- WAERMEWENDE

Waermewende auf ungewissem Weg

Waermeversorgung bleibt Domaene der Fossilen, aber Heizen mit PV-Strom gilt als der neue Renner

Klaus Oberzig

Solare Nahwärme im Aufwind: Solarthermiefeld Senftenberg in Brandenburg Bild:Ritter XL

Die Münchner Solar-Messe „The Smarter E Europe Restart 2021", die aus der Intersolar Europe hervorging, wurde 2021 nach zwei Jahren wieder als Präsenzmesse durchgeführt. Passend dazu klangen die wirtschaftlichen Perspektiven aus dem Solarbereich positiv und voller Optimismus: "Die Investitionsbereitschaft in Photovoltaik und Speicher wächst seit Jahren kräftig und das Geschäftsklima ist auf einem konstant hohen Niveau", urteilte der Branchenverband BSW. Für 2021 rechnet er mit zweistelligen Wachstumsraten. Einen neuen Trend stellt die Nutzung von PV-Strom bei der Wärmeversorgung von Gebäuden in Verbindung mit Elektromobilität dar.

Die Verknüpfung beider Bereiche, die so genannte Sektorenkopplung, führt dazu, die Nutzung vom eigenen PV-Strom zu erhöhen und den Zukauf von teurem Strom aus dem Netz zu minimieren. In klassischen PV-Anlagen, die nach EEG ins Netz einspeisten, war der Bedarf an Strom im Haushalt begrenzt, lukrativ dagegen war der eingespeiste Strom. Seit die Einspeisevergütung immer unattraktiver wird, gerät der Eigenverbrauch in den Mittelpunkt des Interesses. Und natürlich zusätzliche Verbraucher wie die Gebäudeheizung und das Elektroauto. Das Ziel heutiger PV-Anlagenbetreiber liegt bei einem gesteigerten Eigenverbrauchsanteil, einem hohen Autarkiegrad, wie das auch genannt wird. Dazu muss die Abgabeleistung der heimischen PV-Anlage mit Hilfe des Batteriespeichers konstant und konstant hoch gehalten werden. Elektrisches Heizen mit PV-Strom ist, so gesehen, das legitime Mittel zum Zweck der verbesserten Wirtschaftlichkeit der eigenen Investition auf dem Dach.

Die Steigerung der Autarkie führt, nebenbei gesagt, zu einem Politikum, das für die Zukunft bedeutsam sein wird. Moderne Batteriespeicher mit einem integrierten Energiemanagementsystem sind inselfähig, sie benötigen für den Betrieb kein Netz, das Spannung und Frequenz garantiert. Das können sie inzwischen selber. Das trifft auf den heftigen Widerstand der alten Energiewirtschaft, aber auch eines Teils der Energiewendebewegung. Sie mögen keine unabhängigen Verbraucher. Sie denken nach wie vor in zentralistischen Top-Down-Kategorien und sind geneigt, Betreiber von Insellösungen als unsolidarisch zu diffamieren. Ausgehend von diesen technischen Lösungen, und das ist der politische Effekt, befeuern sie die Diskussion um Autarkie und Selbstbestimmung, gerade auch angesichts der Krise des parlamentarischen Systems.   

Trend zum Heizen mit PV-Strom

Im Wärmebereich werden folglich eine Vielzahl neuer und ausgereifter Systeme angeboten, um mit PV-Strom Wärmepumpen zu betreiben oder einen Warmwasserspeicher nachzuheizen. Ein weiteres Beispiel beim Einsatz moderner Stromheizungen stellen Infrarotheizungen dar. Sie erzeugen Advektionswärme und können differenziert und bedarfsweise genutzt werden. In Verbindung mit einem Batteriespeicher ergibt sich ein wirtschaftlicher Vorteil einer solchen Kombination von PV, Wärmepumpe oder Infrarotstrahler und Batteriespeicher. Rein elektrisch zu heizen, erfordert gegenwärtig allerdings noch recht hohe Investitionen. Für den, der sie aufbringen kann, rechnet sich das aber.

Ein sofortiger und vollständiger Umstieg auf PV-zentrierte Heizungssysteme ist jedoch nicht erforderlich. Egal ob eine Individualheizung mit Gas, Öl oder Pellets vorhanden ist und noch eine Weile betrieben werden soll, über das Add on eines Batteriespeichers lässt sich ein größerer Teil des PV-Ertrages vom Dach gleichmäßig in Nutzwärme für das Gebäude umwandeln. Interessant ist das mit einer kleineren Speicherlösung etwa für die Sommermonate, in denen eine konventionelle Gas- oder Ölheizung, die nur wegen der Warmwassererzeugung durchlaufen muss, extrem unwirtschaftlich wird.

Vor diesem Hintergrund fiel sowohl auf der Messe wie auch im Statement des Solarverbandes auf, die elektrische Wärmeversorgung ist durchaus umstritten. Wärmeversorgung wurde fast ausschließlich als neue Domäne von Sonnenstrom vorgestellt und solthermische Wärme erschien als ein Randthema.. Doch eine Messe ist eine Verkaufsshow und muss nicht unbedingt die reale Entwicklung spiegeln. Dazu äußerte sich im Vorfeld der Messe der Schweizer Solarthermiepionier Urs Jenny: „Unsere Aufträge verlagern sich seit einiger Zeit weg von der Solarthermie und der thermischen Versorgung von Wohngebäuden. Das ist eine Entwicklung, die ich energiewirtschaftlich und politisch sehr kritisiere".

Die aktuellen Präferenzen führten dazu, dass ständig mehr grüner Strom für den Verkehr, die privaten Haushalte und industrielle Prozesse bereitgestellt werden müsse. Jenny hält es für einen Irrweg, alle Energieprobleme mit PV-Strom lösen zu wollen. Der stark voranschreitende Ausbau des strombasierten Heizens mit Wärmepumpen führe in ein Dilemma. Denn es sei klar, dass dadurch im Winter enorme Verbrauchsspitzen entstünden, die aber nicht befriedigt werden könnten. Denn in dieser Zeit steht regelmäßig zu wenig regenerativer Strom zur Verfügung. Dagegen helfe selbst ein massiver Zubau der PV, so er sich denn durchsetzen ließe, relativ wenig.

Wenn die Anwendung von PV zu grundsätzlich vermehrten Einsatz von Strom führe, könne dieser Mehrbedarf zu einem großen Teil nur wieder fossil oder nuklear thermisch bereitgestellt werden. Das wäre kein Fortschritt für die Energiewende, eher das Gegenteil. Für Jenny ist deshalb die Solarthermie ein ganz wichtiger Baustein. Sie ist nach seiner Überzeugung die sanfteste, umweltschonendste und effizienteste Technologie. „Wärme wird als Wärme erzeugt, als Wärme gespeichert und als Wärme verbraucht", so Jenny. Durch den Einsatz von Solarthermie könne indirekt sehr viel Strom eingespart werden.

Die Einschätzungen des Schweizer Solarunternehmers sprechen damit die aktuelle Diskussion zum Thema Erdgas aber auch das Thema Stromlücken an. Der Blick auf die aktuelle Entwicklung in Deutschland zeigt, wie richtig er liegt. Auf breiter Front wird daran gearbeitet, Kapazitäten der Kohleverstromung und der Fernwärme durch solche mit Erdgas zu ersetzen. Wer gehofft hatte, nach der Kohle begänne nahtlos das Zeitalter der Sonnenenergie, sieht sich getäuscht. In kürzester Zeit dürfte dieser fossile Fuel Switch so weit fortgeschritten sein, dass die Kohle in der Strom- und Wärmeerzeugung nur noch eine untergeordnete Rolle spielen wird. Aber mit dem Brennstoff Erdgas bleibt die fossile Verbrennung dominant. Für neue Kernkraftwerke wird seit einiger auch wieder getrommelt.

Erdgas-Blockheizkraftwerke auf dem Vormarsch

Eine direkte Auswirkung hat das schon heute in der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). In ganz Deutschland wird in Gasmotorenkraftwerke investiert, die eine Reihe wirtschaftlicher Vorteile gegenüber der Kohle-KWK, aber auch der GUD-Technik beim Erdgas aufweisen. Gasmotore sind ein anderer Begriff für große Blockheizkraftwerke. Sie bringen also eine Abkehr von der Kombination von Gasturbine und Dampfkraftwerk, welches über die rotierende Masse den Strom erzeugt und Wärme auskoppelt.  Vielmehr sind Gasmotorenkraftwerke eine Aneinanderreihung von mehreren, bis zu zwei Duzend Blockheizkraftwerken, die in Kaskade geschaltet werden. Teilweise werden sie mit großen Warmwasserspeichern kombiniert. Damit verfügen sie über eine größere Flexibilität und können mit einer an die Jahreszeit und den Bedarf angepassten Leistung gefahren werden. Neben der Energie lassen sich Materialkosten und -verschleiß einsparen. Diesen sogenannten innovativen Fernwärmesystemen befinden sich vor allem in Großstadt- und Monopolregionen auf dem Vormarsch.

Aber die KWK auf Erdgasbasis ist darüber hinaus auf dem Vormarsch. Die erweiterten Importkapazitäten beim Erdgas durch die zweite Ostseepipeline wie auch die Schwarzmeerpipeline im Süden, werden vom Ausbau des Erdgasnetzes begleitet. Als Folge werden bis in ländlichen Räumen hinein Individualheizungen mit Heizöl, Kohle oder Holz verdrängt. Das gilt vom Einfamilienhaus bis zum großen Wohngebäude. Es geschieht zum einen über die Gasbrennwertkessel als Einzelheizungen, aber auch durch neue, kleine Nahwärmenetze mit Erdgas-Blockheizkraftwerken. Das ist vor allem im ehemaligen Westen der Republik zu beobachten, wo weniger Nahwärmenetze vorhanden sind. Dementsprechend ist dort der Zubau von Nahwärmesystemen in den kleineren Städten und Gemeinden zu beobachten, zumal sie als sauberer dargestellt und gefördert werden.

Dass die CO2 Emissionen vor Ort geringer ausfallen ist zwar richtig, aber der Austritt von Methan entlang der Erdgaspipelines macht diesen „Vorteil" wieder zunichte. Letztlich ist KWK mit Erdgas auch nicht sauberer als mit Kohle. Ob und wann sie eventuell einmal Gegenstand der Dekarbonisierung werden, lässt sich heute schwerlich vorhersagen. Dies hängt weniger von der technologischen denn von der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung und vor allem vom Zustand des Finanzsystems ab. Ein Blick auf die gegenwärtigen Steigerungsraten bei den Energiepreisen, auch beim aus Russland importierten Erdgas, beleuchtet, was damit gemeint ist. Die aktuell steigende Inflation reißt auch die Preise der fossilen Brennstoffe mit sich.

Dieses Problem kennen solare und solarthermische Heizungsanlagen nicht, da ihre Verbrauchskosten, auch Grenzkosten genannt, gegen Null tendieren. So ist es nicht verwunderlich, dass sich zugleich ein Trend entwickelt, vorhandene Nahwärmenetze zu solarisieren. Wurden seit zwei Jahrzehnten konventionelle Einzelheizungen mit solarthermischen Anlagen kombiniert und sauberer wie wirtschaftlicher gemacht, so ist seit knapp zwei Jahren ein vergleichbarer Trend bei kleineren Fernwärme- und bei Nahwärmenetzen festzustellen. Bei ihnen wird mit solarthermischen Großanlagen eine Dekarbonisierung betrieben.  

Dekarbonisierung mit solarer Nahwärme

Ritter XL ist als Geschäftsbereich der „Ritter Energie" in dieser Zeit  zum Marktführer bei solarthermischen Großanlagen für Nah- und Fernwärmesysteme aufgestiegen. Dessen Bereichsleiter, Christoph Bühler, sieht nach Jahren der Stagnation klare Wachstumstendenzen bis in den Megawattbereich. Er spricht vom wachsenden Interesse der Stadtwerke, von der Bürgerenergie spricht er allerdings noch nicht. Ein Problem bestehe immer noch in fehlenden Flächen. Die Gemeinden täten sich schwer, große Areale für solarthermische Felder bereit zu stellen.  Wenn, dann dauere es in der Regel bis zu drei Jahre.

Neben der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), die vielfach zum Austausch alter Ölheizungen genutzt wird, gehöre die verbesserte Kraftwärmekopplung, kurz Innovative-KWK genannt zu den verbesserten Rahmenbedingungen. Bei der sogenannten I-KWK erhöht sich die Vergütung auf der Stromseite auf bis zu zwölf Cent pro Kilowattstunde - gegenüber maximal sieben Cent pro Kilowattstunde für konventionelle KWK-Anlagen. Zusätzlich muss das Stadtwerk 35 Prozent der Netzkapazität durch regenerative Wärme bereitstellen. Bis Ende 2020 lag dieser Anteil noch bei 30 Prozent.

Die größte derzeit im Bau befindliche Anlage in Greifswald, die mit 18.700 m2 Kollektorfläche eine solare Leistung von 13 MW bereit stellt, ist die erste, die von der I-KWK-Förderung profitiert. Sie soll ab 2022 jährlich annähernd 8.000 Megawattstunden Solarwärme in das Fernwärmenetz von Greifswald einspeisen. Zusammen mit einer geplanten Bundesförderung für effiziente Wärmenetze, geht man bei Ritter XL davon aus, dass bei Solarthermie 40 Prozent der Investition sowie zwei Cent pro Kilowattstunde in den ersten zehn Betriebsjahren vergütet werden. Das werde das Wachstum des Markts weiter vorantreiben.