Reduzierung der CO2-Emissionen in Energiesystemen mit Sektorenkopplung

Erneuerbare Energien in Deutschland

Das Ziel des Pariser Abkommens ist die Minimierung der Erderwärmung – alle beteiligten Staaten sollen hierzu beitragen. Die deutsche Bundesregierung möchte dies u.a. durch die Reduktion der Treibhausgase erreichen indem sie auf erneuerbare Energien und die Effizienzsteigerung setzt: Im Vergleich zum Jahr 1990 sollen die Treibhausgase so bis 2050 um 90% reduziert werden.

Durch die Ausweitung der erneuerbaren Energien, insbesondere in Form von Windkraft und Solarenergie, konnten die spezifischen CO2-Emissionen bereits gesenkt werden. 2018 lag der Anteil der erneuerbaren Energien im Sektor der Stromversorgung bei 37,8%, in den anderen Sektoren jedoch bei nur 14%.

Betrachtet man den Endenergiebedarf Deutschlands im Jahr 2018 sind fast 50% dessen auf die Bereitstellung von Wärme zurückzuführen. Der restliche Bedarf ist in gleichen Teilen in Strom und Verkehr aufgeteilt.

Um das Energiesystem in allen Bereichen möglichst emissionsarm zu gestalten, muss der Energiebedarf gesenkt werden durch Effizienzsteigerungen und Sanierungsmaßnahmen. 2018 lag der Anteil der erneuerbaren Energien im Wärmesektor allerdings nur bei 14,4% und auch die Sanierungsarbeiten in Gebäuden erreichten nicht das gesetzte Ziel.

Emissionssenkung im Wärmesektor

Um die notwendige Senkung der Emissionen im Wärmesektor bis 2050 zu erreichen stellt Tobias Zimmermann unterschiedliche Szenarien/Möglichkeiten, welche auf einer Simulation basieren, die den Wärmesektor in drei Verbraucherbereiche teilt:

•  Haushalt
• Gewerbe/Handel/Dienstleistungen
• Industrie

Zusätzlich wurde ein Gebäudemodell verwendet, welches 180 verschiedene Gebäudeklassen umfasst.

Im ersten Szenario führt trotz geringer Elektrifizierung und niedriger Sanierungsrate zu einer Verminderung der CO2-Emissionen –  im Vergleich zu 1990 werden diese um 59% gesenkt.

Dies geschieht durch die Verdrängung von heizölbasierten Wärmeerzeugern und den Austausch ineffizienter Gas-Heizwertkesseln.

Im zweiten und dritten Szenario, kommt es durch die Wärmepumpentechnologie – die ein Markthochlauf hat – zu dem Rückgang der Emissionen im Wärmesektor.

Der Ausbau der Fernwärme sowie der Ersatz von Erdgas durch Wasserstoff im vierten Szenario führt zu einer deutlich geringen Reduktion der CO2-Emissionen im Vergleich zu den anderen Szenarien. Der Grund: Beim großflächigem Ausbau von Fernwärme kann nicht vollständig auf Erdgas verzichtet werden.

Szenario 5 führt zu der höchsten Reduzierung der Emissionen: nämlich um 91%. Durch eine hohe Sanierungsrate, massive Elektrifizierung und eine hohe Effizienzsteigung der Industrie der Energiebedarf deutlich minimiert.

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