (2023)
Erdgas ist 2020 mit 905 TWh/a, entsprechend 27 % der Gesamt-Primärenergienachfrage von 3.387 TWh/a, der zweitwichtigste Energieträger Deutschlands (AG Energiebilanzen, 2022) gewesen. Für die Haushalte ist Erdgas mit 42,1 %, genauso wie für die Industrie mit 35,7 %, der wichtigste Energieträger (Umweltbundesamt, 2022).
Für die Erzeugung von Wärme werden 598 TWh/a Erdgas (66 %) eingesetzt, davon entfallen 257 TWh/a (28%) auf die Raumwärmeversorgung der Haushalte, 236 TWh/a (26 %) auf die Prozesswärmebereitstellung in der Industrie und 105 TWh/a (12 %) auf die Wärmeversorgung des Dienstleistungssektors (AG Energiebilanzen, 2021).
Erdgas wird durch Pipelines verteilt. Das Fernleitungsnetz in Deutschland ist 41.600 Kilometer lang. An diesem sind rund 3.800 große Verbraucher direkt angeschlossen (Bundesnetzagentur, 2022a) sowie die Übergaben in die Verteilnetze. Die der Bundesnetzagentur gemeldete Gasnetzlänge im Verteilernetz einschließlich der Hausanschlussleitungen beträgt weitere gut 554.400 km und weist rund 11 Mio. Ausspeisepunkte an Letztverbraucher auf (Bundesnetzagentur, 2022).
Während die Debatte über die Zukunft des Heizens und auch die Zukunft der industriellen Prozesswärme schon weit entwickelt ist (Clausen et al., 2022; Madeddu et al., 2020; Rehfeldt, 2022), ist die Zukunft des Erdgasnetzes noch eine weitgehend offene Frage. Was passiert mit 600.000 km Erdgasleitungen, wenn der Erdgasabsatz zurückgeht? Droht den Kommunen ein Rückgang der Konzessionsabgaben? Können die Erdgasnetze umgestellt werden auf grüne Gase, zum Beispiel Wasserstoff oder Biogas? In diesem Policy Paper möchten wir Antworten auf diese Fragen geben.

⦁ Kernaussagen
Das Erdgasnetz ist eine in Jahrzehnten gewachsene Selbstverständlichkeit der Energieversorgung. Mit einer Gesamtlänge von insgesamt ca. 600.000 km erreicht es die Mehrzahl der Städte und Dörfer. Fast jeder zweite Haushalt in Deutschland heizt mit Erdgas. Eine große und weiterhin steigende Zahl von Kraftwerken wird mit Erdgas betrieben. Viele Industrieunternehmen nutzen Erdgas als Energiequelle oder Rohstoff in ihren Prozessen. Erdgas gehört aber zu den fossilen Energien und seine Verwendung muss bis zur angestrebten Klimaneutralität 2045 eingestellt werden. Wie geht es also mit den Gasnetzen weiter?
⦁ Eine Vorstellung ist, dass zukünftig einfach andere Gase durch die Leitungen fließen. Das könnte zum Beispiel Biogas sein, von dem allerdings nur wenig zur Verfügung steht. Die aktuelle Erzeugung von Biogas entspricht nur ca. 10 % des Erdgasverbrauchs und viele Stimmen mahnen, dass zur Schonung der Natur die Produktion von Biogas sinken sollte (Kapitel 3).
⦁ Auch über grünen Wasserstoff oder daraus hergestelltem Methan wird oft gesprochen. Wasserstoff scheint aus gleich zwei Gründen kein guter Ersatz für Erdgas zu sein: Zum einen sind die zur Verfügung stehenden Mengen sehr wahrscheinlich noch über Jahrzehnte klein, zum anderen bleibt von einer Kilowattstunde grünem Strom nach der Umwandlung in künstliches Methan nur gut eine halbe Kilowattstunde zum Heizen übrig, während mit einer Wärmepumpe aus der gleichen Menge grünem Strom über drei Kilowattstunden Wärme bereitgestellt werden können. Das Heizen mit Wasserstoff wird voraussichtlich deutlich teurer werden, als das Heizen mit Wärmepumpen. (Kapitel 3).
⦁ Die gesetzlichen Rahmenbedingungen, z.B. das Energiewirtschaftsgesetz und das Konzessionsrecht, setzen einen florierenden Gasmarkt voraus. Es fehlen bisher Regelungen, die einen geordneten Ausstieg aus der flächendeckenden Gasversorgung sowie eine Reduktion der Erdgas-Infrastruktur ermöglichen (Kapitel 4).
⦁ Die Wirtschaftlichkeit der Gasnetze wird voraussichtlich stark sinken. Durch die Sanierung von Gebäuden sinkt der Gasabsatz kontinuierlich. Hinzu kommt die beginnende Umrüstung vieler Gebäude auf das Heizen mit Wärmepumpen, nicht zuletzt auch durch das kommende gesetzliche Verbot des Neueinbaus von Gasheizungen. Auch industrielle Gaskunden mit Bedarf an Prozesswärme beginnen die Elektrifizierung der Wärmeversorgung vorzubereiten. Fallenden Absätzen stehen aber keine sinkenden Netzkosten gegenüber, solange die Ausdehnung der Gasnetze nicht zurückgeht. Daher müssen in Zukunft die Netzkosten auf immer weniger Kunden umgelegt werden, wodurch der Gaspreis steigen wird (Kapitel 5).
⦁ Durch die sinkende Ertragskraft der Gasnetze und den sinkenden Absatz sind auch die kommunalen Einnahmen aus den Konzessionsabgaben zukünftig unsicher. Zudem könnte es dazu kommen, dass sich für einzelne Gasnetze kein Konzessionär mehr findet (Kapitel 6).
⦁ Im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung sollte berücksichtigt werden, dass die Erdgasnetze im Bereich der privaten Wärmeversorgung mittel- bis langfristig entfallen werden. Im Bereich großer Reservekraftwerke ist dagegen darauf zu achten, dass der Anschluss an die Gas-Fernnetze zum Weiterbetrieb mit grünem Methan oder Wasserstoff erhalten bleibt. (Kapitel 7).
In Zukunft wird die Existenz eines Erdgasnetzes in vielen Gebieten keine Selbstverständlichkeit mehr sein. Die Kommunen und Gas-Netzbetreiber sollten sich frühzeitig auf die Veränderungen einstellen, welche die Energiewende mit sich bringen wird, und sie in der Planung bereits heute berücksichtigen.

⦁ Grüne Gase im Erdgasnetz?
Die Idee ist naheliegend: Wenn wir kein fossiles Erdgas mehr fördern, verteilen und nutzen dürfen, dann produzieren wir grüne Gase unter Einsatz von grünem Strom und speisen diese in das Erdgas-Verteilnetz ein. So könnte weiterhin Gas zum Heizen und für die industrielle Produktion eingesetzt werden und die mit hohen Investitionen aufgebaute Gasnetz-Infrastruktur und die Verbrauchs-Infrastruktur könnte weiterhin genutzt werden.
Die Energieversorgung muss sich aber immer an drei wesentlichen Zielen orientieren: Versorgungssicherheit, Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit. Die Idee, synthetisches klimaneutrales Gas in großen Mengen zu erzeugen und ins Erdgasnetz für die Wärmeversorgung einzuspeisen hat einen ganz wesentlichen Nachteil: sie ist deutlich teurer als die Alternativen.
Der Grund ist, dass für die Herstellung von klimaneutralem Wasserstoff zunächst grüner Strom erzeugt werden muss. Mit diesem Strom wird dann in einer Elektrolyseanlage Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Bei Bedarf kann der Wasserstoff zu synthetischem Methan weiterverarbeitet werden. Sowohl bei der Elektrolyse als auch bei der Methansynthese kommt es aber zu Energieverlusten. Maximal 60 Prozent der Energie des grünen Stroms werden gegenwärtig in synthetischem Gas gespeichert, zukünftig wird ein etwas höherer Wirkungsgrad für möglich gehalten (Fendt, Buttler, Gaderer & Spliethoff, 2016; Hodges et al., 2022; Tjarks, 2017; Zachmann et al., 2021).
In der Anwendung konkurriert dieses Gas bei der Bereitstellung von Raumwärme mit der Wärmepumpentechnologie, die mit einer Kilowattstunde Strom 3 bis 4,5 Kilowattstunden Wärme bereitstellt (vgl. Kapitel 5 und Scientists for Future, 2022c). Letztlich führt dies dazu, dass für das Heizen mit synthetischem Gas ca. sechsmal so viel grüner Strom erzeugt werden muss wie für das Heizen mit einer Wärmepumpe. Damit erfüllt synthetisches Gas eine wesentliche Anforderung an die Energieversorgung nicht: es ist nicht wirtschaftlich (Clausen, 2022; Scientists for Future, 2022a). Auf die zukünftigen Kund:innen kommen u.U. deutlich höhere Heizkosten zu.
Ein zweites Argument ist, dass wir Wasserstoff aus Ländern importieren werden, in denen er weit billiger hergestellt werden kann. Auch dies ist durchaus denkbar, allerdings wird dieser Kostenvorteil durch Umwandlungs- und Transportkosten größtenteils oder vollständig wieder zunichte gemacht (Saerbeck, 2023). .
Dazu kommt, dass es innerhalb der nächsten 20 Jahre unwahrscheinlich ist, dass für Raumwärme genügend Wasserstoff oder darauf basierende Synthesegase zur Verfügung stehen. Denn andere Wasserstoffabnehmer, wie die chemische Industrie, die Stahlindustrie und die Luftfahrtunternehmen haben keine elektrische Alternative zum Wasserstoff. Sie werden daher bei Knappheit entweder regulatorisch Vorrang genießen oder bereit sein, höhere Preise zu zahlen, um die Raumwärmekunden als Wasserstoffabnehmer zu verdrängen.
Andere Branchenunternehmen setzen Hoffnung in Biogas als Ersatz um ihre Gasnetze weiterhin auslasten zu können. Während 2020 fast 600 TWh Erdgas für die Wärmeerzeugung eingesetzt und über die Netze verteilt wurden (AG Energiebilanzen, 2021), lag die deutsche Biogasproduktion in der Größenordnung von 70 bis 80 TWh (Deutsches Biomasseforschungszentrum & Wuppertal Institut, 2022). Die derzeitige Biogasproduktion erreicht also gerade einmal 12 % des Erdgasverbrauchs. Die überwiegende Menge davon wird derzeit in dezentralen Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Stromerzeugung eingesetzt. Selbst wenn zukünftig das Biogas überwiegend in das Erdgasnetz eingespeist werden sollte, wäre das heutige riesige Verteilnetz damit nicht wirtschaftlich zu betreiben. Zudem prognostizieren zahlreiche Studien einen Rückgang der Produktion von Biogas auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Umweltbundesamt, 2019), weil Teile der heute eingesetzten Biomasse zukünftig als Rohstoff für chemische Produkte genutzt werden können.
Um die Biogasmengen, die noch zur Verfügung stehen werden, konkurrieren dann elektrische Spitzen-Residuallast-Kraftwerke zur Abdeckung von Dunkelflauten sowie Industrieunternehmen, die aufgrund ihrer Produktionsprozesse unvermeidbar Gas benötigen. Absehbar werden daher keine (großen) Mengen an Biogas ausreichend preiswert für die Einspeisung in Verteilnetze zur Verfügung stehen.
Ein Netz für grüne Gase wird in Zukunft im Wesentlichen Großkunden versorgen, beispielsweise Stahlwerke und Spitzenlast-bzw. Reservekraftwerke (Scientists for Future 2023). Diese Abnehmer sind überwiegend direkt am Gas-Fernleitungsnetz oder über kurze Zuleitungen im Verteilnetz angeschlossen. Der überwiegende Teil des deutschen weit verzweigten Gas-Verteilnetzes von heute 560.000 km (Bundesnetzagentur, 2022a), das durch viele Wohnstraßen und Gewerbegebiete mit kleineren Abnehmern verläuft, ist von der Stilllegung bedroht.
Wie langsam die Entwicklung hin zu einem Netz mit grünen Gasen gehen wird, wird auch am aktuellen Netzentwicklungsplan Gas 2020 – 2030 der Fernleitungsnetzbetreiber deutlich. Bis 2030 sind dort nur 1.294 km der über 41.000 km Fernleitungen für die Nutzung durch grünes Gas eingeplant.

⦁ Welche gesetzlichen Rahmenbedingungen wirken sich auf die Zukunft des Gasnetzes aus?
Das deutsche Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung, auch Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) genannt, gibt es seit 1935 (Die Bundesregierung, 2022). Im Zuge der Energiewende wurde es in den letzten Jahren häufig verändert. Es enthält die grundlegenden Regelungen für die leitungsgebundene Energieversorgung mit Strom und Gas. Zweck des Gesetzes ist, eine möglichst sichere, preisgünstige und umweltfreundliche Versorgung mit Strom und Gas sicherzustellen, die zunehmend auf erneuerbaren Energien beruht.
Das Recht auf Nutzung der Strom- und Gasnetze
Das Energiewirtschaftsgesetz verpflichtet die Netzbetreiber, allen Kunden ihre Netze diskriminierungsfrei zur Verfügung zu stellen. In § 17 Abs. 1 (Die Bundesregierung, 2022) heißt es dazu:
„Betreiber von Energieversorgungsnetzen haben Letztverbraucher, gleich- oder nachgelagerte Elektrizitäts- und Gasversorgungsnetze sowie -leitungen, Ladepunkte für Elektromobile, Erzeugungs- und Gasspeicheranlagen sowie Anlagen zur Speicherung elektrischer Energie zu technischen und wirtschaftlichen Bedingungen an ihr Netz anzuschließen, die angemessen, diskriminierungsfrei, transparent und nicht ungünstiger sind, als sie von den Betreibern der Energieversorgungsnetze in vergleichbaren Fällen für Leistungen innerhalb ihres Unternehmens oder gegenüber verbundenen oder assoziierten Unternehmen angewendet werden.“
Damit hat grundsätzlich jeder das Recht auf eine Nutzung der Strom- und Gasnetze zu fairen Preisen. In Rechnung gestellt werden dürfen ein Grundpreis, ein Arbeitspreis sowie die Kosten, die mit der Herstellung eines Neuanschlusses verbunden sind. Die Netzbetreiber werden von den Regulierungsbehörden kontrolliert. Vor dem Hintergrund der zurückgehenden Nachfrage nach Erdgas und des daraus resultierenden wirtschaftlich notwendigen Schrumpfens der Erdgasnetze ist die Logik des Anspruchs von Endkunden auf einen Anschluss an das Erdgasbestandsnetz zu überdenken und neu zu regeln.
Die Konzessionierung von Gasnetzen
Für das Recht zur Verlegung und den Betrieb von Leitungen unterhalb öffentlicher Verkehrswege zahlen Netzbetreiber den Gemeinden jährliche Konzessionsabgaben in Höhe von ca. 3,2 Mrd. €. Dies macht ca. 1,1 % an den Gesamteinnahmen der Verwaltungshaushalte der Gemeinden in Höhe von jährlich 266,3 Mrd. € aus (BMF, 2022).
Aus § 46 Abs. 2 EnWG ergibt sich, dass der jeweilige Inhaber einer Konzession auch Eigentümer des jeweiligen Netzes ist und er die Übertragung des Eigentums vom vorherigen Inhaber der Konzession verlangen kann (Bundesnetzagentur & Bundeskartellamt, 2015). „Für die wirtschaftlich angemessene Vergütung ist der sich nach den zu erzielenden Erlösen bemessende objektivierte Ertragswert des Energieversorgungsnetzes maßgeblich“ heißt es zur Bestimmung des Wertes in § 46 EnWG.
Das Konzessionsrecht insgesamt wird den Ansprüchen einer Transformation der Energieversorgung nicht mehr gerecht. Verschiedene Anpassungen sind erforderlich, um eine effektive kommunale Wärmeplanung zu ermöglichen (Peters 2022).
Einer weiteren Ausdehnung von Gasnetzen können Kommunen bei der Ausweisung von Bebauungsflächen entgegenwirken. Nach § 9 Abs. 1 Nr. 23a des BauGB können Kommunen grundsätzlich in Bebauungsplänen die Versorgung mit Erdgas für Neubaugebiete auch aus Gründen des Klimaschutzes ausschließen. Dazu kommt, dass viele Erdgasversorger nicht mehr bereit sind, Neubaugebiete ans Erdgasnetz anzuschließen, da in die Mehrheit der Neubauten bereits heute keine Gasheizungen mehr einbaut werden. Die Erdgasversorger können sich dabei auf die “Angemessenheit der technischen und wirtschaftlichen Bedingungen” des Energiewirtschaftsgesetzes berufen.
Die CO2-Abgabe
Die CO2-Abgabe wurde im Verkehrs- und Gebäudesektor im Januar 2021 durch das Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) eingeführt. Bis 2025 werden von der zuständigen Behörde Emissionszertifikate zu einem Festpreis verkauft, der 2021 bei 25 Euro pro Tonne CO2 lang und bis 2025 schrittweise auf 45 Euro ansteigt. Ab 2026 soll es ein nationales Emissionshandelssystems mit einem Preiskorridor von zunächst mindestens 55 und höchstens 65 Euro geben. Je Kilowattstunde Erdgas wurden 2021 ca. 0,5 Cent erhoben, 2025 wird es knapp 1 Cent/kWh Erdgas sein. Die Preisentwicklung danach ist nicht genau absehbar, da sie von noch kommenden politischen Vorgaben bestimmt wird. Wahrscheinlich ist z.B. die Zusammenführung des zunächst separat geplante Emissionshandels mit dem Emissionshandel für CO2-Emissionen aus Kraftwerken und Industrie, für den derzeit Zertifikate ab 2031 mit über 120 Euro/t CO2 gehandelt werden. Die CO2-Angabe wird dazu führen, dass Erdgas über den Marktpreis hinaus kontinuierlich teurer und damit im Vergleich zu anderen Methoden des Heizens weniger wirtschaftlich wird.

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⦁ Sanierungen und Wärmepumpen führen zu sinkendem Gasabsatz
Die Notwendigkeit der Energiewende wurde durch den Überfall Russlands auf die Ukraine nochmals verdeutlicht. Denn jetzt steht nicht mehr nur die Klimakrise, sondern auch die Energieversorgungssicherheit im Brennpunkt. Die Reduktion des Energiebedarfs durch Einsparmaßnahmen wird staatlich gefördert, ebenso der Ersatz alter Gaskessel durch andere Heizungen wie Wärmepumpen. Und die sehr stark gestiegenen Gaspreise sorgen zudem für eine zunehmende Wirtschaftlichkeit von Wärmedämm-Maßnahmen. Die in der Vergangenheit sehr niedrigen Energie-Sanierungsraten werden sich voraussichtlich erhöhen, auch wenn der Fachkräftemangel sich als Hemmnis erweisen kann. Viele Prognosen (Ariadne Projekt, 2021; Dambeck et al., 2021; Dena, 2021; Sensfuß, 2022) erwarten daher einen sich fortlaufend reduzierenden Bedarf an Gas für Raumwärme und Warmwasserbereitung. Die Europäische Kommission strebt mit ihrem „Fit for 55“- Programm einen Rückgang des Erdgasverbrauchs bis 2030 um ca. 30 % an (EU-Kommission, 2022).
Eine Erweiterung des Gasabsatzes durch Neukundengewinnung ist hingegen nicht absehbar. In Neubaugebieten ist es schon seit mehreren Jahren nicht mehr wirtschaftlich, ein Gasnetz zu verlegen, da Neubauten einen sehr geringen Raumwärmebedarf haben (Teufler, 2019). Dieser wird schon heute überwiegend mit Wärmepumpen gedeckt (Destatis, 2022a). Bei Neubauten nahm der Anteil von Erdgasheizungen bereits stark ab, dieser Rückgang hat sich jetzt nochmal beschleunigt. Lag der Anteil der Erdgas-Heizungen bei Neubauten in 2021 noch bei 34,3 % (Destatis 2022 a) fiel er im ersten Halbjahr 2022 auf nur noch 16,2 % ab (Destatis; 2022 b).
Der Markthochlauf der Wärmepumpe zusammen mit dem kommenden Verbot der Ersatzinvestition in neue Öl- und Gasheizungen wird zu einem starken Wachsen des Marktanteils der Wärmepumpe im Markt für Wärmeerzeuger führen. Innerhalb der nächsten 20 Jahre wird daher die Zahl der Gasheizungen kontinuierlich zurückgehen.
Zusammen mit der fortschreitenden energetischen Gebäudesanierung wird der Erdgasabsatz deutlich sinken. Das ist klimapolitisch so gewollt und wird gravierende Auswirkungen für die Gasnetzbetreiber, die Gasversorger und die Kommunen haben.
Verstärkt wird dieser Effekt durch weitere Änderungen, die sich bei der Erzeugung industrieller Prozesswärme ankündigen. Auch in Branchen, die Wärme mit Temperaturen bis zu 135 °C benötigen, können Wärmepumpen mit einer Kilowattstunde Strom deutlich mehr als eine Kilowattstunde Wärme bereitstellen. Ein Einsatz ist damit z.B. in der Lebensmittelbranche, im Maschinenbau, der Textilindustrie und in Teilen der chemischen Industrie möglich (Madeddu et al., 2020; Rehfeldt, 2022). Die mit Wärmepumpen bereitstellbare Prozesswärme wird voraussichtlich zukünftig noch höhere Temperaturbereiche bis 200°C abdecken.
Zudem lassen sich mit Strom noch deutlich höhere Temperaturen erzeugen. Dies geht durch Widerstandsheizungen, Heizstrahler, Induktionsöfen und Lichtbögen für mehrere hundert bis über tausend Grad, wobei aus einer Kilowattstunde Strom dann nur ca. eine Kilowattstunde Wärme wird. Bei einem Umweg über grüne Gase werden es aufgrund der Umwandlungsverluste nur ca. 0,6 bis 0,7 Kilowattstunden sein. Auch industrielle Wärmenutzer werden also, wo immer möglich, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit eher Strom direkt einsetzen, als teureres grünes Gas zu nutzen. Grüne Gase werden in Deutschland aufgrund der unvermeidbaren Umwandlungsverluste, der Kosten der eingesetzten technischen Anlagen und des Transportaufwandes auf absehbare Zeit je kWh teurer sein, als elektrische Energie aus Wind- und Photovoltaik-Erzeugung.
Dem Rückgang des Gasabsatzes steht kein entsprechender Rückgang der Gas-Netzkosten gegenüber. Die Netzkosten sind fast unabhängig von der Menge des abgesetzten Gases. Sie sind im Wesentlichen durch Abschreibungen und Instandhaltungen des weitverzweigten Verteilnetzes bestimmt. Lediglich die Betriebskosten der Verdichterstationen sind abhängig von der Menge des Gases.
Das durchschnittliche Netzentgelt für Haushaltskunden liegt gegenwärtig bei ca. 1,6 Cent pro kWh (Bundesnetzagentur, 2022a). Geht durch energetische Sanierungen, mehr Wärmepumpen und wegfallende Industriekunden der Gasabsatz um 25% zurück, muss der Netzpreis je kWh um 33%, also ca. 0,5 Cent/kWh, ansteigen, um die gleich gebliebenen Kosten zu decken. Die verbleibenden Gaskunden müssen je kWh also einen höheren Netzpreis bezahlen. Das macht den Gaseinsatz wirtschaftlich unattraktiver, was zu weiteren Kundenverlusten durch Umstieg auf die Wärmepumpe bzw. zu weiteren Dämmmaßnahmen führen wird, die wiederum für einen Rückgang des Gasabsatzes und damit einem Anstieg der Netzpreise führen. Diese Wirkungskette beginnt langsam, der Anstieg der Netzentgelte nimmt dann mit zunehmendem Rückgang des Gasabsatzes immer schneller zu. Ist der Gasabsatz um 50% zurückgegangen, dann steigen die durchschnittlichen Entgelte um 1,6 Cent/kWh auf 3,2 Cent/kWh.
Eine weitere Beschleunigung dieses sich selbst verstärkenden Kreislaufs wird durch die Verkürzung der Abschreibungsdauern für Ersatzinvestitionen verursacht. Diese ist mit der Begründung der absehbaren Beendigung der Erdgasnutzung bereits genehmigt (Bundesnetzagentur, 2022b). Ein Gasnetzbetreiber, der heute eine Ersatzinvestition tätigen muss, kann diese jetzt so abschreiben, dass die Abschreibung bis 2045 vollständig getätigt ist. Statt wie bisher z.B. 40 Jahre Abschreibungsdauer auf Rohre, können jetzt 22 Jahre angesetzt werden. Die kalkulatorischen Kosten der Netze erhöhen sich in diesem Fall. Der resultierende prozentuale Anstieg erhöht sich weiter, je später eine Investition getätigt wird und je mehr sich die Abschreibungsdauer über die Jahre verkürzt. Zwar könnte ein Netzbetreiber im Vertrauen auf in Zukunft verfügbare grüne Gase auch eine längere Abschreibungsdauer wählen, die Erfahrung zeigt aber, dass Möglichkeiten zur schnellen Abschreibung meist genutzt werden.
Noch nicht geklärt ist der Umgang mit den Investitionen, die vor 2023 getätigt wurden und ggf. Abschreibungsdauern bis nach 2045 unterliegen. Hier drohen zukünftige Sonderabschreibungen, welche die Gasnetzpreise dann weiter erhöhen (Bundesnetzagentur, 2022b).
Insgesamt werden durch den absehbaren Rückgang des Gasabsatzes und die Verkürzung der Abschreibungsdauern die Netzentgelte deutlich steigen. Zusammen mit steigenden Preisen für CO2-Emissions-Zertifikate wird sich eine zunehmende Unwirtschaftlichkeit des Erdgaseinsatzes gegenüber Wärmepumpen ergeben, was einen sich selbst verstärkenden Kreislauf in Gang setzen kann. Denn in den nächsten Jahren werden sich viele Verbraucher und Kommunen dieser Zusammenhänge bewusst werden, was dann zu einer „Raus aus dem Gas“-Mentalität führen könnte.

⦁ Das Gasnetz als kommunalpolitisches Risiko
Die Gasindustrie investiert bis in die Gegenwart hohe Summen in Ausbau und Unterhaltung ihrer Netze. 2020 wurden 1,68 Mrd. € in Neu- und Ausbau der Fernleitungs- und Verteilnetze investiert. Weitere 988 Mio. € flossen in Wartung und Instandhaltung der Netzinfrastruktur (Bundesnetzagentur, 2022a). Bis 2030 sieht der Netzentwicklungsplan der Fernleitungsbetreiber weitere Investitionen von 7,8 Mrd. € in Erdgasnetze und 0,7 Mrd. € in Wasserstoffnetze vor (Die Fernleitungsnetzbetreiber, 2021). Die Investitionshöhe erweckt den Eindruck, als könne auch in Zukunft alles so weitergehen wie bisher. Agora Energiewende kritisierte noch vor kurzer Zeit die Bundesnetzagentur, weil sie weitere hohe Investitionen möglich macht (Saerbeck, 2021).
Was aber, wenn die Nachfrage nach dem teuren Wasserstoff klein bleibt und auch Biogas nur in kleinen Mengen zur Verfügung steht? Dann erfolgen hohe Investitionen in eine Infrastruktur, die nur noch wenige Jahre genutzt wird und die kaum noch abgeschrieben werden kann. Damit droht eine Investitionsruine, die sich zur Kostenfalle für noch verbleibende Gaskunden oder Kommunen entwickeln könnte. Denn die von einigen Erdgasnetzbetreibern vorgetragene Aussicht auf große Mengen grüner Gase, also Wasserstoff, daraus hergestelltem synthetischem Methan oder Biogas, stellt sich bei näherer Betrachtung wahrscheinlich als Illusion heraus (vgl. Kapitel 3).
Es ist nötig, die weiteren Planungen des Energiesystems auf eine energieeffiziente und damit auch weitgehend elektrifizierte Welt auszurichten. Und die benötigt eher eine Ertüchtigung der Stromnetze als einen Ausbau der Erdgas-Infrastrukturen, sowohl auf überregionaler als auch auf kommunaler Ebene. Schon heute befürchtet der Verband kommunaler Unternehmen (VKU), dass eine bestehende Infrastruktur entwertet werden könnte, die mehrere hundert Milliarden Euro wert ist (DTS Nachrichtenagentur, 2022).
Auf Ebene der Kommunen sind mehrere Entwicklungen zu befürchten:
⦁ Die Ertragskraft von Stadtwerken wird durch einen Rückgang des Gasverkaufs sinken. Dies gilt insbesondere für Stadtwerke, die diesen Rückgang nicht durch einen wachsenden Fernwärme- oder Stromabsatz ausgleichen können.
⦁ Die Einnahmen aus Konzessionsabgaben für Gasnetze werden deutlich sinken, da der Gasabsatz zurückgehen wird.
⦁ Bei einer Neuvergabe der Konzession für das Gasnetz könnte es sein, dass sich kein neuer Konzessionär bewirbt. Dann aber wären die noch verbliebenen Endkunden ohne Gasnetzbetreiber, die Gemeinde müsste als Versorger einspringen.
Der Rückbau des Gasnetzes ist bei einer Stilllegung derzeit gesetzlich gefordert und würde sehr hohe Kosten verursachen. Eine sinnvolle gesetzliche Regelung wäre es, nicht mehr benötigte Gasleitungen zunächst im Boden zu belassen und erst beim nächsten Tiefbauvorgang zu entfernen. Denn zumindest für Leitungen im Verteilnetz ist eine Dringlichkeit für eine sofortige Entfernung nach Stilllegung nicht zu erkennen.
⦁ Das Gasnetz und die kommunale Wärmeplanung
In den nächsten Jahren steht in den größeren Kommunen mit mehr als 10.000 bzw. 20.000 Einwohner:innen die Erstellung einer kommunalen Wärmeplanung an.
Eine kommunale Wärmeplanung legt die Grundlage für die lokale Wärmewende in der Kommune und die Transformation hin zu einer möglichst vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Wärmeversorgung. Ein kommunaler Wärmeplan enthält dabei Analysen zum aktuellen Wärmebedarf, zu den vorhandenen Wärmepotentialen, sowie ein Zielszenario für eine klimagerechte Wärmeversorgung und einen Maßnahmenplan (vgl. Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, 2021; Scientists for Future, 2022d).
Wesentliche Festlegungen innerhalb eines kommunalen Wärmeplans betreffen zum einen die mögliche Lage und Ausdehnung eines Fernwärmenetzes. Für jedes regenerativ versorgte Fernwärmenetz sollte, um höchste Effizienz zu erreichen, eine Anschluss- und Benutzungspflicht in einer Fernwärmesatzung festgelegt werden (Scientists for Future, 2022b). In den Satzungsgebieten wird perspektivisch eine sehr hohe Versorgungsrate mit Fernwärme erzielt werden, so dass der Anteil der Erdgaskunden stark zurückgehen wird. In diesen Gebieten sollte daher der Rückbau des Gasnetzes von vornherein mit geplant und auch kommuniziert werden. Nur so lässt sich vermeiden, dass die Kommune oder der konzessionierte Energieversorger ein immer unwirtschaftlicheres Gasnetz lange Zeit aufrechterhalten muss, was die verbleibenden Kunden mit immer höheren Kosten belasten wird.
In weiteren Gebieten wird die Wärmepumpe die dominierende Wärmetechnik werden. Da in Gebäuden mit schlechtem Energiestandard der Energieeffizienzklassen F, G und H bis zu deren energetischen Sanierung häufig der Einbau einer Hybridheizung aus Gaskessel und Wärmepumpe zu erwarten ist, wird in diesen Gebieten ein Rückbau des Gasnetzes kurz und mittelfristig eher nicht möglich sein. Trotzdem müssen die Kommunen die Besitzer dieser Gebäude rechtzeitig auf die i. d. R. langfristig notwendige Einstellung der Erdgasversorgung hinweisen.
Für die langfristige Gasversorgung, v.a. industrieller Kunden, sollte ermittelt werden, ob ein Anschluss an das überregionale Netz grüner Gase in absehbarer Zeit möglich erscheint und welche Mengen an Wasserstoff, synthetischem Methan oder Biogas mittel- und langfristig eingekauft werden können. Wichtig ist es, die zukünftige Preisentwicklung für solche Gase abzuschätzen, um so das Interesse der Endkunden an der Versorgung mit diesen Energieträgern beurteilen zu können. Weiter ist abzuschätzen, welche Gasmengen für die Versorgung von prioritären Kunden, wie z.B. Spitzenlastkraftwerken, für die Wärme- und Stromnetze benötigt werden.
Ebenfalls notwendig ist es, die Lage der in der Gemeinde vorhandenen BHKW zu ermitteln und zu prüfen, bis wann für diese eine Gasversorgung als gesichert gelten kann. Im Dialog mit den Betreibern sollte geklärt werden, für welche Anlagen sich unter Umständen keine Ersatzinvestitionen mehr lohnen.
⦁ Perspektiven für kommunale Wärmeversorger
Gemeinden, die über eigene Stadtwerke als Gasnetzbetreiber verfügen, stehen vor großen Herausforderungen. Das Pariser Klimaabkommen und das deutsche Klimaschutzgesetz, vor allem aber die Gesetze der Atmosphärenphysik geben die unabänderlichen Notwendigkeiten vor, die Nutzung sämtlicher fossiler Energien schnellstmöglich einzustellen.
Der positive Blick nach vorn zeigt in der Wärmeversorgung drei große Zukunftsmärkte:
Ein Ausbau der Fernwärme kann dazu führen, dass die Fernwärme einen wesentlich größeren Teil der Wohnungen mit Wärme versorgt. Hierzu müssen Leitungen verlegt und Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Wärme geplant und gebaut werden (Scientists for Future, 2022b). Die Aufgaben, die auf die Betreiber von Wärmenetzen zukommen, sind groß und in vielen Kommunen wird der Bau von Wärmenetzen überhaupt erst begonnen werden müssen, um zumindest die dicht bebauten Kernbereiche von Siedlungen zu versorgen.
Nahwärmenetze und Quartierswärmelösungen sind überall dort wichtig, wo es die Anschlussdichte und die lokalen Wärmequellen hergeben. Quartiersbezogene Wärmequellen können Rechenzentren, Kühlhäuser, Abwasserleitungen, Grubenwasser, Klärwerke, Flüsse, Seen oder geothermische Anlagen sein, die über Wärmepumpen genutzt werden. Oft findet sich aber kein Unternehmen, welches eine begrenzte Zahl von Gebäuden an ein kleines Leitungsnetz anschließt, um solche lokalen Wärmequellen zu nutzen. Stadtwerke als bereits bestehende oder noch aufzubauende kommunale Wärmeversorger sind daher wichtige Akteure beim Aufbau von Nahwärmenetzen und Quartierswärmelösungen. Sinnvoll kann es auch sein, dass die Kommune für diesen Zweck die Einrichtung von Energiegenossenschaften unterstützt.
In Gebieten ohne Wärmenetze wird es eine hohe Nachfrage nach Wärmepumpen geben (Scientists for Future, 2022c und d). Nicht jeder aber kann die hohen Investitionen dafür aufbringen. Schon heute bieten daher viele kommunale Wärmeversorger Wärmepumpenanlagen in Contractingmodellen an. Auch hier liegen Umsatzpotenziale für kommunale Unternehmen. Zusätzlich können Stromversorger spezielle Wärmepumpentarife anbieten. In der netzdienlichen Flexibilisierung elektrischer Wärmepumpen liegen ebenfalls große Chancen für die Zukunft.
Die Wärmekunden wollen auch in Zukunft gemütlich und warm wohnen und sie sind auch in Zukunft bereit, für zuverlässige, umweltfreundliche und im Vergleich kostengünstige Wärme zu zahlen. Gas als Wärmequelle steht aber dafür zukünftig für die meisten Kunden nicht mehr zur Verfügung.

⦁ Quellen

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Impressum
Die Policy Paper-Reihe zur Wärmewende stellt knapp und evidenzbasiert relevante Fakten mit Bedeutung für die Wärmewende dar. Sie richtet sich an politische EntscheiderInnen auf kommunalpolitischer Ebene, aber auch an Akteure aus Wirtschaft, Journalismus und Zivilgesellschaft und die am jeweiligen Thema interessierten Öffentlichkeit.
Dieser Text wurde von Mitgliedern der „Scientists for Future” verfasst und durch Kollegen und Kolleginnen hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität (insbesondere der Belegbarkeit von Argumenten) ausführlich geprüft.
Dieses Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen: 372223V284 gefördert durch das Umweltbundesamt und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Die Mittelbereitstellung erfolgt auf Beschluss des Deutschen Bundestages.

Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autorinnen und Autoren.
An der Erstellung dieses Textes waren beteiligt: Klafka, Peter; Clausen, Jens; Ehrhardt, Helge, Huber, Michael; Seifert Thomas
Endredaktion: Franz Ossing

Question 3

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Ein energieeffizienter Gebäudebestand Eine kommunalpolitische Herausforderung Autor:innen: Golla, Stefan; Huber, Michael; Clausen, Jens; Seifert, Thomas Passt das Bild? Kann man für 9 € erwerben. Oder so? Da müsste ich nur die Bauverwaltung nochmal selbst fotografieren. InhaltsverzeichnisInhalt1. Einleitung 3 2. Kernaussagen 5 3. Sanierung des kommunalen Gebäudebestandes 6 4. Wie kann die Kommune eine gute Energieberatung organisieren? 7 5. Wie können die gesetzlichen Mindestanforderungen durchgesetzt werden? 9 6. Kommunale Unterstützung der Sanierung mit Eigenleistung 11 7. Zeit und Kosten sparen durch serielles Sanieren 12 8. Quartierskonzepte und energetische Sanierungsgebiete 14 9. Anhang: Energieagenturen der Bundesländer 16 10. Quellen 17 1. Einleitung Der deutsche Gebäudebestand spiegelt die niedrigen Energiepreise der letzten Jahrzehnte genauso wie den Wohlstand wider, der den Bau von immer mehr immer größeren Wohnungen ermöglichte. Über Jahrzehnte wurden Häuser gebaut, die relativ schlecht gedämmt sind und viel Wärmeenergie benötigen. Allein 24 % des Bestands an Ein- und Zweifamilienhäusern gehören heute in die schlechteste Energieeffizienzklasse H, die für einen jährlichen Endenergieverbrauch von mehr als 250 kWh/m2 steht. 68 % der Ein- und Zweifamilienhäuser gehören in die schlechtesten vier Energieeffizienzklassen E bis H, und in diesen Gebäuden sind Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz dringend notwendig. Im Bestand der Mehrfamilienhäuser ist der Anteil in den Energieeffizienzklassen E bis H mit 46 % deutlich geringer. Abbildung 1: Häufigkeitsverteilung der Effizienzklassen im deutschen Wohngebäudebestand In die Grafik sollten die zugehörigen Energieverbrauchswerte integriert werden.

Energieeffizienzklasse

kWh / m2 pro Jahr

A+

0-30

A

30-50

B

50-75

C

75-100

D

100-130

E

130-160

F

160-200

G

200-250

H

über 250

Quelle: nach Mellwig (2021)Ein hoher Endenergieverbrauch im Bestand ist nicht nur für die Hausbesitzenden eine Belastung, sondern auch für die Kommune eine Herausforderung, denn die kommunale Wärmeplanung verpflichtet die Kommune, die zukünftige regenerative Wärmeversorgung des gesamten Gebäudebestands – privat, öffentlich und gewerblich – zu planen. Und je höher die Bedarfe sind, desto schwieriger ist es, die notwendigen CO2-freien Wärmequellen zu finden und zu erschließen. Die Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudebestandes ist also eine riesige Herausforderung für die Kommunen (Seifert et al., 2022). Dieses Policy Paper richtet sich daher weniger an Hausbesitzende, die das eigene Gebäude sanieren wollen, sondern vor allem an die Kommunalpolitik, die mit geringen eigenen Mitteln möglichst viel zur Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudebestandes beitragen muss. Dabei steht die Qualität der Gebäudehülle im Zentrum dieses Papiers.Dagegen ist es relativ einfach, Neubauten energieeffizient zu planen. Aufgrund des seit A nfang 2023 nochmals verschärften Gebäudeenergiegesetzes (GEG) müssen Gebäude ohnehin vergleichsweise energieeffizient errichtet werden. Durch Vorgaben in den Bebauungsplänen und entsprechende Klauseln in den Kaufverträgen vom Bauland bei Stadtentwicklungsprojekten können weitere Anforderungen auch in der Wärmeversorgung durchgesetzt werden. Auch dadurch, dass in Neubaugebieten oftmals gar keine Gasnetze mehr verlegt werden, ist eine regenerative Versorgung mit der benötigten, verhältnismäßig geringen Energiemenge in Form von Strom weitgehend gesichert (Barth et al. 2021). Ein wesentliches Problem von Neubaugebieten sowie jedem zusätzlich errichteten Gebäude ist jedoch, dass sie auf Jahrzehnte hinaus den Endenergieverbrauch erhöhen, allein schon durch die Nutzung der neuen Gebäude. Darüber hinaus verursachen sie einen erheblichen Ressourcenverbrauch, nicht nur für die Errichtung der Gebäude, sondern auch für den Neubau der notwendigen Infrastruktur wie z.B. dem Straßenbau. Der mit Neubaugebieten verbundene Flächenverbrauch geht in der Regel zu Lasten der Naturflächen und Ackerflächen und steht im Widerspruch zu den Zielen des Flächensparens. Kapitel 3 zeigt, dass die Kommune durch die Sanierung des eigenen Gebäudebestandes voranschreiten sollte. In Kapitel 4 erläutern wir, wie eine Kommune eine wirksame Energieberatung für die Hausbesitzenden aufbauen kann. In Kapitel 5 werden die gesetzlichen Mindestanforderungen an den Gebäudebestand dargestellt und Kapitel 6 zeigt das Potenzial von Eigenarbeit bei der Sanierung auf. Kapitel 7 stellt das serielle Sanieren vor und Kapitel 8 stellt dar, wie in Quartieren oder energetischen Sanierungsgebieten effektiv vorgegangen werden kann. 2. Kernaussagen Ein energieeffizienter Gebäudebestand ist eine wesentliche Voraussetzung für die Umstellung der Wärmeversorgung auf erneuerbare Energie und damit zum Erreichen der kommunalen Klimaneutralität. Er senkt nicht nur den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen, sondern auch die Energiekosten und trägt so zur Sicherung der Daseinsvorsorge aller Menschen bei. Aber die meisten Gebäude gehören nicht der Gemeinde, sondern privaten Besitzern. Daher ist die Frage: was kann nun die Gemeinde tun, um einen energieeffizienten Gebäudebestand zu erreichen und damit der Klimaneutralität näherzukommen? ● Eine aktive, bürgernahe, kompetente Energieberatung ist wichtig, um die Gebäudebesitzer:innen zu informieren, wie sie ihre Immobilien möglichst wirksam und kosteneffizient auf einen möglichst hohen energetischen Standard bringen können. Je nach Größe der Gemeinde kann diese Energieberatung eigenständig oder auf Landkreisebene erfolgen. ● Eine Reihe von ordnungsrechtlichen Vorschriften setzen schon heute Mindeststandards der Energieeffizienz für den Gebäudebestand, wie auch bei Neu- und Umbauprojekten. Aber kaum eine Baubehörde, und meist auch keine andere Institution, kümmert sich um den Vollzug. Hier aktiv zu werden, würde Dinge in Bewegung bringen, ohne dass der Staat Fördermittel in die Hand nehmen muss. In den Ordnungs- und Bauämtern sollte die benötigte Fachkenntnis durch kontinuierliche Fortbildung ohnehin vorhanden sein.● Die Dämmung der obersten Geschossdecke gehört oft zu diesen Pflichten und lässt sich dort, wo sie noch nicht erfolgt ist, oft kostengünstig und in Eigenleistung umsetzen. Als Gegenstand der Energieberatung ist sie genauso geeignet wie die Dämmung der Kellerdecke oder des Kellerbodens, eine Kerndämmung bei zweischaligem Mauerwerk oder eine raumlufttechnische Anlage bei der Fenstersanierung. Auch die Dämmung bisher ungedämmter Heizungs- und Warmwasserrohre gehört dazu. Einige dieser Maßnahmen können in Eigenleistung umgesetzt werden und alle sind förderfähig, wenn sie über das gesetzlich Geforderte hinausgehen. ● Mit dem seriellen Sanieren kommt eine neue Technologie auf den Markt, die das Potenzial bietet, besonders die einfachen Mehrfamilienhausbestände aus den 1950er bis 1980er Jahren kostengünstig zu sanieren. Die Gemeinde könnte versuchen, die lokalen Wohnungsunternehmen für diese Sanierungstechnologie zu gewinnen oder auch den eigenen Gebäudebestand seriell sanieren zu lassen. ● Die Erarbeitung von Quartierskonzepten und ein anschließendes Sanierungsmanagement können den Eigentümern in besonders sanierungsbedürftigen Gebieten helfen, schneller voranzukommen. Für diese Aufgabe können Kommunen die KfW-Förderung für Quartierskonzepte und Sanierungsmanagement in Anspruch nehmen. Dies lässt sich gut ergänzen durch die NKI-Förderung für die Anstellung eines Energie- oder Klimaschutzmanagers.Das Ziel, eine hohe Energieeffizienz im Gebäudebestand zu erreichen, ist eine große Herausforderung für Kommunen. Bis zur Klimaneutralität in 2045 muss dies flächendeckend Realität sein. Es ist daher wichtig, dass jede Kommune ihre planungsrechtlichen und alle anderen Instrumente nutzt, um Einfluss auf die Sanierungsaktivitäten zu nehmen. Die Lebensqualität und die Attraktivität der Kommunen für Unternehmen werden wesentlich davon abhängig sein, frühzeitig in die Planung und Umsetzung dieser Aufgaben einzusteigen. 3. Sanierung des kommunalen GebäudebestandesKommunen sind Eigentümer einer Vielzahl von Gebäuden und haben damit die Möglichkeit und Pflicht, deren energetischen Zustand zu optimieren. Nur wer seine eigenen Hausaufgaben macht, hat die Überzeugungskraft, die Einwohner:innen zu beraten und zu Anstrengungen, ihre Häuser energetisch zu ertüchtigen, zu motivieren. Neben zahlreichen Verwaltungsgebäuden befinden sich Schulen und KiTas, Kulturbauten, Sportstätten, Bäder usw. in städtischem Besitz. In Frankfurt sind dies z.B. etwa 3.500 Gebäude (Stadt Frankfurt am Main, 2023). Eine große Anzahl an Wohnungen wird von städtischen Wohnungsbaugesellschaften unterhalten (z.B. Frankfurt knapp 54.000 Wohnungen). Der Einflussbereich der Städte erweitert sich unter Einbeziehung der Gebäude von städtischen Tochter- und Beteiligungsgesellschaften.Nach einer Bestandsaufnahme der Gebäude und ihres energetischen Zustandes ist eine kommunale Sanierungsstrategie zu erstellen, die im Einklang mit dem städtischen Klimaschutzplan und der kommunalen Wärmeplanung die energetisch drängendsten Probleme angeht. Dabei sind die gleichen herausfordernden Fragen nach der technischen Sanierungsstrategie, der Finanzierbarkeit und zeitlichen Planung zu klären, wie bei der privatwirtschaftlichen Sanierung von Einzelgebäuden (vgl. Kapitel 4). Die Kommune kann ihre Anstrengungen zur Sanierung der städtischen Gebäude über die Medien kommunizieren und damit die energetische Ertüchtigung der Gebäude als gemeinschaftliche Aufgabe der Zukunftssicherung im Bewusstsein der Einwohner verankern. Im Zuge der Öffentlichkeitsarbeit, wie z.B. Tagen der offenen Tür, können geeignete Gebäude der Öffentlichkeit vorgestellt und damit ein Beitrag dazu geleistet werden, Kenntnisse über ökologische und kostengünstige Sanierungsmethoden wie auch über Heizungssysteme auf Basis regenerativer Wärme zu vermitteln. 4. Wie kann die Kommune eine gute Energieberatung organisieren? Von den ca. 19 Millionen Wohngebäuden in Deutschland (Destatis, 2021) befinden sich die meisten in privater Hand. Auf den Energiestandard und die THG-Emissionen dieser Gebäude haben die Kommunen keinen direkten Einfluss. Die Aufgabe für die Kommunen besteht aber darin, die Eigentümer der Gebäude bei Sanierungsmaßnahmen zu unterstützen, da ohne deren Aktivitäten und Investitionen keine kommunale Klimaneutralität zu erreichen ist.

Klimaschutz-Manager:innen und Energieberater:innen

Zahlreiche Kommunen haben inzwischen Klimaschutzmanager:innen, die mit ihren Aktivitäten auch die Energieeffizienz des Gebäudebestandes in der Kommune im Auge haben müssen. Auch in den Bau-Referaten gibt es Fachleute, die sich um die Energieeffizienz und die energetische Sanierung der kommunalen Liegenschaften kümmern. Hilfreich sind in den Bundesländern auch Landesenergieagenturen, die Kommunen und Unternehmen in Sachen Klimaschutz beraten (siehe Anhang). Darüber hinaus gibt es in Deutschland 111 lokale oder regionale Klimaschutz- und Energieagenturen, von denen die größte Zahl auf der Ebene von Landkreisen oder kreisfreien Städten agiert (UBA (Hrsg.), 2020). Viele der 294 Landkreise und 107 kreisfreien Städte dürften aber noch nicht über eine einschlägige Einrichtung zur Beratung der Bürgerinnen und Bürger verfügen. Hier stehen dann zwar wie überall selbstständige Energieberaterinnen und Energieberater bereit, die aber bezahlt werden müssen oder für deren Tätigkeit beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) die „Bundesförderung Energieberatung für Wohngebäude (Vor-Ort-Beratung, individueller Sanierungsfahrplan) (Zuschuss)“ beantragt werden muss. Die Förderhöhe beträgt 80 % des förderfähigen Beratungshonorars, maximal jedoch 1.300 Euro bei Ein- oder Zweifamilienhäusern.

Verbraucherzentralen

Energieberatung wird auch durch die Verbraucherzentralen organisiert, bei denen man sich überall für kostenfreie Online-Kurse anmelden kann. Oft sind diese Beratungen für eine relativ allgemeine Erstinformation ausreichend. Eine Beratung, die auf konkrete Umsetzung unter Einbeziehung der jeweiligen baulichen Gegebenheiten zielt, setzt fachkundige Vor-Ort-Berater voraus.

Energiekarawanen

Eine aktive Rolle der Kommunen und der Landkreise in der Öffentlichkeitsarbeit mit Kampagnen und Veranstaltungen zum Thema schafft Vertrauen und eine gute Basis, um die Eigentümer:innen zum Handeln zu bewegen. Es ist daher von großer Bedeutung, die Kommunikation und Interaktion mit den Gebäudebesitzern auf ein ganz neues Niveau zu heben. Dies bedeutet: Weg von der passiven, zentral organisierten Beratung, hin zu aktiver, möglichst aufsuchender Beratung. Sehr erfolgreich sind bereits in einigen Kommunen “Energiekarawanen” unterwegs, die von Stadtteil zu Stadtteil ziehen und vor Ort eine gebäudebezogene, kostenlose Energieberatung anbieten. Als Beispiele seien die Energiekarawanen der Metropolregion Rhein-Neckar, von Augsburg und Rüsselsheim genannt (BMWK, 2023; Klimabündnis, 2023). Durch diese Energie-Karawanen konnte die Sanierungsrate wesentlich gesteigert werden. Die Kommunikation mit der Öffentlichkeit kann auch durch Medienkampagnen über Vorteile und Fortschritte von Sanierungsaktivitäten, sowie entsprechende Beratungsangebote in der Stadt intensiviert werden, sowie über regelmäßige, lokale, z.B. ortsteilbezogene, Informationsveranstaltungen. Auf diese Weise wird das Sanierungsthema kontinuierlich und aktualisiert im Bewusstsein der Öffentlichkeit gehalten und die Motivation für die Mitwirkung an diesem Gemeinschaftsprojekt gestärkt. In kleineren Gemeinden sollte mindestens eine Person die Aufgabe bekommen, die Energieeffizienz der Gebäude in der Gemeinde zu fördern und dazu immer wieder auf das Thema hinzuweisen, aktuelle Förderprogramme bekannt zu machen oder von Zeit zu Zeit Informationsveranstaltungen zu organisieren.

Beratung zu Fördermaßnahmen

Die Effektivität der Beratung wird nicht nur von der Fachkompetenz der Beratenden in Bezug auf Technik, Kosten, baukulturelle und rechtliche Fragen bestimmt, sondern ist auch davon abhängig, wie gut auf die jeweils unterschiedlichen Bedürfnisse und Möglichkeiten der Hausbesitzenden eingegangen wird. Wann empfiehlt man eine Sanierung der Gebäudehülle? Soll das vor Erneuerung der Heizungsanlage oder danach geschehen und bis zu welchem Effizienz-Standard? Konzentriert man sich auf eine energetische Sanierung des Gebäudes im Zusammenhang mit ohnehin notwendigen Erhaltungsmaßnahmen (Kopplungseffekt)? Wird angesichts der Notwendigkeiten und gesetzlichen Vorgaben zum Klimaschutz der Aspekt der Wirtschaftlichkeit hintangestellt und die Beratung stattdessen an der Finanzierbarkeit, d. h. der Liquidität der Privatpersonen und der Verfügbarkeit von Fördermitteln ausgerichtet?Ganz wichtig erscheint die aktive Unterstützung der Bürger:innen bei der umfassenden Nutzung von Fördermaßnahmen. Alternativ kann die Gemeinde auch darauf hinwirken, dass der Landkreis eine für die Beratung in allen Kommunen zuständige Energieagentur einrichtet. Da in einigen Bundesländern die Landkreise ohnehin verpflichtet werden sollen, ihre Kommunen bei der Energieberatung zu unterstützen, könnte auch die Einrichtung einer Koordinationsstelle in der Landkreisverwaltung sinnvoll sein. Diese Stelle würde dann die Beratung von anfragenden Bürger:innen und Unternehmen durch staatlich anerkannte Beratende und ggfs. andere Bauexpert:innen vermitteln. In beiden Fällen könnte eine Erhöhung der Kreisumlage erforderlich werden und es stellt sich die Frage, ob diese Kosten der Gemeindekasse oder letztlich den Bürger:innen zugemutet werden können. Hier kann als Argument angeführt werden, dass gerade im Jahr 2022 die Heizungskosten stark gestiegen sind. Die Aufgabe der Energieberatung besteht daher weniger als früher darin, Bürger:innen zum Handeln zu motivieren, sondern vielmehr darin, ihnen bei den notwendigen Maßnahmen zur Begrenzung der Energiekosten zu helfen. Und dieser Hilfs- und Beratungsbedarf wird auf dem Weg zur Klimaneutralität permanent größer werden. Neue Beratungsstrukturen sind daher dringend nötig. 5. Wie können die gesetzlichen Mindestanforderungen durchgesetzt werden?Die Verbraucherzentrale (2022) informiert über Austausch- und Nachrüstverpflichtungen, die für alle Mehrfamilienhäuser unabhängig von einer geplanten Sanierung gelten. Auch nach dem Kauf eines Ein- oder Zweifamilien-Hauses müssen diese Pflichten innerhalb von zwei Jahren durch die neuen Besitzenden erfüllt werden. Ausgenommen sind Ein- und Zweifamilien-Häuser, wenn die Eigentümer:innen bereits seit Februar 2002 selbst im Gebäude wohnen.● Öl- und Gas-Heizkessel, die älter als 30 Jahre sind und eine übliche Größe von 4 bis 400 kW Heizleistung haben, müssen ausgetauscht werden. Die Austauschpflicht gilt jedoch nicht für Brennwert- und Niedertemperatur-Kessel. Welcher Kesseltyp es ist, teilt der bevollmächtigte Bezirksschornsteinfeger mit, der regelmäßig eine so genannte „Feuerstättenschau“ vor Ort durchführt.● Neue Heizungs- und Warmwasserrohre in unbeheizten Räumen müssen gedämmt werden.● Oberste Geschossdecken zu unbeheizten Dachräumen müssen bereits seit 2015 nachträglich gedämmt werden, wenn sie keinen \"Mindestwärmeschutz\" (i.d.R. 4 Zentimeter Wärmedämmung) aufweisen. Bei Holzbalkendecken genügt es, die Hohlräume mit Dämmstoff zu füllen. Die Dämmpflicht gilt für alle zugänglichen obersten Geschossdecken, unabhängig davon, ob sie begehbar sind oder nicht ‒ also zum Beispiel auch für Spitzböden und für nicht ausgebaute Aufenthalts- oder Trockenräume. Alternativ dazu kann auch das darüber liegende Dach mindestens entsprechend gedämmt sein. Weitere Pflichten greifen immer dann, wenn Sanierungsmaßnahmen aus anderen Gründen ergriffen werden, z.B. wenn Fenster morsch sind und ausgetauscht werden müssen oder wenn die Fassade oder das Dach saniert werden. In diesen Fällen gibt das GEG bestimmte Anforderungswerte an den Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) der betroffenen Bauteile und Umfeldmaßnahmen vor, welche die Verbraucherzentrale dokumentiert (Verbraucherzentrale, 2022). Werden die Anforderungen übererfüllt, sind sie in vielen Fällen auch im Rahmen der Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG) förderfähig. Tabelle 1: Anforderungswerte an Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) verschiedener Bauteile

U-Werte W/(m²*K)

Bauteile

GEG

BEG

Dämmstärken/Typ Mindestanforderung, ca.

Außenwand

0,24

0,20

Dämmung mit 12 bis 16 cm

Fenster: Achtung: Maßgeblich ist der U-Wert des gesamten Fensters, der als Uw-Wert bezeichnet wird. Höhere Werte für Sonderverglasung.

1,30

0,95

Zweischeiben-Wärmeschutz- Verglasung

Dachflächenfenster

1,40

1,0

Zweischeiben-Wärmeschutz- Verglasung

Verglasungen: für Sonderverglasungen wie z.B. Schallschutzverglasungen gelten andere Werte

1,10

- 2,0

1,0 - 1,6

Zweischeiben-Wärmeschutz- Verglasung

Dachschrägen, Steildächer

0,24

0,2 - 0,14

Dämmung mit 14 bis 18 cm

Oberste Geschossdecken

0,24

0,14

Dämmung mit 14 bis 18 cm

Flachdächer

0,20

0,14

Dämmung mit 16 bis 20 cm

Wände und Decken gegen unbeheizten Keller, Bodenplatte

0,30

0,25

Dämmung mit 10 bis 14 cm

Decken gegen unbeheizten Keller, Bodenplatte: (wenn der Aufbau bzw. die Erneuerung des Fußbodens auf der beheizten Seite erfolgt)

0,50

0,25

Dämmung mit 4 bis 5 cm

Decken, die nach unten an Außenluft grenzen

0,24

0,20

Dämmung mit 14 bis 18 cm

Quelle: gesetzliche Mindestanforderungen nach GEG (GEG 2023, Anhang 7) sowie MIndestanforderungen der Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG) nach BMWK (2022) Der behördliche Vollzug des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) fällt in die Zuständigkeit der einzelnen Bundesländer. Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung dokumentiert die jeweiligen Zuständigkeiten in den Bundesländern (BBSR, 2022). In Niedersachsen sind beispielhaft die „unteren Bauaufsichtsbehörden“ für den Vollzug des GEG zuständig. Einen aktiven Vollzug der Vorschriften scheint es aber nur mit Blick auf alte Heizkessel zu geben, da diese im Rahmen der Feuerstättenschau durch die Schornsteinfeger überwacht werden. Die Isolierung von Heißwasserrohren, wie auch die Dämmung der obersten Geschossdecke, unterliegen prinzipiell der Kontrolle der örtlich zuständigen Baubehörde. Jede Kommune, die ihrer Aufgabe in Sachen Wärmewende nachkommen will, muss deshalb mit ihrer jeweiligen Vollzugsbehörde diese Kontroll-Tätigkeit organisieren. Kommunen sollten durch eine enge Zusammenarbeit mit den Vollzugsbehörden sowie auch durch die Information von Mietern über Beschwerdemöglichkeiten erreichen, dass zumindest die bestehenden Pflichten erfüllt werden. Dies gilt besonders für § 47 Abs. 4 GEG bei der Beurteilung der Frage, ob die „für eine Nachrüstung erforderlichen Aufwendungen durch die eintretenden Einsparungen innerhalb angemessener Frist erwirtschaftet werden können“. Hierzu ist es erforderlich, einschlägige Handreichungen zu entwickeln. Mit Blick auf die Zukunft wird ein solches Vorgehen an Bedeutung gewinnen, denn die Zahl der Pflichten wird gegenwärtig größer. Umso wichtiger wird es sein, Personalpolitik und Gewichtung der Aufgaben in der kommunalen Verwaltung darauf einzustellen. So wurde durch die Bundesregierung im Herbst 2022 festgelegt, dass für Gaszentralheizungen in Wohngebäuden mit mindestens zehn Wohneinheiten noch im Jahre 2023 und in Wohngebäuden mit mindestens sechs Wohneinheiten bis Ende 2024 ein hydraulischer Abgleich durchzuführen ist (Bundesregierung, 2022). Bezüglich der Heizungsanlagen werden die Schornsteinfeger mit der Überwachung der Umsetzung der Vorschriften betraut (BMWK & BMWSB, 2022). Dies gilt sowohl für die Kontrolle der Einhaltung der bereits gültigen Vorschriften zur Erneuerung von Heizungsanlagen als auch der ab 2024 gültigen Vorschrift, dass neu eingebaute Heizungen mindestens 65 Prozent erneuerbare Energien nutzten müssen. 6. Kommunale Unterstützung der Sanierung mit Eigenleistung Der relativ hohe Investitionsaufwand für energetische Sanierungen und die beschränkten finanziellen Möglichkeiten vieler Immobilienbesitzer:innen bedeuten eine erhebliche Hemmschwelle für die Wärmewende in Kommunen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Fachkenntnis und den Fähigkeiten können jedoch eine Reihe von Arbeiten bei der energetischen Sanierung auch durch Wohnungs- oder Hausbesitzende selbst erledigt werden. Einige Fachunternehmen bieten sogar in Zeiten des Fachkräftemangels eine Kombination aus Eigenleistungen und bezahlter Dienstleistung an. Je nach den anfallenden Personal- und Sachkosten können dadurch die Sanierungskosten deutlich gesenkt werden. Besonders geeignet sind Vorarbeiten wie Putz abschlagen, Fenster ausbauen oder der Rückbau von Geschossböden. Gut geeignet sind auch die Dämmung der Kellerdecke und die Dämmung der obersten Geschossdecke oder des Daches, soweit dies von innen erfolgen kann. Der Einbau dezentraler raumlufttechnischer Anlagen mit Wärmerückgewinnung, die eine sehr gute Amortisationszeit auch ohne Förderung haben, kann in Eigenarbeit geschehen, z.B. beim Anlegen von Wanddurchbrüchen und dem Verlegen von Lüftungsrohren. Diese Hinweise zu den Möglichkeiten der Eigenleistung sollten unbedingt in die Beratungsaktivitäten der Kommune mit aufgenommen werden. Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, ● dass die Kosten fachgerechter Sanierungsarbeiten und die erforderlichen Materialien steuerlich abgesetzt werden können und die Eigenleistung auch in der Bundesförderung wieder anerkannt wird (Energie Experten, 2023; Energie-Fachberater, 2022), und● dass bei der Dämmung bevorzugt langlebige, nachhaltige Materialien verwendet werden. Eigenleistungen können auch eine kostensenkende Option für die Kommunen selbst sein. Der Tausch von Heizkörperventilen, die Installation intelligenter Thermostatventile und ähnliche einfachere Tätigkeiten können, wenn dafür Zeit vorhanden ist, durch Hausmeister:innen erfolgen. 7. Zeit und Kosten sparen durch serielles Sanieren Ein ursprünglich in den Niederlanden unter dem Namens Energiesprong entwickeltes Konzept hat das Potenzial, die energetische Sanierung im Bestand sprunghaft voranzubringen. Das Ziel ist, mit minimiertem Zeit- und Kostenaufwand die Gebäude auf bestmöglichen Energiestandard bis hin zum Passivhaus- bzw. Nullenergiehaus-Standard zu bringen. Die integrierte PV-Anlage auf dem Dach soll dabei genauso viel Strom erzeugen, wie für Haushaltsstrom und Wärmepumpe benötigt wird. Besonders gut eignet sich diese in Deutschland als Serielles Sanieren bezeichnete Vorgehensweise vor allem für Siedlungen, Straßenzüge und Quartiere mit Häusern gleichen oder ähnlichen Bautyps. Das Serielle Sanieren beruht auf folgenden Kernelementen (UBA (Hrsg., 2021): ● Ein digitales Aufmaß ermöglicht die maßgenaue Fertigung von Fassadenelementen für Bestandsgebäude. ● Die Module sind optimiert auf eine effiziente und teilautomatisierte Vorfertigung sowie auf eine schnelle und unkomplizierte Montagefähigkeit vor Ort.● In diese Module sind alle Wärmedämmelemente integriert und sie enthalten bereits alle Fenster und Türen.● Die Sanierung kann i. d. R. im bewohnten Zustand der Gebäude erfolgen, da die erforderlichen Montagezeiten bei wenigen Wochen pro Gebäude liegen.● Auch für die Dachsanierung sind vorgefertigte Module möglich, z. B. mit bereits integrierter PV-Anlage.● Da die Sanierung im Regelfall auch das Heizungssystem umfasst, wird auch eine Wärmepumpenanlage in die Fassadenelemente integriert, in Form eines Heizungsmoduls montiert und mit dem Heizkreislauf im Gebäude verbunden. ● Auch die Integration von PV-Modulen in die vorgefertigten Fassaden ist möglich.● Innerhalb der Wohnungen sind nur der Ausbau der alten Fenster und die Verbindung der Fensterlaibungen mit der neuen Fassade erforderlich. Auch die Wärmepumpe muss ggf. an geeigneter Stelle mit dem Heizkreislauf verbunden werden.● Durch die rationelle und teilautomatisierte Vorfertigung der Fassadenelemente werden nicht nur Arbeitsstunden eingespart, sondern auch der Einsatz von Handwerkern vor Ort auf einen vergleichsweise kurzen Zeitraum begrenzt.Das von privaten Immobiliengesellschaften besonders in den Niederlanden schon in 5.000 Häusern erprobte Sanierungskonzept sollten die Kommunen bei den eigenen Liegenschaften, bei städtischen Wohnbaugesellschaften oder auch in Kooperation mit privaten Wohnungsbaugesellschaften unbedingt einsetzen. Das serielle Sanieren ist auf dem Weg, in Deutschland die Pilotphase zu überwinden. 22 Wohnungsunternehmen sind dabei, 17.000 Wohnungen seriell zu sanieren (Dena, 2023). Zur Unterstützung des Markthochlaufs wird das serielle Sanieren gegenwärtig durch BAFA und KfW gefördert. So gewährt die KfW ab Anfang 2023 für das serielle Sanieren zum Effizienzstandard 40 oder 55 einen zusätzlichen Bonus von 15 % der Sanierungskosten als Tilgungszuschuss (KfW, 2023). Voraussetzung der seriellen Sanierung ist eine möglichst durchgängige Digitalisierung des Planungs- und Produktionsprozesses unter Anwendung des Building Information Modeling (BIM). Dabei werden alle relevanten Bauwerksdaten digital erfasst und für die Planung, die Kalkulation und die industrielle Fertigung genutzt. Das Bauwerk wird als virtuelles Modell geometrisch visualisiert und zusätzlich mit zahlreichen weiteren Informationen, wie z.B. Bauteileigenschaften und Kosten, versehen. Die Daten dieses Modells fließen dann direkt in die Fertigungsprozesse der Bauelemente ein.Derzeit wird das serielle Sanieren noch oft unter Einsatz von Holzbaukomponenten (z. B. mit Dämmstoffen gefüllte Holzrahmen) durchgeführt, aber auch andere Materialien werden angeboten. Mit Blick auf Holzbauelemente muss darauf hingewiesen werden, dass die Folgen des Klimawandels mit Waldsterben und gebremstem Waldnachwuchs bereits jetzt zu einer Verknappung an Bauholz geführt haben. Auch der bislang stillschweigend genutzte Nachschub von Bauholz aus Weißrussland und Russland ist zum Erliegen gekommen. Das heißt, dass nicht nur gestiegene Bauholzpreise, sondern auch das Gebot der Nachhaltigkeit eher zu einer Reduzierung als zur Ausweitung des Bauens mit Holz führen werden. Alternativ bietet sich der vermehrte Einsatz von Porenbeton an, der sich gut für serielle Vorfertigung eignet, ohne zusätzliche Dämmung auskommt und damit auch sehr kostengünstig ist. Beim kumulierten Energie- Aufwand, d. h. bei der Gesamtenergiebilanz über einen mindesten 50-jährigen Lebenszyklus, liegen Porenbeton und Holz (aus nachhaltigem Anbau) gleichauf (Walberg et al., 2015). Eine unabhängige Ökobilanz von Porenbeton lässt keine Schwachstellen erkennen (Ankele & Steinfeldt, 1996). Abbildung 2: Seriell saniertes Reihenhaus Quelle: dena 8. Quartierskonzepte und energetische Sanierungsgebiete Die energetische Sanierung im Gebäudebestand ist nicht nur Aufgabe der Hausbesitzer:innen, sondern auch Aufgabe für die kommunale Planung. Im Zuge der Umsetzung der kommunalen Wärmeplanung (Scientists for Future, 2022) sollten Lösungen auch auf der Ebene von Quartieren gesucht werden. Sind z.B. Wärmequellen vorhanden, mit denen mehrere Gebäude beheizt werden können, dann bedarf es einer integrierten Planung, welche Gebäude dies sein können und welche Sanierungsarbeiten ggf. innerhalb einzelner Gebäude sinnvoll oder gar notwendig wären. Mögliche Wärmequellen könnten z.B. Unternehmen mit Abwärme, Abwassersysteme u.a.m. sein. Der Vorteil von Quartierskonzepten ist die Vernetzung von Erzeugern und Verbrauchern von Wärme, um ein Quartier aus erneuerbaren Energien zu versorgen. Es ist deshalb Aufgabe der Kommunen, die Wärmewende nicht nur auf der Ebene einzelner Gebäude zu sehen, sondern Sanierungsmaßnahmen und die in der kommunalen Wärmeplanung vorgesehene Wärmeversorgung im Quartier aufeinander abzustimmen. Die Evaluierung des Förderprogramms „Energetische Stadtsanierung“ zeigt in der Analyse von 84 Quartierskonzepten, dass diese am häufigsten auf die bauliche Sanierung zum Zwecke des Klimaschutzes zielen (Heinrich, Langreder, Lang, Falkenberg & Meißner, 2019). Dabei stehen die bauliche Sanierung und die Frage der Versorgung mit möglichst erneuerbarer Wärme gleichermaßen im Mittelpunkt. Wesentliche Hemmnisse sind die hohen Kosten und folglich die Frage der Finanzierbarkeit. Eine wesentliche Aufgabe des Sanierungsmanagements besteht deshalb darin, die Hausbesitzenden bei der Planung kosteneffizienter Maßnahmen und deren Finanzierung zu unterstützen. Erster Schritt ist dabei, Kostensenkungspotenziale zu erschließen, die sich aus der Durchführung einer großen Zahl von Sanierungsprojekten im gleichen Quartier ergeben. Gemeinsame Ausschreibungen und die Vergabe großer Aufträge motivieren nicht nur zusätzliche Anbieter, sondern führen oft auch zu günstigeren Angeboten. Der zweite Schritt ist, einen guten Überblick über die jeweils aktuelle Fördermittelsituation zu erarbeiten und zu ermitteln, welche Fördermittel sich z.B. kombinieren lassen. Neben dem Bundesprogramm Effiziente Gebäude kommen hier KfW-Programme und ggf. auch die Initiierung von Projekten der Nationalen Klimaschutzinitiative (NKI) in Frage. Es wurde auch schon vorgeschlagen, den schlechten Sanierungszustand von Gebäudebeständen als „städtebaulichen Missstand“ einzustufen und diesen mit mangelndem Klimaschutz zu begründen, was baurechtlich zulässig sei (Rath & Ekardt, 2021). In energetischen Sanierungsgebieten lassen sich umfassende Maßnahmen im Quartier anstoßen, die dem Klimaschutz und der Klimaanpassung dienen und breitere Einsatzmöglichkeiten für erneuerbare Energien schaffen. Die politische Herausforderung „energetischer Sanierungsgebiete“ liegt in den hohen Kosten flächendeckender Sanierungsmaßnahmen einer großen Zahl von Gebäuden. Auch die Verfahren der seriellen Sanierung könnten in diesem Kontext ein Potenzial bieten (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, 2021). 9. Anhang: Energieagenturen der BundesländerBaden-Württemberg: Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH (KEA), Kaiserstraße 94a, D-76133 Karlsruhe, Tel.: 0721 98471-0, www.kea-bw.deBayern: Landesagentur für Energie und Klimaschutz (LENK), Franz-Mayer-Straße 1, 93053 Regensburg, Tel.: 0941 46297-871, www.lenk.bayern.deBerlin: Berliner Energieagentur GmbH, Fasanenstraße 85, 10623 Berlin, Tel.: 030 293330 - 0, www.berliner-e-agentur.deBrandenburg: Wirtschaftsförderung Land Brandenburg GmbH (WFBB), Babelsberger Straße 21, 14473 Potsdam, Tel.: 0331 73061-0, www.energieagentur.wfbb.deBremen: Bremer Energie-Konsens GmbH, Am Wall 172 / 173, 28195 Bremen, Tel.: 0421 376671-0, www.energiekonsens.deHamburg: Hamburger EnergieAgentur Stadthausbrücke 8, 20355 Hamburg, Tel.: 040 42840 -2427, www.hamburg.de/energieagenturHessen: LandesEnergieAgentur Hessen GmbH (LEA), Wettinerstraße 3, 65189 Wiesbaden, Tel. 0611 95017 8400, www.lea-hessen.deMecklenburg-Vorpommern: Landesenergie- und Klimaschutzagentur, Mecklenburg-Vorpommern GmbH, Zur Schwedenschanze 15, 18435 Stralsund, Tel.: 03831 457038, www.leka-mv.deNiedersachsen: Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen GmbH, Osterstraße 60, 30159 Hannover, Tel. 0511 89 703917, www.klimaschutz-niedersachsen.deNordrhein-Westfalen: NRW.Energy4Climate GmbH, Kaistraße 5, 40221 Düsseldorf, Tel.: 0211 822086-555 www.energy4climate.nrwRheinland-Pfalz: Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH, Trippstadter Straße 122, 67663 Kaiserslautern, Tel.: 0631 34371 100, www.energieagentur.rlp.deSachsen: Sächsische Energieagentur - SAENA GmbH, Pirnaische Straße 9, 01069 Dresden, Tel.: 0351 4910-3152, www.saena.deSaarland: ARGE SOLAR e.V., Altenkesseler Str. 17, InnovationsCampus Saar, Gebäude B 5, 66115 Saarbrücken, Tel.: 0681 99 88 4 - 0, www.argesolar-saar.deSachsen-Anhalt: Landesenergieagentur Sachsen-Anhalt GmbH, Olvenstedter Straße 66, 39108 Magdeburg, Tel.: 0391 506740-0, www.lena.sachsen-anhalt.deSchleswig-Holstein: Energie- und Klimaschutzinitiative Schleswig-Holstein, Zur Helling 5-6, 24143 Kiel, Tel.: 0431 9905-0, www.eki.shThüringen: Thüringer Energie- und GreenTech-Agentur (ThEGA), Mainzerhofstraße 10, 99084 Erfurt, Tel.: 0361 5603-220, www.thega.de 10. QuellenAnkele, K. & Steinfeldt, M. (1996). Ökobilanz für typische YTONG Produktanwendungen. Berlin. Verfügbar unter: https://www.ioew.de/uploads/tx_ukioewdb/IOEW_SR_105_Oekobilanz_typische_YTONG-Produktanwendungen.pdf Barth, H.-J., Geyer, F., Hausmann, P., Koenig.Hoffmann, K. & Sambale, M. (2021). Leitfaden für zukunftsgerechte Neubaugebiete. Kempten. Verfügbar unter: https://energieagenturen.de/wp-content/uploads/2021/09/210915_Sambale_Leitfaden_Neubaugebiete.pdf BBSR. (2022). Regelungen der Länder zum Vollzug des GEG. BBSR-Energieeinsaprung.de. Verfügbar unter: https://www.bbsr-energieeinsparung.de/EnEVPortal/DE/Service/Impressum/impressum_node.html BMWK. (2022). Richtlinie für die Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen (BEG EM) vom 9. Dezember 2022. Berlin. Verfügbar unter: https://www.energiewechsel.de/KAENEF/Redaktion/DE/PDF-Anlagen/BEG/bundesfoerderung-f%C3%BCr-effiziente-gebaeude-einzelmassnahmen-20221209.pdf?__blob=publicationFile&v=1 BMWK. (2023). 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Sie richtet sich an politische EntscheiderInnen auf kommunalpolitischer Ebene, aber auch an Akteure aus Wirtschaft, Journalismus und Zivilgesellschaft und die am jeweiligen Thema interessierten Öffentlichkeit.Dieser Text wurde von Mitgliedern der „Scientists for Future” verfasst und durch Kollegen und Kolleginnen hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität (insbesondere der Belegbarkeit von Argumenten) ausführlich geprüft.Dieses Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen: 372223V284 gefördert durch das Umweltbundesamt und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Die Mittelbereitstellung erfolgt auf Beschluss des Deutschen Bundestages. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autorinnen und Autoren.An der Erstellung dieses Textes waren beteiligt: Golla, Stefan; Huber, Michael; Clausen, Jens; Seifert, Thomas Endredaktion: Franz OssingScientists for Future (S4F) ist ein überparteilicher und überinstitutioneller Zusammenschluss von Wissenschaftler:innen, die sich für eine nachhaltige Zukunft engagieren. Scientists for Future bringt als Graswurzelbewegung den aktuellen Stand der Wissenschaft in wissenschaftlich fundierter und verständlicher Form aktiv in die gesellschaftliche Debatte um Nachhaltigkeit und Zukunftssicherung ein. Zitiervorschlag: Golla, Stefan; Huber, Michael; Clausen, Jens; Seifert, Thomas (2022). Ein energieeffizienter Gebäudebestand. Eine kommunalpolitische Herausforderung. Policy Paper der Scientist for Future. Berlin.Veröffentlicht unter CC BY-SA 4.0Mehr Informationen unter: www.de.scientists4future.orgKontakt: kontakt@scientists4future.org

Question 4

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Kraft-Wärme-Kopplung

Von der fossilen Effizienztechnologie zu einer neuen Rolle in der Wärmewende

Autor:innen: ; Huber, Michael; Clausen, Jens; Ehrhardt, Helge; Gerhards, Christoph; Hoffmann, Rana; Klafka, Peter; Köhne, Anja; Linow, Sven; Seifert, Thomas

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 4

2 Kernaussagen 5

3 Was ist eigentlich Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)? 6

4 Dezentrale KWK : Ist-Stand 8

5 Dezentrale KWK – zukünftige Bedeutung 10

6 KWK und Biogasanlagen 11

7 Sonderfall Wasserstoff-Brennstoffzellen-KWK 13

8 KWK in einem regenerativen Energiesystem 14

9 Was kann die Gemeinde unternehmen? 16

10 Quellen 17

1 Einleitung

Von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) spricht man, wenn die Energie eines Energieträgers gleichzeitig für die Erzeugung von Elektrizität und Wärme genutzt wird. Es ist also eine Technologie zur effizienten Nutzung von Brennstoffen. Brennstoffe für KWK können fossil sein, wie Erdgas, Erdöl oder Kohle, sie können auch regenerativ sein, wie z. B. Biogas und biogene Feststoffe oder auch grüner Wasserstoff und grünes Methan.

KWK wird in Zukunft, in einem zu ca. 95% auf erneuerbaren Energien beruhenden Energieversorgungssystem, nur noch einen Bruchteil dieser Brennstoffe nutzen können. Damit wird sich die Rolle der KWK ändern müssen und KWK wird eher im Bereich der Reserve-Stromversorgung eine kleinere, aber nach wie vor wichtige Rolle spielen. Diese anstehenden Veränderungen betreffen unterschiedliche Anwendungen der KWK in unterschiedlichem Maße, je nachdem in welchen Leistungsklassen und für welche Zwecke KWK heute und zukünftig eingesetzt wird:

Derzeit gibt es ca. 50 große Heizkraftwerke – also KWK-Kraftwerke – mit jeweils über 50 MW elektrischer Leistung (Umweltbundesamt, 2022) mit teils mehreren Kraftwerksblöcken. Diese werden überwiegend noch mit Steinkohle und Braunkohle betrieben, wenige arbeiten mit kombinierten Gas- und Dampfturbinen (GuD). Sie erzeugen Elektrizität für das Stromnetz und gleichzeitig Wärme für lokale, meist größere Fernwärmenetze.
Es gibt mehr als 61.000 mittelgroße und kleinere Heizkraftwerke, sog. Blockheizkraftwerke (BHKW) mit Verbrennungsmotor oder kleiner Gasturbine, die für einzelne Unternehmen, Gebäude oder Quartiere Strom und Wärme erzeugen (Statista, 2022). Viele dieser BHKW dienen in Industriebetrieben zur Eigenerzeugung von Elektrizität und Prozesswärme. Diese BHKW werden fast alle mit fossilem Erdgas betrieben. Nur etwa 700 oder etwa 1 % davon werden mit biogenen Feststoffen aller Art beheizt (Kirchner, 2015).
Eine besondere Rolle spielen die ca. 9.000 Biogasanlagen in Deutschland mit BHKW mit einer durchschnittlichen elektrischen Leistung von knapp 0,5 MW, deren Abwärme größtenteils ungenutzt bleibt, da potenzielle Wärmekunden zu weit entfernt sind (FNR, 2021, 2022; Rutz, 2015).

Was geschieht nun mit diesen KWK-Anlagen, wenn es immer weniger Brennstoffe gibt, die in einem CO2-freien Energiesystem genutzt werden können? Welche dieser Anlagen benötigen wir in einem regenerativen Energiesystem der Zukunft, z.B. zur Stabilisierung der Versorgung in Zeitabschnitten mit geringem Angebot an regenerativem Strom? Und in welchem Maße werden synthetische Brennstoffe wie grüner Wasserstoff oder grünes Methan einen Weiterbetrieb möglich machen? Müssen zusätzliche GuD und BHKW auf Basis CO2-freier Brennstoffe zugebaut werden oder vorhandene umgerüstet oder abgebaut werden, da keine Brennstoffe für sie bereitgestellt werden können? Wie stark sind die Geschäftsmodelle der KWK-Betreiber betroffen? Dieses Policy Paper will diese Fragen beantworten.

2 Kernaussagen

Die effiziente, gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gehört seit den 1970er Jahren zum ökologischen Programm der Energiewende. Deshalb wurde KWK auch seit 2002 massiv gefördert. Zu diesem Zeitpunkt galt die relative Verminderung von CO2-Emissionen noch als ein wirksamer Baustein der Klimapolitik. Heute müssen wir, um das 1,5 °C-Ziel zu erreichen, bis 2030 nicht nur die Kohleverstromung völlig einstellen, sondern den Erdgasverbrauch halbieren und in wenigen weiteren Jahren völlig beenden. Eine Neuinvestition in die Grundlasterzeugung von Strom und Wärme auf Erdgasbasis ist nicht mit den Klima-Regularien in Deutschland zu vereinbaren (Oei et al., 2019). Das heißt, durch das Pariser Klimaabkommen und die Weiterentwicklung zu einem regenerativen Energiesystem haben sich wesentliche Randbedingungen verändert, so dass KWK heute neu bewertet werden muss.

Prinzipiell gilt: Wenn bei der Erzeugung von Elektrizität auch Wärme anfällt, sollte diese Wärme möglichst vor Ort genutzt werden. Unter diesem Aspekt bleibt KWK in einer CO2-freien Zukunft sinnvoll, wenn auch in stark reduziertem Maßstab.
Große, moderne GuD-Kraftwerke werden auch in Zukunft zur Erzeugung von Strom in Zeitabschnitten benötigt, in denen Windenergie und Sonnenstrom nicht in ausreichender Menge vorhanden sind (Dunkelflaute). Der Energiebedarf dieser Reservekraftwerke wird durch grünen Wasserstoff oder daraus hergestelltes synthetisches Methan gedeckt werden müssen. Ein Anschluss dieser großen Kraftwerke an geeignete Pipelines wird daher notwendig sein. Bei diesen dann strombedarfsgeführten Kraftwerken ist KWK nur noch zur temporären Einspeisung der Abwärme in Wärmenetze möglich. Zur Abdeckung der Wärmegrundlast der Wärmenetze können diese Reservekraftwerke zukünftig nicht sinnvoll eingesetzt werden. Für die Grundlast der Fernwärmenetze müssen neue, regenerative Wärmequellen erschlossen werden.
Durch den zu erwartenden Rückbau großer Teile des Erdgas-Verteilnetzes werden etliche bestehende kleine, dezentrale KWK-Anlagen und BHKW keinen Zugang mehr zu Brennstoff haben. Dennoch können einige dieser BHKW (evtl. auch Brennstoffzellen-Anlagen) als Teil eines Energie-Insel-Konzepts weiterhin eine wichtige Rolle für die Netzstabilität und die Versorgungssicherheit mit Elektrizität spielen: Durch den Einsatz von lokal erzeugtem und gespeichertem Wasserstoff könnten sie sowohl lokale Spitzenlast bereitstellen als auch EE-Strommangelzeiten überbrücken.
Derzeit erscheint dies oft noch unwirtschaftlich, ist aber bei sukzessiver Umsetzung in Zukunft realisierbar (siehe die weiter unten erwähnte Beispiele). Auch eine Gleichstellung von Privatpersonen, Energiegenossenschaften, sowie kleinen und mittleren Unternehmen mit Energieversorgungsunternehmen bei der Eigenstromerzeugung und -speicherung wird dies unterstützen.
Auch die Funktion von biogas-basierter KWK wird sich ändern: Durch den Klimawandel und in Anbetracht der ökologischen Anforderungen an die Landwirtschaft mit dem Primat der Lebensmittelversorgung wird der Anbau von Energiepflanzen zurückgehen, so dass deutlich weniger Biogas zur Verfügung stehen wird. In den nächsten Jahren könnte sich allerdings der Betriebsmodus von Biogasanlagen von Grundlast- zu Mittellasterzeugung verschieben.
KWK, die mit Gas aus Abfallbehandlung, Kläranlagen, Grubengasen oder industriellen Reststoffen versorgt wird, stellt eine eigene Gruppe dar. Ein Zubau von Anlagen auf der Grundlage dieser Gase kann dort sinnvoll sein, wo ungenutzte Abfall-Potenziale wie Faulschlamm aus Kläranlagen oder aus der anaeroben Kompostierung von Bioabfall bestehen.

Für die Kraft-Wärme-Kopplung kündigt sich also an, dass sich ihre in den letzten 40 Jahren etablierte Rolle in der Strom- und Wärmeversorgung grundlegend ändert. Das Ziel der Dienlichkeit für das Stromnetz wird für den Betrieb von KWK-Anlagen deutlich wichtiger werden als das Ziel der Maximierung der effizienten Nutzung von Brennstoffen. In Zukunft wird unausweichlich die Verbrennung nur noch eine begrenzte Rolle in der Stromversorgung spielen dürfen.

3 Was ist eigentlich Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)?

Grundprinzip: Eine Anlage der Kraft-Wärme-Kopplung nutzt den eingesetzten Brennstoff zunächst zum Antrieb eines Generators, der Elektrizität erzeugt, und verwertet die unvermeidliche Abwärme für die Versorgung eines Wärmeabnehmers. Früher war Kraft-Wärme-Kopplung eine Möglichkeit, die Effizienz der Nutzung fossiler Energieträger, wie Steinkohle, Braunkohle, Erdgas oder Heizöl, in Kraftwerksanlagen zu verbessern. Die reine Erzeugung von Elektrizität in Kraftwerken erreicht einen energetischen Wirkungsgrad von 30 % bis ca. 45 %. Durch die zusätzliche Nutzung der Abwärme können weitere 40% oder mehr der Energie aus den Energieträgern genutzt werden. Damit wird insgesamt über 80 % der eingesetzten fossilen Energie nutzbar. Der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. stellt den Unterschied zwischen einem KWK-Kraftwerk und der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme wie in Abbildung 1 gezeigt dar.

Eignung verschiedener Kraftwerkstypen für KWK: Bezüglich der Eignung für KWK unterscheiden sich die verschiedenen Kraftwerkstypen. Häufig genutzt werden Kohlekraftwerke, da sie mit Dampfturbinen arbeiten, die zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads (Stromwirkungsgrad bis 47%) den Dampf nach Durchströmen der Turbine kondensieren müssen. Statt diese Abwärme über Kühltürme in die Umgebung abzugeben ist die weitgehende Übernahme in ein Wärmenetz ohne besonderen Aufwand gut möglich. Gut geeignet sind auch besonders effiziente GuD-Kraftwerke (Stromwirkungsgrad bis zu 61 %), da sie die Abwärme der Gasturbine zur Dampferzeugung für eine nachgeschaltete Dampfturbine nutzen, deren Kondensator dann gleich zur KWK-Einspeisung ins Wärmenetz dienen kann (Gesamtwirkungsgrad mit Abwärmenutzung bis 90%). Auch die in kleineren BHKW oft verwendeten Gas-Motoren (Stromwirkungsgrad ca. 30% bis 40%) eignen sich gut für KWK, da ihre ohnehin nötigen Kühler ebenfalls gut als Wärmequelle für Wärmenetze dienen können.

KWK – ein altes Konzept: Das Konzept der Kraft-Wärme-Kopplung ist keineswegs neu und wurde schon 1882 von Thomas Alva Edison in seiner Pearl Street Electricity Station realisiert, dem ersten zentralen Kraftwerk in den USA. Die Anlage versorgte einen Teil der New Yorker Innenstadt mit Strom und Wärme (Kelly, 2016). Durch den Bau von Stromleitungen wurde dann eine Verlagerung der Kraftwerke aus den Städten in ländliche Gebiete möglich (TÜV-Nord, 2019). Die Verwendungsmöglichkeit für die Abwärme wurde so eingeschränkt und KWK kam aus der Mode.

Seit ca. 1960 wird KWK zunehmend für Fernwärme genutzt: Seit den 1960 Jahren erfolgte in der Bundesrepublik und in einigen Ballungsgebieten der DDR ein Ausbau der KWK und, damit verbunden, ein Ausbau der Fernwärme. Ein großer Anteil der in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugten Wärme wird – soweit nicht lokal als industrielle Prozesswärme genutzt – heute in der Heizsaison in Fernwärmenetze eingespeist. Der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e. V. (AGFW e.V., 2021) weist für die angeschlossenen 196 großen Wärmenetze einen Brennstoffeinsatz von 79 % Kohle, Erdgas und Öl sowie weitere 15 % aus der Müllverbrennung aus. 80 % dieser Energien werden in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt.

Erweiterter Einsatz von KWK durch Verbrennung von Müll und Nutzung von Biomasse: Im Zuge der Entwicklung und Markteinführung der erneuerbaren Energien kamen seit den späten 1970er Jahren weitere Energieträger für die Nutzung in KWK dazu. Biogas, Klärgas, Pflanzenöl, Holz, Pellets, Bioethanol und vor allem Siedlungsabfälle („Müllverbrennung“) wurden zunehmend in KWK-Anlagen eingesetzt und zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt. Da die hierfür verwendeten Anlagen oft kleiner waren als die großen Kraftwerke, prägte sich für diese Anlagen der Begriff Blockheizkraftwerk oder BHKW.

Zubau vieler Erdgas-BHKW: Aufgrund des hohen Wirkungsgrades eroberte sich das mit fossilem Erdgas betriebene BHKW einen festen Platz unter den energiesparenden Technologien. Kleinere und mittlere Stadtwerke installierten BHKWs, um in Abhängigkeit vom jeweiligen Strompreis an der Börse ihre BHKWs als kostengünstigere Alternative zum Fremdstrombezug temporär zuschalten zu können. Für die Wärmeversorgung großer kommunaler Gebäude wie z. B. Schulen oder Verwaltungsgebäude wurden, begünstigt durch Förderzuschüsse, zunehmend BHKW installiert. Die Erzeugung von – bei den herkömmlichen Gaspreisen – vergleichsweise kostengünstigem Eigenstrom wurde als zusätzlicher Benefit gerne mitgenommen, so dass bislang die vergleichsweise teurere Umstellung der Heizung auf potenziell CO2-freie Wärmepumpen unterblieb.

Alternative Brennstoffzellen: Die neueste Entwicklung der KWK sind Brennstoffzellen, die Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser umsetzen und so Strom erzeugen. Auch in diesen Anlagen wird Wärme frei, so dass Brennstoffzellen als KWK-Anlage dienen können. Seit den 1990er Jahren bekannt, werden solche Brennstoffzellen-Anlagen seit den 2010-er Jahren vereinzelt eingesetzt. Für Einzelgebäude in der Regel unwirtschaftlich, könnten sie wg. ihres zumindest theoretisch höheren Stromwirkungsgrads im Rahmen des oben erwähnten Energie-Insel-Konzepts an Bedeutung gewinnen.

4 KWK: Ist-Stand

Die KWK erfuhr in Deutschland bereits seit 2002 mit dem ersten KWK-Gesetz (Sitte & Glatzel, 2002) und dann nochmal seit 2010 dank des 2009 im EEG verankerten KWK-Bonus eine schnelle Verbreitung. Die Zahl der Anlagen im Bestand umfasste 2011 knapp 13.000 Anlagen, in 2020 waren es schon über 63.000 Anlagen (Statista, 2022). In 2020 verteilte sich die Leistung dieser Anlagen auf die in Abbildung 2 dargestellten Anlagentypen:

Große Anzahl von kleineren BHKW: Mengenmäßig ist der Anteil kleinerer BHKW von
1 kW bis 10 MW Leistung mit 61.000 Anlagen am höchsten. Sie nutzen fast alle fossiles Erdgas. Überall wo Gebäudeheizung oder Prozesswärme im Vordergrund steht, werden zunehmend auch kleinere Gasturbinen eingesetzt. Die in dieser Gruppe der KWK-Anlagen registrierten ca. 130 Stirlingmotoren und ca. 40 Brennstoffzellen sind für die gegenwärtige Praxis der KWK aufgrund ihrer geringen Anzahl unbedeutend.

Große GuD-Kraftwerke der Stromversorger: Die höchste Leistung entwickeln die etwa 130 GuD-Kraftwerke bzw. Kraftwerksblöcke der Stromversorger, die jeweils mehr als 50 MW Leistung aufweisen (Bundesnetzagentur, 2022a). Bei praktisch allen neueren GuD-Kraftwerken wird KWK auch zur Speisung von Wärmenetzen genutzt.

Erheblicher Beitrag zur industriellen Stromversorgung: KWK erwies sich auch für die Erzeugung von Prozesswärme in industriellen KWK-Kraftwerken als wirtschaftlich. So gibt es heute in der Industrie immerhin einen Bestand von ca. 250 Dampfturbinen- und ca. 20 Gasturbinen-Kraftwerken mit KWK.

Bislang noch überwiegend fossiler Betrieb: Die in der KWK eingesetzten Energieträger sind zu 52 % Erdgas und zu ca. 16 % Stein- und Braunkohlen sowie Mineralöle. Zu ca. 26 % dient Biomasse als Energieträger (Umweltbundesamt, 2020, S. 15). Ca. drei Viertel der eingesetzten Energieträger sind fossil.

Bislang Schwerpunkt effiziente Brennstoffnutzung: Solange fossile Brennstoffe genutzt werden, liegt der Vorteil von KWK im Vergleich zur reinen fossilen Stromerzeugung ohne Abwärmenutzung in der höheren Ausnutzung des Energieträgers. Mit Blick auf das Jahr 2030, in dem 80 % des Stroms regenerativ sein sollen, wird sich dieser Vorteil der KWK auf einen immer kleiner werdenden Anteil an fossilen Brennstoffen begrenzen. KWK wird also immer unwichtiger. Unter dem Aspekt klimafreundlicher Gebäude-Wärmeversorgung fällt der Vergleich von KWK zur Luft-Wasser-Wärmepumpe bereits beim Strommix 2020 (mit Treibhausgasemissionen der Stromerzeugung von 400 g CO2/kWh) deutlich gegen die KWK und zu Gunsten der Wärmepumpe aus (Umweltbundesamt, 2020).

5 KWK und Biogasanlagen

Seit ca. 2010 ein wesentlicher Beitrag zur Energieversorgung: Schon seit den 1970er Jahren gehörten Biogasanlagen neben Wind und Sonne zum Technologiepaket der grünen Energiewende (Dokumentationsgruppe, 1978). Aber wie bei Windkraft und Photovoltaik begann auch bei der Bioenergie erst durch das EEG im Jahr 2000 allmählich die großskalige Anwendung. Die Bruttostromerzeugung aus Biogas wuchs von 0,001 TWh in 1990 über 0,445 TWh im Jahr 2000 auf 15,3 TWh im Jahr 2010 und 28,5 TWh im Jahr 2021 (AGEE-Stat, 2022). Die Erfassung des Endenergieverbrauchs erneuerbarer Energien für Wärme und Kälte weist erst 2003 die ersten Zahlen aus. Pro 100 kWh erzeugter elektrischer Energie aus Biomasse wurden damals nur 30 kWh Wärme einer Nutzung zugeführt. In 2010 wurden 7,4 TWh und in 2021 13,3 TWh erreicht. Erst durch den KWK-Bonus im EEG 2009 kam die Wärmenutzung letztlich in Fahrt.

Umstellung von Biogasanlagen auf Spitzenlast: Gegenwärtig laufen Bestrebungen, die Stromerzeugung von Biogasanlagen so umzustellen, dass sie ihre elektrische Leistung primär zu Zeiten hohen Strombedarfs bereitstellen. Das setzt zusätzliche Investitionen in die Flexibilisierung der Biogasanlagen durch den Zubau von Motoren und Generatoren sowie Erweiterung der Biogas-Speicher voraus. Technisch ist eine solche witterungsunabhängige Bereitstellung von Spitzenleistung durch flexibilisierte Biogasanlagen durchaus realisierbar (VisuFlex, 2023). Zwar liegen die Stromgestehungskosten dabei erheblich über denen von Wind und PV, letztlich konkurrieren flexibilisierte Biogasanlagen aber mit den Anbietern von Residuallast-Spitzenleistung und können zudem Minuten- und Stundenreserve bereitstellen so dass sie auch deutlich höhere Preise erzielen können. Alternativ wäre auch die Einspeisung von Biomethan ins Gasnetz möglich.

Biogas aus Energiepflanzenanbau ist heute teuer, klimaschädlich, umweltschädlich und nicht nachhaltig: Mengenmäßig werden in Biogasanlagen ca. 45 % eigens dafür angebaute nachwachsende Rohstoffe (NawaRo) und ca. 49 % Gülle eingesetzt. Nur zu ca. 6% werden organische Abfälle z. B. aus der Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft, kommunalem Biomüll u. ä. genutzt (FNR, 2023a). 2021 wurde in Deutschland auf 2,65 Mio. Hektar Mais angebaut, davon ca. ein Drittel (0,88 Mio. Hektar) für die Biogasproduktion (FNR, 2022b). Dafür wurden die Maisflächen zuungunsten von Lebensmittel- und Futtermittelanbau ausgeweitet, sowie auch bisheriges Grasland und Brachland in Ackerland umgewandelt. Aufgrund des beim Maisanbau aus der Stickstoffdüngung freigesetzten Treibhausgases N2O (ca. 300-mal klimaschädlicher als CO2), des ins Grundwasser auch durch Gülle eingetragenen Nitrats sowie des hohen Grundwasserverbrauchs durch Feldberegnung und der hohen Erosionsrate auf Maisfeldern ist Biogas auf Basis von Maisanbau klimaschädlich, umweltschädlich und nicht nachhaltig.

Alternativ zum Maisanbau ist auch die Erzeugung der Biomasse mittels Blühwiesen mit regionalen Wildpflanzen möglich: Ohne Pestizid- und Kunstdüngereinsatz kann so eine hohe Biodiversität erreicht werden, z.B. mit den von der Bayerischen Landesanstalt für Wein- und Gartenbau entwickelten Wildpflanzenmischung (Degenbeck, 2020). Der Biogasertrag liegt allerdings nur bei 35 - 50% im Vergleich zu Mais und der Subventionsbedarf würde sich deutlich erhöhen.

Energetische und wirtschaftliche Ineffizienz vom Energiepflanzenanbau: Auch energetisch ist Biogas ineffizient, denn Photovoltaik erbringt, bezogen auf die Fläche, heute den 32-fachen Energieertrag im Vergleich zu Mais (Fraunhofer ISI, 2022). Hinzu kommt, dass Stromerzeugung mit Biogas aus Energiepflanzenanbau sehr aufwendig ist, bei Auktionen regelmäßig Preise erzielt, die dreimal höher liegen als Wind- oder Solarstrom (Bundesnetzagentur, 2022c) und so den Strompreis nach oben treibt. Aufgrund steigender Kosten ist auch der Weiterbetrieb bestehende Biogasanlagen zumindest unsicher, da die Bauern im Zuge der Debatte über die Abschöpfung von Übergewinnen schon jetzt bis zu 25 Cent/kWh als kostendeckendes Minimum fordern (NDR, 2022).

Biogas ist bestenfalls eine Nischenlösung: Die von vielen Stadtwerken und Kommunen geäußerte Absicht, von Erdgas auf Biogas bzw. Biomethan umzustellen, ist - nüchtern betrachtet - nur eine Nischen-Lösung. Dies gilt nicht nur für die Stromerzeugung, sondern auch für Biogas-Einsatz in KWK-Anlagen. Eine Steigerung der Biomassenutzung ist aufgrund der Klima- und Umweltwirkungen des Energiepflanzenanbaus nicht realistisch (Scientists for Future, 2022d; Umweltbundesamt, 2019). 2020 betrug der Erdgasverbrauch in Deutschland 905 TWh (Scientists for Future, 2022f); demgegenüber steht eine heutige Produktion von Biomethan, also auf Erdgasqualität aufbereitetes Biogas, von 11 TWh. Mit Biomethan ist kein Ersatz des fossilen Erdgases in nennenswertem Umfang möglich. In den aktuellen Langfristszenarien für die Umstellung auf Treibhausgas-Null bis 2045 wird sogar erwartet, dass der Biomasseeinsatz für die Stromerzeugung langfristig gegen Null geht (Sensfuß, 2022). Sinnvoll ist der Einsatz von Biogas langfristig nur, wenn er strengen Nachhaltigkeitskriterien entspricht, indem z. B. ausschließlich Biomasse aus Abfall- und Reststoffen eingesetzt wird. Eventuell könnten die bereits vorhandenen, auf Basis nachwachsender Rohstoffe laufenden Biogasanlagen noch einige Jahre vermehrt zur Deckung von Spitzenlast genutzt werden, um den Ausgleich von Schwankungen bei Wind- und Solarstrom zu unterstützen (Fell und Welteke-Fabricius 2022).

6 Sonderfall Wasserstoff-Brennstoffzellen-KWK

Schon in den 1990er Jahren arbeiteten Unternehmen der Heizungsbranche an Brennstoffzellen-Heizgeräten, die neben Wärme auch Strom erzeugen sollten (Vaillant, 1999). Die Logik folgte der Erfahrung des Umgangs mit anderen fossilen Brennstoffen: aus einem Brennstoff so viel wie möglich wertvollen Strom herausholen und mit der unvermeidbaren Abwärme heizen.

Seit 2006 sind Mikro-KWK auf Brennstoffzellenbasis in Erprobung: Durch die Bundesregierung wurde 2006 das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie auf den Weg gebracht. Ein wesentliches Ziel des Programms war die technologische Entwicklung von Brennstoffzellen in den drei Dimensionen Wirkungsgrad, Lebensdauer und Kosten (BMVI & BMWi, 2017). In Europa war Deutschland am Ende des evaluierten Zeitraums der führende Markt für Brennstoffzellenheizgeräte für Haushalte. Die Evaluation des Programms dokumentiert 2.000 installierte Mikro-KWK-Anlagen (BMVI & BMWi, 2017). Die Bedeutung der Zahl relativiert sich allerdings vor dem Hintergrund, dass im selben Jahr der Bestand an Wärmepumpen die Marke von einer Million überschritt (Christian, 2018).

Für Heizungszwecke energetisch ineffizient und unwirtschaftlich: Ist es in einem regenerativen Energiesystem überhaupt sinnvoll, aus Strom Gas zu erzeugen, nur um dieses in einer KWK wieder in Strom zurück zu verwandeln? Perner, Unteutsch und Lövenich (2018, S. 13) dokumentieren die auf diesem Weg zu berücksichtigenden Wirkungsgrade der verschiedenen Prozesse. Zunächst gehen ca. 5 % der regenerativ erzeugten Primärenergie im Übertragungsnetz verloren, mindestens weitere 30 % treten als Abwärme in der Elektrolyse auf, so dass bestenfalls 67 % in Form von Wasserstoff verfügbar sind. Daraus macht die Brennstoffzelle ca. 24 % Wärme und 21 % Strom, die wieder ins Netz eingespeist werden. Ziehen wir diese 21 % von den ursprünglichen 100 % ab, so wurden durch den aufwändigen Prozess aus 79 % des regenerativ erzeugten Stroms 24 % Wärme gewonnen. Verluste durch die Speicherung von Wasserstoff sind dabei noch nicht berücksichtigt. Der Gesamtwirkungsgrad liegt damit bei ca. 30 %, etwa ein Zehntel des Wirkungsgrades einer Wärmepumpe, die auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom ca. 300 % Wärme bereitstellt. Beim Vergleich der Wärmepumpe mit einer mit grünem Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellenheizung erwarten Baldino et al. (2021, S. 7) für die Haushalte daher Heizkosten, die knapp um den Faktor acht höher liegen als im Fall der elektrischen Wärmepumpe. Hinzu kommt, dass Wasserstoff als möglicher klimaneutraler Energieträger vermutlich bis auf weiteres nur begrenzt verfügbar sein dürfte (Scientists for Future, 2022a) und daher nur in Anwendungen zum Einsatz kommen sollte, in denen er aufgrund seiner stofflichen Eigenschaften unverzichtbar ist. Der Einsatz von Brennstoffzellen zur Wärmegewinnung über KWK ist daher bis auf Nischenanwendungen nicht sinnvoll.

Wasserstoff-Brennstoffzellen in Energie-Insel-Lösungen: BHKW auch in Form von Brennstoffzellen-Anlagen könnten u.a. bei Energie-Insel-Lösungen eine wichtige Rolle für die lokale Netzstabilität und die Versorgungssicherheit mit Strom spielen. KWK-Wärme fällt dann als Nebenprodukt ab. Ob dabei Brennstoffzellen die herkömmlichen Verbrennungsmotoren ersetzen können, hängt davon ab, ob ihr potenziell höherer Stromwirkungsgrad durch die Entwicklung preisgünstigerer Anlagen zum Tragen kommt.

7 KWK in einem regenerativen Energiesystem

Die fossile KWK hat in einem regenerativen Energiesystem keine Zukunft. Ihre undifferenzierte Förderung muss schnellstmöglich eingestellt werden (Oei et al., 2019, BEE, 2021). Die Kraft-Wärme-Kopplung wird aber auch mit regenerativen Brennstoffen in einem regenerativen Energiesystem nur eine beschränkte, wenn auch wichtige Rolle spielen. In einem Versorgungssystem mit einem Anteil von ca. 95 % an erneuerbaren Energien wird KWK primär ein sinnvoll genutztes Nebenprodukt der Stromnetzstabilität sein.

Überbrückung von EE-Stromschwankungen und Dunkelflauten durch Energiespeicher: Eine Verschiebung von Stromangebot und -nachfrage wird über Tage und Wochen über Elektrolyse zu Wasserstoff und/oder grünem Methan (Power-to-Gas-Technologien, PTG) ausgeglichen werden müssen. Der so gewonnene Brennstoff (Wasserstoff, Methan oder z. B. Methanol) kann lange Zeit gespeichert und dann teilweise unter Kraft-Wärme-Kopplung wieder in Strom und Wärme rückgewandelt werden (Kopernikus-Projekt Ariadne, 2021). Für diese Rückverstromung sind erhebliche Reservekraftwerks-Kapazitäten erforderlich. Ein Anteil dieses Reservestroms wird von großen Gasturbinen sowie Gas-und-Dampf-Kraftwerken und ein anderer Teil von BHKW mit Verbrennungsmotoren erbracht werden (Fraunhofer ISE, 2020).

Zukünftiger Bedarf an Gaskraftwerken: Nach Umstellung auf 100% CO2-freie Energieversorgung wird für 2045 von einer Stromspitzenlast von ca. 160 GW ausgegangen, dies entspricht einer Verdoppelung gegenüber heute (Dena, 2018). Unter Berücksichtigung von steuerbaren Lasten, wie E-Auto und Wärmepumpen werden 2045 dann bis zu ca. 80 GW nach aktuellem Bedarf steuerbare Erzeugungskapazität nötig sein. Derzeit sind in Deutschland Gaskraftwerke mit ca. 32 GW Leistung installiert. Das heißt, um EE-Strommangelzeiten und vor allem Dunkelflauten überbrücken zu können, bräuchten wir bis 2045 weitere 30 GW bis 40 GW (also insgesamt ca. 80 GW) mit grünem Wasserstoff oder grünem Methan betriebene große und kleine Gaskraftwerke. Je nach Ausbau des innerdeutschen und europäischen Stromnetzes würde jedoch ggfs. ein Ausbau auf ca. 40 GW Reservekraftwerke genügen (50Hertz Transmission GmbH, Amprion GmbH, TenneT TSO GmbH & TransnetBW GmbH, 2021), da in einem solchen vernetzten System dann durch Importe zeitgleiche Überschüsse oder Reservekraftwerke aus Nachbarstaaten genutzt werden könnten. In jedem Falle sollten bestehende Gaskraftwerke für die zukünftige Spitzenlastdeckung weiter vorgehalten und je nach dem zukünftigen Angebot von Methan und Wasserstoff ggf. auf Wasserstoff-Einsatz umgerüstet werden.

Kraftwerke zur Wärmeversorgung mit KWK werden in Zukunft unwirtschaftlich: Die Betriebszeiten der Residuallast-Kraftwerke - also die Zeiten, wo bei Wind- oder Solarstrommangel diese Kraftwerke mit grünem Wasserstoff oder Methan einspringen müssen, werden sich im Schnitt über alle Kraftwerke auf weniger als ca. 1.500 Volllaststunden pro Jahr reduzieren. Die relativ hohen Kosten für die grünen Brennstoffe machen den Betrieb dieser Kraftwerke für eine Grundlastversorgung sowohl für Wärme als auch für Strom unwirtschaftlich (Bundesnetzagentur, 2022b; DWD, 2018; Grams, Beerli, Pfenninger, Staffell & Wernli, 2017). Auch während dieser kurzen Laufzeiten sollte die Abwärme der Kraftwerke aber genutzt werden.

Gaskraftwerke oder GuD zum Ersatz für Kohle sind für die Grundlast der Fernwärme ein Irrweg: Im Rahmen des gesetzlich geregelten Kohleausstiegs müssen alle Kohlekraftwerke bis spätestens 2038 stillgelegt werden. Diese Kohlekraftwerke werden derzeit neben der Grundlaststromversorgung vielerorts auch mithilfe von KWK zur Wärmeerzeugung für Fernwärmenetze eingesetzt. Oft wird geplant, sie durch Gaskraftwerke oder GuD-Kraftwerke zu ersetzen. Aufgrund der hohen Brennstoffkosten und eines in Zukunft strombedarfsgeführten Kraftwerkseinsatzes werden diese Residual-Gaskraftwerke nur noch einen stark reduzierten Beitrag zur Wärmeversorgung leisten können. Auch eine Umstellung der Erdgasnetze auf Wasserstoff würde für die Fernwärmeversorgung mittels KWK aus großen Gaskraftwerken nichts ändern. Wärme aus Wasserstoffverbrennung wäre zumindest für die Grundlast viel zu teuer. Stattdessen muss für die Wärmeversorgung in der Fernwärme ab sofort auf CO2-freie Wärmequellen gesetzt werden. Das ist nicht nur klimapolitisch geboten; mit zunehmendem Ausbau der Erzeugung von erneuerbarem Strom wird zudem auch der Betrieb von Wärmenetzen auf Basis von Wärmepumpen zur mit Abstand kostengünstigsten Lösung werden (Scientists for Future, 2022a, 2022b, 2022c).

Auch der Weiterbetrieb kleiner, dezentraler, bislang fossiler KWK-Anlagen ist eventuell sinnvoll: Auch diese können zumindest mittelfristig zur Deckung von Spitzenlast von Strom oder Wärme beitragen. Ob ein langfristiger Weiterbetrieb der vorhandenen 63.000 kleinen BHKW wirtschaftlich sein kann, hängt von der zukünftigen Entwicklung des Strommarktdesigns ab und lässt sich gegenwärtig kaum vorhersagen. Hinzu kommt die Frage, ob sich die Gasversorgung der dezentralen KWK mit grünem Wasserstoff oder synthetischem Methan oder Biogas sicherstellen lässt. Der Rückbau der Erdgasnetze als Konsequenz aus dem Rückbau der Erdgasheizungen dürfte zahlreichen kleineren BHKW die Gasversorgung entziehen.

Fernwärme erfordert in Zukunft große Wärmespeicher: Wichtig ist auch der Zubau großer Wärmespeicher, denn der Bedarf an Reservestrom fällt zeitlich nur bedingt mit dem Wärmebedarf der Fernwärmekunden zusammen. Viele Fernwärmeversorger haben bereits begonnen, große Wärmespeicher zu bauen. Zum Beispiel bauen die Stadtwerke München für ihr aus Geothermie und GuD-KWK gespeistes Fernwärmenetz gegenwärtig einen zusätzlichen 45.000 m3 fassenden Warmwasserspeicher (Stadtwerke München, 2022).

Aufbau von dezentralen Energie-Inseln: Eine „Energie-Insel“ umfasst eine Kombination folgender Komponenten:

lokale Stromversorgung aus lokal erzeugtem Wind- und/oder Solarstrom,
CO2-freies Wärmenetz, gespeist mittels Wärmepumpen aus Erdwärme, Abwasserwärme und/oder Flusswasserwärme und evtl. Solarthermie,
Elektrolyseur und Wasserstoff-Speicher mit Abwärmenutzung zur Verwertung von lokalem EE-Überschussstrom und
BHKW oder Brennstoffzellen-Kraftwerk zur Stromerzeugung bei EE-Strommangel.

Die Kraftwerks-Abwärme kann zur Einspeisung ins Wärmenetz genutzt werden. Da Strombedarf und Wärmebedarf nicht synchron sind, wird der Einsatz von Strom- und Wärmespeichern sinnvoll sein. Nachahmenswerte Beispiele solcher Konzepte sind z. B. die Stadtwerke Lemgo, das Projekt Weststadt Esslingen oder das Industrieunternehmen Max Bögl (Bayerische Staatszeitung, 2021; Maier-Solgk, 2022, Roider, 2022).

8 Was kann die Gemeinde unternehmen?

Gemeinden, in denen sich moderne GuD-Kraftwerke mit KWK befinden, sollten diese Kraftwerke als nützlich für ein zukünftiges, regeneratives Energiesystem beibehalten und ihre Betriebsfähigkeit langfristig sicherstellen. Allerdings muss bei der Planung berücksichtigt werden, dass diese Kraftwerke künftig für die Grundlastversorgung der Fernwärme ausfallen werden. Für die Fernwärme-Grundlast muss deshalb eine Umstellung auf CO2-freie Wärmequellen in Angriff genommen werden. Langfristig wird ein GuD-Kraftwerk mit Wasserstoff oder synthetischem Methan als Residual-Kraftwerk nicht mehr primär wärmebedarfsgesteuert sondern strombedarfsgesteuert eingesetzt werden. Ob sich dann der Einsatz zur Spitzenlasterzeugung bei Wärme im Wettbewerb mit anderen Wärmequellen noch lohnt, wird sich zeigen müssen. Jedenfalls können moderne GuD-Kraftwerke mithilfe von KWK auch weiterhin einen gewissen Beitrag zur Fernwärmeversorgung leisten, während sie zur Stromerzeugung arbeiten. Ein Zubau neuer großer Gasheizwerke als Hauptwärmequelle für Fernwärmenetze passt dagegen nicht in ein zukunftssicheres Konzept einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung.

Bei der Erstellung kommunaler Wärmepläne (Scientists for Future, 2022e) sollte kritisch hinterfragt werden, welche heute vorhandenen KWK-Anlagen langfristig weiter Zugang zu Brennstoffen haben werden. Wird – wie es einige Stadtwerke heute schon ankündigen – im Zuge des Rückbaus von Erdgasheizungen das Gasnetz zurückgebaut, werden mit Erdgas betriebene kleine KWK-Anlagen teilweise als Strom- wie auch als Wärmequelle ausfallen. Auch kurzfristig sind Änderungen des Betriebsmodus von BHKW aufgrund schwankender Gaspreise möglich.

Im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung muss die Umstellung der Wärmeversorgung auf CO2-freie Wärmequellen zügig in Angriff genommen werden. Das gilt sowohl für bestehende Fernwärmenetze als für noch aufzubauende Nahwärmenetze

Ähnlich sollte in der langfristigen Planung die zukünftige Strom- und Wärmelieferung aus Biogasanlagen mit nachwachsenden Rohstoffen geprüft werden. Sollte im Strommarktdesign die Erzeugung von Biomethan und dessen Einspeisung in das Stromnetz höher priorisiert und höher vergütet werden, könnte an einigen Anlagen die lokale Wärmeverfügbarkeit sinken. Mittel- und langfristig wird der Anteil der EE-Stromerzeugung mittels Biogas voraussichtlich abnehmen.

9 Quellen

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VisuFlex (2023). „VisuFlex – Visualisierung der Netz-/Systemdienlichkeit flexibilisierter Biogasanlagen“. Verfügbar unter: https://visuflex.fnr.de/visualisierung

Impressum

Die Policy Paper-Reihe zur Wärmewende stellt knapp und evidenzbasiert relevante Fakten mit Bedeutung für die Wärmewende dar. Sie richtet sich an politische EntscheiderInnen auf kommunalpolitischer Ebene, aber auch an Akteure aus Wirtschaft, Journalismus und Zivilgesellschaft und die am jeweiligen Thema interessierte Öffentlichkeit.

Dieser Text wurde von Mitgliedern der „Scientists for Future” verfasst und durch Kollegen und Kolleginnen hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität (insbesondere der Belegbarkeit von Argumenten) ausführlich geprüft.

Dieses Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen: 372223V284 gefördert durch das Umweltbundesamt und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Die Mittelbereitstellung erfolgt auf Beschluss des Deutschen Bundestages.

Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autorinnen und Autoren.

An der Erstellung dieses Textes waren beteiligt: Huber, Michael; Clausen, Jens; Ehrhardt, Helge; Gerhards, Christoph; Hoffmann, Rana; Klafka, Peter; Köhne, Anja; Linow, Sven; Seifert, Thomas

Endredaktion: F. Ossing

Scientists for Future (S4F) ist ein überparteilicher und überinstitutioneller Zusammenschluss von Wissenschaftler:innen, die sich für eine nachhaltige Zukunft engagieren. Scientists for Future bringt als Graswurzelbewegung den aktuellen Stand der Wissenschaft in wissenschaftlich fundierter und verständlicher Form aktiv in die gesellschaftliche Debatte um Nachhaltigkeit und Zukunftssicherung ein.

Zitiervorschlag: Huber, Michael; Clausen, Jens; Ehrhardt, Helge; Gerhards, Christoph; Hoffmann, Rana; Klafka, Köhne, Anja; Peter; Linow, Sven; Seifert, Thomas (2023). Kraft-Wärme-Kopplung. Von der fossilen Effizienztechnologie zu einer neuen Rolle in der Wärmewende. Policy Paper der Scientist for Future. Berlin.