alle Projekte

Dezentrale Wärmeversorgung in einem klimaneutralen Deutschland

Auftraggeber

Stiftung Klimaneutralität

Jahr

2022

PDF herunterladen

Unser Auftrag

Das Szenario „Klimaneutrales Deutschland 2045“ (KNDE2045) zeigt einen möglichen Pfad zum Erreichen der Klimaneutralität bis 2045 auf. Zentrale Ergebnisse sind ein deutlich höherer Stromverbrauch (+70 Prozent) aufgrund der zunehmenden Stromnutzung, u.a. in Wärme und Verkehr und eine deutlich höhere Erzeugungsspitze (+300 Prozent) aufgrund des deutlichen Ausbaus erneuerbarer Stromerzeugung. 

Teil der Lösung für den Gebäudesektor sind im Jahr 2045 14 Millionen Wärmepumpen in Deutschland. Für die Stiftung Klimaneutralität ordnet unser Team der Energiesystemsimulation die Rolle der Wärmepumpe gegenüber Wasserstoffheizungen in der dezentralen Wärmeerzeugung auf Basis des KNDE2045-Szenarios ein. 

Im Zentrum der Analyse stehen folgende zwei Aspekte:  
 

  1. Erfordert ein Stromsystem mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien und einem deutlich höheren Strombedarf auch eine deutlich höhere regelbare Kraftwerksleistung?  

    Diese Frage konnte mit dem bereits veröffentlichten Szenario KNDE2045 beantwortet werden: Die nötige regelbare Kraftwerksleistung steigt um etwa 20 Prozent. Gegenüber heutiger Überkapazität ergibt sich netto sogar einen Rückgang der nötigen regelbaren Leistung. Die steigende Anzahl flexibler Verbraucher kann mit ihren Speicherkapazitäten das EE-Angebot integrieren und die Stromnachfrage zeitlich verschieben. Im Zusammenspiel mit Importen bleibt dadurch der Anstieg der maximalen Residuallast gering.
     
  2. Könnte der Einsatz von Wasserstoffheizungen anstelle von Wärmepumpen dazu geeignet sein, die Residuallast zu senken und somit die Effizienz des Gesamtsystems zu erhöhen?

    Wasserstoffheizungen machen den Weg zur Klimaneutralität schwerer erreichbar, zeigen die Ergebnisse. Das Gesamtsystem wird durch Wasserstoffheizungen ineffizienter, weil ein deutlich erhöhter Wasserstoffbedarf eintritt und die erneuerbaren Energien schlechter integriert werden können.

Die Untersuchung unterstreicht die zentrale Rolle von Wärmepumpen als Teil dieser flexiblen Verbraucher in einem erneuerbaren Stromsystem. Wärmepumpen bieten zwei zentrale Vorteile: Erstens den überwiegenden Anteil der Heizwärme gewinnen sie aus Umweltwärme. Zweiten mit der thermischen Speichermasse aus Gebäude und Heizkreispufferspeicher bieten Sie Flexibilität in der Stromnachfrage. „Dadurch kann mehr erneuerbarer Strom genutzt werden, weniger Strom wird abgeregelt.“ erklärt Hans Dambeck, Projektleiter der Studie.

So sind wir vorgegangen  

In der Analyse wurde eine Sensitivität des Szenarios KNDE2045 modelliert, in der die Anzahl der strombetriebenen Wärmepumpen von 14 auf 13 Mio. und der Strombedarf dadurch um neun Prozent reduziert ist. Aus den Ergebnissen der stündlichen Modellierung im Prognos-Strommarktmodell im Vergleich mit dem Basisszenario KNDE2045 wurden die Rückschlüsse des Einflusses der Wärmepumpen gezogen.  

„Der reduzierte Stromverbrauch führt nur zu einem kleineren Teil zu einem Rückgang der Stromerzeugung aus regelbaren Wasserstoffkraftwerken. Der andere Teil entfällt auf eine höhere Abregelung des EE-Stroms und einem reduzierten Importsaldo. Die nötige gesicherte Leistung sinkt dabei kaum, nur um 0,2 GW.“ beschreibt Aurel Wünsch, Analyst der Strommarktmodellierung.

Der Einsatz von 1 Mio. Wasserstoffheizungen führt hingegen zu einem etwa doppelt so hohen Wasserstoffbedarf gegenüber dem Bedarf zur Absicherung von 1 Mio. Wärmepumpen mit Wasserstoffkraftwerken im Stromsystem.

Im Ergebnis wird Wasserstoff deutlich effizienter zur regelbaren Absicherung des erneuerbaren Stromsystems mit Wärmepumpen eingesetzt als in dezentralen Heizungen. Durch Wärmepumpen kann die Flexibilität zur Integration des EE-Stroms und die Nutzung von Umweltwärme deutlich gesteigert werden. Aus diesen Gründen sind sie ein zentraler Baustein für ein klimaneutrales Deutschland.

Links und Downloads

Zur Studie (PDF)

Zum Policy Paper zur Studie (PDF)

Weitere Infos (Stiftung Klimaneutralität)

Zum Szenario Klimaneutrales Deutschland 2045

Projektteam

Hans Dambeck, Aurel Wünsch, Marco Wünsch, Miriam Lovis

Haben Sie Fragen?

Ihr Kontakt bei Prognos

Hans Dambeck

Projektleiter

Profil ansehen

Aurel Wünsch

Fachspezialist

Profil ansehen

Marco Wünsch

Prinzipal

Profil ansehen

Mehr Studien & Projekte zu diesem Thema

More studies & projects on this topic

12. Monitoring der Energiewende

2024
| Projekt

Die Energiewende hinkt weiter ihren Zielen hinterher – das zeigt unser 12. Monitoring. Bei zwei von vier Bereichen stehen die Ampeln weiter auf Rot.

Windenergie auf See: Marktentwicklung und regulatorischer Rahmen

2024
| Projekt

Die Ausbauziele für die Offshore-Windenergie in Deutschland wurden 2023 deutlich erhöht. Für das BMWK haben wir die Entwicklungsmöglichkeiten dieser Technologie untersucht.

Erdgas als Brücke zur Klimaneutralität in Deutschland

2023
| Projekt

Wie hat sich die Rolle von Gas angesichts der Gaskrise verändert? Diese Frage klärt unser Energieteam für die KfW.

Kommunikationsbegleitung für den Bau der 380-kV-Westküstenleitung

2023
| Projekt

Der Ausbau der Stromnetze ist die Basis für die Energiewende. Prognos unterstützte den Übertragungsnetzbetreiber TenneT TSO GmbH seit 2019 in der Projektkommunikation zur Errichtung der neuen Westküstenleitung in Schleswig-Holstein.

Energiepreise für die Industrie im internationalen Vergleich

2023
| Projekt

Unsere Studie für die vbw vergleicht die Strom- und Gaspreise für die Industrie weltweit und gibt einen Ausblick auf die Preisentwicklung bis 2030.

Lieferketten: Ohne Rohstoffe keine Klimaneutralität

2023
| Projekt

Krisen bedrohen immer wieder globale Handelswege. Die Studie von Prognos und Partnern verweist auf Maßnahmen zur Sicherung von strategisch wichtigen Lieferketten.

Höchstspannungsleitung Ganderkesee – St. Hülfe

2023
| Projekt

Netzbetreiber TenneT hat in Niedersachsen eine wichtige Stromtrasse in Betrieb genommen. Prognos begleitete die Kommunikation zu dem Projekt.

Strompreisprognose 2023

2023
| Projekt

Die durchschnittlichen Großhandelsstrompreise liegen mittel- und langfristig in allen Szenarien über dem Niveau von 2019/2020. In den nächsten Jahren ist jedoch mit einem Rückgang gegenüber dem heutigen Niveau zu rechnen. Wir haben unsere Prognose für die vbw aktualisiert.

Kosten und Umweltwirkungen beim Import von Wasserstoff

2023
| Projekt

Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein in der Energiewende. Welche Kosten und Umweltauswirkungen der Import von Wasserstoff verursacht, untersuchten Prognos, Öko-Institut und IREES für das BMWK.

Energieatlas 2023: Grüner Strom

2023
| Neues Projekt

Der Prognos Energieatlas 2023 zeigt, wie es um die Verfügbarkeit von grünem Strom steht – in allen 400 Kreisen und kreisfreien Städten.

Über Prognos

Wir geben Orientierung.

Prognos ist eines der ältesten Wirtschaftsforschungsunternehmen Europas. An der Universität Basel gegründet, forschen Prognos-Expertinnen und -Experten seit 1959 für verschiedenste Auftraggeber aus dem öffentlichen und privaten Sektor – politisch unabhängig, wissenschaftlich fundiert.

Mehr erfahren