Regionalisierung Gebäudewärme – Begleitstudie zum Netzentwicklungsplan 2025
Ziel und Methodik der Studie
Im Rahmen der Studie wurde eine Methodik entwickelt und angewandt, mit der die Gebäudewärmenachfrage und die entsprechende Verbreitung von Wärmetechnologien innerhalb von Deutschland projiziert und regionalisiert werden können. Der Fokus lag dabei auf Technologien, die mit der Strominfrastruktur verbunden sind, sowie auf den Sektoren private Haushalte (pHH) und Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD). Im Zuge der Untersuchung wurden die Auswirkungen gesetzlicher Rahmenbedingungen berücksichtigt, drei verschiedene Szenarien entworfen sowie relevante Kennzahlen und Parameter in technologischer, räumlicher und jährlicher Auflösung ausgewiesen. Die räumliche Auflösung auf Ebene der Kommunen wurde mithilfe umfangreicher Regionalisierungslogiken erzielt. Neben der Gebäudewärmenachfrage erfolgte auch eine Abschätzung zur regionalen Entwicklung von Klimatisierungsbedarfen.
Die drei Szenarien, welche mögliche Rahmenbedingungen für deutschlandweite Projektionen der Gebäudewärmenachfrage bis ins Jahr 2045 vorgeben, wurden mit den FfE-Gebäudesektormodellen PriHM (private Haushalte) und TerM (Gewerbe, Handel, Dienstleistungen) berechnet. Diese Modellierungsergebnisse wurden anschließend durch eine kleinräumige Regionalisierung auf Gemeinde- und Bezirksebene regionalisiert. Das Modell zur kleinräumigen Regionalisierung basiert auf der FfE-Geodatenbank FREM. Eine besondere Rolle nehmen dabei gebäudescharfe Datenmodelle der FfE zu Wärmebedarfen (HOUSE), Wärmepumpenpotenzialen (Wärmepumpen-Ampel) sowie Wärmenetzpotenzialen (HeatGrid) ein. Daraus resultiert insbesondere die Endenergienachfrage nach Region, Technologie und Szenario sowie die Wärmepumpenanzahl nach Region und Szenario.
Ausprägung der Transformationspfade
Die drei Szenarien A, B und C wurden in Abstimmung mit den Übertragungsnetzbetreibern entworfen. Szenario A zielt auf eine verhältnismäßig diversifizierte Wärmebereitstellung ab. Im Zuge dessen erfolgt ein ambitionierter Nah-/Fernwärmeausbau, der Einsatz von Wasserstoffdirektheizungen und die Ausreizung des Biomassepotenzials im Gebäudesektor angelehnt an [1]. Der Hochlauf der Wärmepumpen erfolgt verlangsamt und auch das Tempo der Gebäudehüllensanierung ist moderat. Im Gegensatz dazu wird in Szenario C dem Energieträger Strom eine tragendere Rolle zugeschrieben. Dort wird ein schneller Wärmepumpenhochlauf durch Sanierungsaktivitäten begleitet. Der Nah-/Fernwärmeausbau erfolgt weniger ambitioniert als in Szenario A. Biomassekessel werden substituiert, um einen Teil des nachhaltig verfügbaren Potenzials in den Industriesektor zu verschieben, und Wasserstoffdirektheizungen werden nicht eingesetzt. Szenario B liegt zwischen den beiden zuvor beschriebenen Szenarien. Im Vergleich zu Szenario C erfolgt die Sanierung und der Hochlauf der Wärmepumpen bei einem identischen Nah-/Fernwärmeausbau verzögert. Zusätzlich kommen neben einem in etwa konstanten Bestand an Biomassekesseln auch wenige Wasserstoffdirektheizungen zum Einsatz.
Ergebnisse der Studie
Abbildung 1 zeigt die Modellierungsergebnisse der Entwicklungspfade der Anwendungen Raumwärme und Warmwasser bzw. Gebäudewärme je Szenario kumuliert für pHH und GHD. Die gesamte Gebäudewärmenachfrage nimmt in allen drei Szenarien bis 2045 ab. In Szenario A wird die Gebäudewärmenachfrage von 794 TWh im Jahr 2019 durch die Transformationsmaßnahmen auf 646 TWh im Zieljahr 2045 bzw. um 18,6 % reduziert. In Szenario B sind es entsprechend 21,5% und in Szenario C 25,9%. Wärmepumpen, die in allen Szenarien zu signifikanten Anteilen eingesetzt werden, spielen insbesondere in Szenario C eine herausragende Rolle. Dort liegt die Stromnachfrage durch Wärmepumpen im Jahr 2030 bei 54 TWh und im Jahr 2045 bei 117 TWh. In Szenario B liegt diese entsprechend bei 39 TWh bzw. 105 TWh, was den angenommenen verzögerten Hochlauf in den 2020er-Jahren widerspiegelt. In Szenario A liegt die Stromnachfrage durch Wärmepumpen im Zieljahr 2045 mit 72 TWh deutlich unter den Werten aus Szenario B und C.
Abbildung 2 zeigt die Wärmepumpenanzahlen je Sektor, Jahr und Szenario. Insgesamt variiert die Summe der Wärmepumpen über beide Sektoren in 2045 zwischen 10,9 und 18,8 Millionen Wärmepumpen.
Die regionale Verteilung der Wärmepumpenanzahl im Zieljahr 2045 je Szenario ist Abbildung 3 zu entnehmen. Dabei stechen in allen Szenarien besonders diejenigen Regionen mit hohen Endenergieverbräuchen hervor. In Szenario A sind zudem durch den Zubau von Biomasseheizungen und mehr Wasserstoffdirektheizungen dort weniger Wärmepumpen verortet, wo Potenziale für Wärmepumpen und Wärmenetze gering sind sowie eine Nähe zum Wasserstoffkernnetz bzw. zu Wasserstoff-Industriestandorten besteht.
Neben dem Endenergieverbrauch der Gebäudewärme, insbesondere des Strombedarfs der Wärmepumpen, und deren Anzahl wurde im Rahmen der Studie die regionale Stromnachfrage, die zur Bereitstellung von Nah-/Fernwärme bezogen wird, analysiert. Konkret ist diese Nachfrage auf Großwärmepumpen und Elektrodenkessel zurückzuführen. Darüber hinaus wurde in einem Exkurs die mögliche Entwicklung des Strombedarfs durch den zu erwartenden Anstieg von elektrisch bereitgestellter Klimakälte betrachtet.
Der Bericht enthält zudem eine Beschreibung der gesetzlichen Rahmenbedingungen und Förderungen im Kontext Gebäudewärme sowie Technologiesteckbriefe zukünftig zulässiger Heizoptionen.
Weitere Informationen
Literatur
[1] Projektionsbericht 2021 für Deutschland. Berlin: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU), 2021.
