Wärmewende: Systemrelevant und unterschätzt

Als im Oktober 2009 die Vattenfall Wärme Berlin AG die Klimaschutzvereinbarung mit dem Berliner Senat unterzeichnete, war das in den bundesweiten Medien keine große Nachricht. Dabei begann damit eine Revolution, denn bereits 2017 und damit drei Jahre früher als geplant wurde ein wichtiges Ziel erreicht: der Ausstieg aus der Braunkohle in der Wärmeerzeugung in Berlin. Vattenfalls CO2-Emissionen in Berlin haben sich dadurch um die Hälfte reduziert. In den kommenden zehn Jahren soll die Stadt in der Wärmeerzeugung vollständig aus der Kohle aussteigen. Die Wärmewende als Baustein einer erfolgreichen Klimaschutzpolitik wird seit Jahren systematisch unterschätzt.

Das Beispiel Berlin zeigt: Ein ambitioniertes politisches Klimaschutzziel ist erreichbar, wenn sich alle gemeinsam dafür starkmachen, die strategisch richtigen Prioritäten setzen und die politischen Rahmenbedingungen stimmen. Die Geschwindigkeit ist dabei mehr als angemessen, denn mit dem im Juni 2021 verabschiedeten Klimagesetz soll Deutschland schon 2045 und nicht erst 2050 insgesamt klimaneutral sein. Die ohnehin ambitionierten Ziele in allen Sektoren wurden dafür noch einmal geschärft. Ein paar Zahlen: Der Primärenergieverbrauch soll bis 2030 um 30 Prozent gegenüber 2008 sinken. Der Gebäudesektor soll 2030 noch 70 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen verursachen – das wären rund 42 Prozent weniger als 2020. Längst wird diskutiert, ob erst 2038 kein Strom mehr aus Kohle kommen darf oder schon 2030. Alle sind sich einig, dass schnell und konsequent gehandelt werden muss.

Das sollte besonders für die Wärme gelten, denn Heizungen, Warmwasseraufbereitung, Kühlschränke und zunehmend Klimaanlagen verursachen rund die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs. Allein die Raumwärme steht für einen Anteil von 30 Prozent. Der größte Teil dieser Energie stammt weiterhin aus fossilen Brennstoffen. Nur knapp 16 Prozent kamen 2019 aus erneuerbaren Quellen. Mehr als zehn Millionen der rund 41 Millionen Wohnungen in Deutschland werden bis heute mit Öl beheizt – besonders die alten Gebäude weisen eine katastrophale CO2-Bilanz auf.

Im Vordergrund der Maßnahmen im Wärmesektor steht bisher die Gebäudesanierung und -dämmung. Allerdings schreitet sie mit gerade einmal durchschnittlich einem Prozent der Gebäude pro Jahr voran. Dank umfangreicher Förderprogramme zieht das Interesse zwar deutlich an, aber um die Klimaziele in diesem Sektor zu erreichen, müsste sich die Rate verdoppeln, so das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in seiner aktuellen Studie »Syswärme – Systemische Herausforderungen der Wärmewende«. Bislang erreichen das aber nur vereinzelte Kommunen.

Quelle der Wärmeversorgung umstellen

Mehr in den Fokus rücken sollte ein anderer Hebel: die Quelle der Wärmeversorgung in urbanen Räumen umzustellen. Ein Ausbau der klimaschonenden Stadtwärme, wie Vattenfall die lokal erzeugte Fernwärme nennt, kann die Gebäudesanierung begleiten, ihre Kosten senken und das Klimaschutzziel vor allem in den Städten schneller und effizient erreichbar machen. In Städten leben rund 77 Prozent der Bevölkerung in Deutschland. Stadtwärme aus erneuerbaren Energien, über eine effiziente, moderne Infrastruktur verteilt – das ist der Schlüssel zur urbanen Energiewende.

Berlin hat das größte Stadtwärmesystem in Westeuropa und versorgt 1,3 Millionen Wohneinheiten. Vattenfall Wärme hat sich in enger Abstimmung mit der Stadt das Ziel gesetzt, bis 2030 vollständig aus der Kohle auszusteigen. Gleichzeitig soll der Anteil erneuerbarer Energien im gesamten Wärmenetz von aktuell sieben Prozent auf nunmehr nicht nur 30, sondern nach neuester Berliner Gesetzgebung sogar auf 40 Prozent steigen. Die restlichen rund 60 Prozent Wärme aus fossilen Energieträgern kommen heute schon zum Großteil aus umweltfreundlichen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen). Diese Anlagen sind ein Paradebeispiel für die Sektorenkopplung: Sie produzieren gleichzeitig Strom und Wärme und erreiche daher sehr hohe Wirkungsgrade von oft mehr als 90 Prozent. Allerdings haben auch diese in der jetzigen Form keine Ewigkeitsgarantie: Vattenfall will bis 2040 klimaneutral werden. Dafür sollen im Laufe der 2030er-Jahre viele Anlagen auf Wasserstoff umgestellt werden und weitere emissionsfreie Wärmeerzeugungsarten im Netz integriert werden. Immer mit in der Planung: der Ausbau einer ­digitalen, effizienten Steuerung der Netze.

Auch viele andere deutsche Städte mit größeren Wärmenetzen gehen so vor, und viele werden den ambitionierten Zielen der Hauptstadt folgen. Das ist nicht nur ein Modell für Deutschland, sondern auch ein potenzielles Exportmodell.

Agenda für 2022

  • Die Partnerschaft zwischen Wirtschaft, Politik, NGOs und Wissenschaft erreicht eine neue Stufe. Erfolge und Best-Practice-Beispiele werden zu ­Vorbildern für alle. Die Politik fördert den Aus- und Umbau der Wärmenetze und erleichtert die Einspeisung überschüssiger Windkraft und Photovoltaik in Power-to-Heat-Anlagen.
  • Ein planbar steigender CO2-Preis macht die Verwendung erneuerbarer Energie für Verkehr und Gebäudewirtschaft attraktiv. Abwärme anderer Quellen wie die der Industrie, aus der Abfallverbrennung oder aus der Kühlung wird konsequent genutzt.

Mit Mut in den (Stadt-) Umbau

Ein solcher Umbau ist in verdichteten urbanen Zentren eine besondere Herausforderung. Ob es um die Umrüstung eines Heizkraftwerks von Kohle auf Biomasse geht, um den Bau von wasserstoffkompatiblen Leitungen oder die Errichtung von Großwärmepumpen als Ersatz für bestehende Anlagen – jede Entscheidung, jeder Bau erfolgt bei laufendem Betrieb. Bei allen Arbeiten muss die Wärme- und Stromversorgung durchgehend gewährleistet werden. Außerdem sind konkrete Rahmenbedingungen zu berücksichtigen, etwa der Denkmalschutz.

Ein Beispiel ist das Märkische Viertel im Norden von Berlin. Es wurde lange mit einem Heizkraftwerk über Steinkohle, dann mit Öl und Gas versorgt. Zunächst hatte sich das kommunale Wohnungsbauunternehmen GESOBAU nur entschieden, die Wohnungen zu sanieren, um die CO2-Emissionen von rund 40.000 auf circa 17.000 Tonnen im Jahr zu reduzieren. In einer Klimapartnerschaft mit Vattenfall wurde dann ein Biomassekraftwerk realisiert – jetzt beziehen 13.500 Menschen Wärme aus umweltschonender Quelle. Damit steht hier eines der größten Klimaschutzquartiere Deutschlands. Teile des Kraftwerks standen unter Denkmalschutz, daher wurden der Biomassekessel und die Turbine über das Dach eingehoben. Man muss einfach wollen.

Diese Kombination aus Gebäudesanierung und intelligenter Heizung könnte enorme Kosten sparen: Wollte Berlin sein Klimaziel allein durch Gebäudesanierung und -renovierung erreichen, würde das nach Berechnungen der Vattenfall Wärme 80 Milliarden Euro kosten. Wird gleichzeitig saniert und in kluge Heiztechnologien investiert, können diese Kosten auf zehn Milliarden Euro gedrückt werden.

Strategisch zentral ist die Einbindung regionaler und lokaler klimaschonender Ressourcen. München setzt zunehmend Geothermie ein. Nordrhein-Westfalen nutzt die Abwärme zahlreicher Industrieanlagen. Das industriearme Berlin verwendet schon seit den 60er-Jahren in Kooperation mit der Berliner Stadtreinigung die Abwärme aus der Müllverbrennungsanlage. Zudem profitiert die Stadt vom Ausbau der Windkraft im benachbarten Brandenburg. Grundsätzlich können in einem systemischen Ansatz zwischen Stadt und Land Power-to-Heat-Anlagen (PtH) eine relevante Rolle einnehmen: Sie funktionieren wie riesige intelligente Wasserkocher, in denen mit Strom aus erneuerbarer Energie Wärme produziert wird. Mithilfe solcher Anlagen ließe sich überschüssige Energie aus Wind- oder Solarkraft, die zu bestimmten Zeiten nutzlos abgeregelt werden muss, im Wärmesektor verwenden. Das ist die smarte Sektorenkopplung. Die Technologie beginnt sich zu verbreiten: Anfang 2019 waren in Deutschland 36 größere PtH-Module installiert, mit einer Gesamtleistung von circa 555 Megawatt. Das größte PtH-Werk mit 120 Megawatt steht in Berlin-Spandau. Es ersetzte einen Block des Steinkohle-Heizkraftwerks vor Ort.

Agenda für 2025

  • Die Gas-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird bis 2030 deutlich ausgebaut. Sie garantiert Versorgungssicherheit im Wärmesektor, aber auch für den Strom – vor allem in den sogenannten Dunkelflauten, wenn keine Sonne scheint und kein Wind weht.
  • Das derzeitige KWK-Fördergesetz hat eine Laufzeit bis 2026. Die Politik novelliert es mit dem Ziel, der Investitionssicherheit für die Betreiber höchste Priorität einzuräumen, damit es nicht zu Versorgungsengpässen kommt.

Zukunftsfest in Wärme investieren: Wärmepumpen, Gas und Wasserstoff

Die Wärmewende besteht aber nicht nur aus dem Ausbau von Stadtwärme. Dort, wo Häuser oder Siedlungen nicht an das Stadtwärmenetz angeschlossen sind und nur schlecht angeschlossen werden können, kommt eine andere Lösung zum Tragen: Wärmepumpen statt Öl- oder Gasheizungen. Wärmepumpen verwandeln lokale Wärmequellen – Luft oder Erdwärme – in Heiz- und Warmwasserwärme, bei vergleichsweise geringem Stromverbrauch. Derzeit werden in Deutschland jedes Jahr rund 800.000 alte Heizkessel ausgetauscht – allerdings häufiger durch Gas- oder Ölkessel als durch Wärmepumpen. Geht es so weiter, würden bis 2030 laut Agora Energiewende lediglich zwei Millionen Wärmepumpen eingebaut – gebraucht werden für das Klimaschutzziel fünf bis sieben Millionen. Dabei könnten auch hier lokale Wärmequellen neu erschlossen werden: Vattenfall nutzt in ihrer Hamburger Zentrale seit 2012 die Abwärme der Server über ein innovatives Wärmepumpenkonzept. Die Abwärme aus EDV und Rechenzentrum versorgt über in Kaskade geschaltete Wärmepumpen andere Gebäudeteile mit Wärme.

Ein weiterer Baustein der Wärmewende ist Erdgas. Gas-Kraft-Wärme-Kopplungen garantieren die Versorgungssicherheit bei der mitunter stark schwankenden Erzeugung erneuerbarer Energien, insbesondere aus Wind und Sonne. Das Erdgasnetz könnte zudem der Verbreitung eines Hoffnungsträgers der Energiewende dienen: Wasserstoff.

Bundesweit wird derzeit zu Wasserstoff geforscht. Die Verwendung von Wasserstoff oder synthetischen Brennstoffen in den Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist eine Chance gerade für Städte, in denen jeder Eingriff in die bestehende Infrastruktur teuer und komplex ist. Auch hier könnte eine Sektorenkopplung erfolgreich sein, wenn überschüssige Energie aus der erneuerbaren oder konventionellen Erzeugung in die Erzeugung von Wasserstoff fließen würde. In Hamburg haben sich hierfür Industriekonzerne (Vattenfall, Shell und Mitsubishi) mit dem stadteigenen Unternehmen Wärme Hamburg zusammengetan. Am Standort des mittlerweile außer Betrieb genommenen Kohlekraftwerks Moorburg planen sie, wie sich künftig Wasserstoff aus Wind- und Solarenergie erzeugen und im Umfeld des Standorts nutzen lässt. Projekte wie diese erfordern allerdings allein in Hamburg Investitionen in Höhe von 1,6 Milliarden Euro, die nur mit öffentlicher Förderung möglich sind. Hier wird es noch viel Bedarf an öffentlich-privaten Partnerschaften geben.

Andere Länder machen es vor

Das alles zeigt: Die Wärmewende zu einem zentralen Pfeiler des Klimaschutzes auszubauen ist nicht nur notwendig, sondern auch machbar. Andere Länder machen es vor: In Schweden ist mittlerweile ein Großteil der Bevölkerung an das Fernwärmenetz angeschlossen, und die Wärme wird zu mehr als 60 Prozent aus Biomasse hergestellt, etwa aus Hackschnitzeln von Energieholzplantagen und Holzresten. In Litauen wird die Fernwärme schon heute zu 70 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen gespeist. Dänemark hat bereits Mitte der Nullerjahre mit dem Bau von PtH-Anlagen begonnen, um überschüssige Energie aus den massiv ausgebauten Windkraftanlagen zu verwenden. Mehr als 60 Prozent aller Wohnungen in Dänemark sind an Wärmenetze angeschlossen, die zu knapp 60 Prozent aus erneuerbaren Energien, Abwärme und Müllverbrennung gespeist werden. In Skandinavien sind Großwärmepumpen als Wärmeerzeuger weit verbreitet, es gibt sie aber auch in Italien, Frankreich und Österreich. In Schweden, dem Musterland der Energiewende, liegt der Anteil der Erneuerbaren am Energieverbrauch bereits bei knapp 55 Prozent – bei starkem Wirtschaftswachstum. Das zeigt die Möglichkeiten für Deutschland mit aktuell knapp 16 Prozent.

Was machen diese Länder anders? Es ist nicht nur die teilweise größere Akzeptanz der Energiewende in der Bevölkerung. Sie arbeiten auch mit anderen Rahmenbedingungen. Das beginnt bei der Größe, in der dort gedacht und gebaut wird: In Deutschland hat eine durchschnittliche Windkraftanlage fünf Mühlen – in Schottland sind es 80. In Dänemark müssen Kommunen seit 1979 eine kommunale Wärmeplanung aufstellen, wodurch die Fernwärme-Infrastruktur bis in kleine Gemeinden reicht. Schweden hat schon 1991 einen CO2-Preis auf fossile Brennstoffe eingeführt, der von damals 26 auf über 120 Euro pro Tonne gestiegen ist und damit die Nutzung fossiler Brennstoffe finanziell unattraktiv macht.

Agenda für 2030

  • Der Kohleausstieg ist erfolgt, und Strom- und Wärmenetze sind entsprechend aus- und umgebaut.
  • KWK-Anlagen setzen zunehmend Wasserstoff ein, Forschung und Erprobung der vergangenen Jahre waren erfolgreich und vielversprechend.
  • Biomasse-Heizkraftwerke, Power-to-Heat-Anlagen und Wärmepumpen verbreiten sich mit zunehmender Geschwindigkeit.
  • Weil Kundinnen und Kunden sowie Bürgerinnen und Bürger aktiv in den Transformationsprozess eingebunden sind, hat sich die bisherige Ablehnung in eine Debatte darüber verwandelt, was als Nächstes kommen muss.

Schneller von den Vorbildern lernen

Deutschland kann und muss seine Rahmenbedingungen so anpassen, dass der Umbau in eine klimaneutrale Wirtschaft beschleunigt wird. Die ersten Schritte sind getan: Seit Januar 2021 gilt der CO2-Preis von 25 Euro pro Tonne fossiler Brennstoffe, bis 2025 wird er auf 55 Euro pro Tonne steigen. Damit sind nun alle Wärmeerzeuger – von der Stadtwärme (im Europäischen Emissionshandel seit 2005) bis zu Gas und Öl – einem CO2-Preisregime unterworfen. Die Förderung für den Erwerb oder den Ausbau energieeffizienter Gebäude ist erhöht und verbessert worden. Die kommunale Wärmeplanung ist in einem ersten Bundesland zur Pflicht geworden: In Baden-Württemberg müssen alle größeren Kommunen bis 2023 einen Plan aufstellen, wie ihre Wärmeversorgung klimaneutral wird. Ein Bundesprogramm unterstützt auch alle anderen Kommunen im Land, die hier aktiv werden wollen. Entscheidend ist, dass die Bevölkerung den Umbau akzeptiert. Eine Wärmewende, die nur als künftige finanzielle Belastung vermittelt wird und in der Windmühlen auf Widerstand stoßen, weil der Nutzen nicht kommuniziert wird, ist nicht durchsetzbar.

Aber die bisherigen Schritte reichen nicht aus – vor allem nicht angesichts des prognostizierten steigenden Energiebedarfs. Dafür müsste viel mehr in klimaschützende Systeme, Konzepte und Technologien investiert werden, die zukunftsfest sind und potenzielle innovative Quellen wie Wasserstoff mitdenken.

Noch bremsen viele Rahmenbedingungen innovative Technologien aus. Ein Beispiel ist der Bau von Power-to-Heat-Anlagen: Die Anlage in Berlin, mit 120 Megawatt die größte in Europa, könnte auf 300 Megawatt ausgebaut werden – wenn es sich wirtschaftlich lohnen würde. Aber noch müssen alle Energie- und Wärmeerzeuger auf den Strom aus der Windkraft die vollständigen Abgaben bezahlen. Damit wird die Nutzung zu teuer. Statt die überschüssige Energie aus Wind und Photovoltaik in PtH-Anlagen zu leiten, wird sie abgeregelt. Grundsätzlich, so Forschende, seien die Umlagen, Steuern und Abgaben auf diesen Strom so hoch, dass sie in der Regel keinen wirtschaftlichen Aufbau und Betrieb von PtH-Anlagen erlauben. Das Resultat ist eine wenig smarte Sektorenkopplung mit PtH in Deutschland.

Hinzu kommen nicht monetäre Investitionshemmnisse: Das Geld ist da, aber die Genehmigungsverfahren sind langwierig, in den Ämtern fehlen geschultes Personal und die technischen Voraussetzungen für eine effiziente digitale Bearbeitung. Komplexe Rechts- und Zuständigkeitssysteme bremsen Investorinnen und Investoren aus. Auch die Fördermaßnahmen und -inhalte halten mit den aktuellen Anforderungen nicht Schritt. Der Wärmesektor, so das Fraunhofer-Institut, sei angesichts der heterogenen Strukturen bei Technik, Markt und Kosten eine »besondere Herausforderung«, bei gleichzeitig langen Investitionszyklen und einem »sehr trägen Sektor«. Die Schlussfolgerung: »Aus diesem Grund muss die Implementierung von Maßnahmen (technische Maßnahmen und politische Instrumente) vorausschauend geplant und frühzeitig angegangen werden.«

Lösbare gesamtgesellschaftliche Aufgabe

Diese Rahmenbedingungen, die ambitionierten Ziele und technologischen Herausforderungen machen aus der Wärmewende eine Mammutaufgabe, die aber zu stemmen ist: Die Wirtschaft hat die technologischen Lösungen, steht in einem innovativen Wettbewerb und treibt Pilotprojekte voran, auf denen man aufbauen kann. Die Unternehmen selbst stehen vor der Herausforderung, das neue Denken zu etablieren, Belegschaften mitzunehmen und zu ermutigen, neue Ansätze zu verfolgen – und stoßen dabei sehr häufig auf viel Verständnis und große Motivation der Mitarbeitenden. Denn Arbeiten macht mehr Freude, wenn Hierarchien infrage gestellt werden dürfen, neue Kommunikationswege gefunden und ausprobiert werden. Die Belegschaft ist häufig offen und neugierig. Allerdings mangelt es häufig an der Diversität, die nötig wäre, um alle Kräfte zu bündeln, offen für Ideen zu sein, fachliche, methodische und soziale Kompetenzen in einem breiten Spektrum an Bord zu holen und damit Lösungen für die Klimaneutralität zu finden und umzusetzen.

Letztlich ist die Energiewende eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Sie gelingt nur, wenn Politik, Wirtschaft und Gesellschaft konstruktiv zusammenwirken, wenn Energie-, Gebäude-, Industrie- und Mobilitätssektor kooperieren und zusammen gedacht werden. Es geht um die Kooperation privater mit städtischen Unternehmen, großer Konzerne mit innovativen Start-ups, um Zusammenarbeit mit Verwaltungen, von Stadt und Land, von Bund, Ländern und Kommunen. Das ist die Basis für eine erfolgreiche Wärmewende.

Agenda für 2040

  • Dekarbonisierte Stadtwärme, Wärmepumpen und Wasserstoffwärme finden bundesweit breite Anwendung. Die nachziehenden Kommunen orientieren sich an den bereits vollständig klima­neutralen Städten.
  • Berlin ist in Europa Modellstadt der Wärmewende: Der Gebäudebereich ist über die Stadtwärme hinaus weitgehend dekarbonisiert.

Dr. Tanja Wielgoß, geb. 1972, ist seit Anfang 2019 Vorstandsvorsitzende der Vattenfall Wärme Berlin AG mit rund 1.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und Westeuropas größtem Stadtwärmenetz. Die Managerin verantwortet den Vertrieb sowie alle operativen Bereiche und zeichnet mitverantwortlich für die schrittweise Dekarbonisierung des Berliner Wärmesystems. Die Politik- und Wirtschaftswissenschaftlerin war unter anderem Verbandsgeschäftsführerin und Partnerin einer internationalen Unternehmensberatung, bevor sie 2014 als Vorstandsvorsitzende zur Berliner Stadtreinigung wechselte.