Elektrifizierung als ein Baustein der Energiewende

Vortrag von Dr.-Ing. Serafin von Roon auf der FfE Fachtagung 2017 "Perspektiven für ein effizienteres Energiesystem" am 6. April 2017

Durch das Klimaabkommen von Paris (COP21) im Dezember 2015 wurde die Begrenzung der Erderwärmung auf 1,5 °C, im Vergleich zur Durchschnittstemperatur vor der Industrialisierung, offizielles Ziel Deutschlands. Grundsätzlich kann das Ziel der dafür notwendigen Dekarbonisierung der Energiewirtschaft durch Effizienzsteigerung (Vermeidung von Energieverbrauch) und dem vermehrten Einsatz erneuerbarer Ener­gien erreicht werden. Die weiteren verfügbaren Alternativen CCS und Kernenergie sind aktuell in der deutschen Gesellschaft nicht mehrheitsfähig.

Der Einsatz erneuerbarer Energien in den Sektoren Wärme und Verkehr konnte in den letzten Jahren kaum (Wärme) bis gar nicht (Verkehr) gesteigert werden. Im Sektor Strom wurde der Anteil jedoch stark erhöht. Der Schluss liegt somit nahe, dass bei hohen Anteilen von erneuerbaren Energien im Strom­erzeugungsmix  fossile Energieträger im Endenergiemix der Sektoren Wärme und Verkehr durch Strom substituiert werden können und so zu einer Dekarbonisierung in diesen Sektoren beigetragen werden kann. Diese Art der Elektrifizierung wird auch mit dem Begriff Sektor­kopplung bezeichnet. Der Vortrag geht auf die verschiedenen Aspekte einer Elektrifizierung ein.

Zunächst muss festgestellt werden, dass das bislang ausge­rufene politische Ziel einer Stromverbrauchssenkung mit einer umgesetzten Sektorkopplung in Konflikt steht. Hierzu werden die aktuellen politischen Ambitionen einer Elektrifizierung z. B. im Grünbuch der Energieeffizienz ausgemacht und als Lö­sung des vermeintlichen Zielkonfliktes die zukünftige Unter­scheidung zwischen herkömmlichem Stromverbrauch und Koppelstrom vorgeschlagen.

Neben der vermeintlichen Einsparung von CO2-Emissionen gibt es weitere Vorteile, die mit einer Elektrifizierung des End­energieverbrauchs einhergehen können. Hierfür werden Bei­spiele genannt und die Empfehlung gegeben, dass bei einer Auswahl von Elektrifizierungsmöglichkeiten zunächst dieje­nigen gewählt werden sollten, die möglichst viele der ge­nannten Vorteile in sich vereinen.

Die Grenzen der Elektrifizierung ergeben sich technisch und ökonomisch. Zur Verdeutlichung wird das Konzept „Merit-Order der Elektrifizierung“ vorgestellt. Des Weiteren zeigen einfache Abschätzungen bezüglich des notwendigen zusätzlichen Ausbaus erneuerbarer Energien, der sich aus der Sektorkopplung ergibt, dass aufgrund von PV-, Windkraft- und Netzausbau mit Akzeptanzproblemen in der Bevölkerung zu rechnen ist.

Die Elektrifizierung von Wärmeanwendungen kann zu einer besseren Integration fluktuierender Erzeuger beitragen. Das FfE-Projekt Merit-Order der Energiespeicher (MOS) hat beispielsweise gezeigt, dass Power-to-Heat neben Lastflexibilisierung die aus Systemsicht günstigste Flexibilitätsoption bis 2030 ist und ein darüber hinausgehender Zubau von Flexibilitäten bis zu diesem Jahr systemisch keinen Vorteil bringt.

Da in diesem Beitrag Elektrifizierung vorrangig als Dekarbonisierungsmaßnahme diskutiert wird, stellt sich abschließend noch die Frage, ob die Sektorkopplung aus Systemsicht tatsächlich zu CO2-Einsparungen führt. Hierbei werden unterschiedliche Bewertungsmethoden miteinander verglichen und deren Berechtigung je nach Fragestellung aufgezeigt. Des Weiteren wird die Rolle des European Emission Trading System (ETS) bei der Elektrifizierung neuer Anwendungen anhand von Beispielen verdeutlicht.