Viele konventionelle und Biomasse-Kraftwerke in Deutschland liefern nicht nur Strom. Sie koppeln auch Wärme aus und speisen sie in Fernwärmenetze ein.
Insgesamt verfügen etwa 2.760 Gemeinden in Deutschland über eine Fernwärmeversorgung. Rund 14 Prozent aller Haushalte beziehen Fernwärme. Fernwärme wird zu 86 Prozent in Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugt.
Wie viele der von Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche (CDU) geplanten neuen Gaskraftwerke Wärme auskoppeln werden, ist noch unklar. Aber gerade Stadtwerke mit Fernwärmenetzen zeigen schon jetzt ein großes Interesse am Bau neuer Kraftwerke und plädieren im Zuge der Kraftwerksstrategie für Ausschreibungsmechanismen, die für sie attraktiv sind.
Auch das bestehende Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG), über das schon gegenwärtig neue Gaskraftwerke finanziert werden, wollen die Stadtwerke verlängert sehen. Sie argumentieren, nur mit neuen KWK-Anlagen könne die Wärmeversorgung gesichert werden.
Was zunächst naheliegend erscheint, leistet aber bei genauem Hinsehen dem Klimaschutz einen Bärendienst.
Auch Fernwärme muss spätestens 2045 vollständig aus klimafreundlichen Quellen stammen. Bisher wird sie zum allergrößten Teil aus Kraftwerken geliefert, in denen Brennstoffe wie Erdgas, Kohle, Müll und Biomasse eingesetzt werden. Das sind entweder Brennstoffe, die klimaschädlich sind oder die – wie im Fall von Biomasse und künftig Wasserstoff – in deutlich geringeren Mengen als gewünscht zur Verfügung stehen.
Für echten Klimaschutz muss auch die Fernwärme von Verbrennungsprozessen wegkommen und stattdessen so viel wie möglich auf der Grundlage von erneuerbarem Strom – Stichwort Großwärmepumpe – sowie von Geothermie und Abwärme arbeiten.
Ein teurer und riskanter Umweg
Dem machen neue Gaskraftwerke mit KWK-Technologie aber einen Strich durch die Rechnung. Als Erstes droht der Gas-Lock‑in.
Jede neue KWK-Anlage drückt fossile Wärme in die Netze. Damit wird die Umstellung auf erneuerbare Brennstoffe blockiert. Ob der inzwischen häufig versprochene grüne Wasserstoff in der gewünschten Menge und zu wettbewerbsfähigen Preisen zur Verfügung stehen wird, darf aus heutiger Sicht bezweifelt werden. Damit dann niemand friert, wird im Zweifel weiter der fossile Brennstoff genutzt werden. KWK-Fernwärme bleibt so zu großen Teilen fossil.
Judith Grünert
ist Geografin und arbeitet bei der Deutschen Umwelthilfe (DUH) zu Energiewende und Klimaschutz. Ihr aktueller Schwerpunkt ist die Dekarbonisierung der Fernwärme einschließlich der damit verbundenen Herausforderungen für das Energiesystem und die Kommunen.
Zweites KWK-Problem: Der Einsatz von Alternativen im Wärmemarkt wird verzögert.
Sind die neuen Kraftwerke mit Wärmeauskopplung erst einmal gebaut, werden sie auch genutzt. Statt in großem Maßstab erneuerbare Wärmequellen und unvermeidbare Abwärme für die Fernwärme zu erschließen, gibt es im Wesentlichen ein "Weiter so". Die KWK-Fernwärme bremst somit erneuerbare Quellen aus.
Gleichzeitig werden die hohen Temperaturen im Fernwärmenetz zementiert. Solange KWK-Wärme mit hohen Temperaturen bereitgestellt wird, haben die angeschlossenen Abnehmer keinen Anreiz, den Wärmebedarf durch Effizienzmaßnahmen zu senken. Dies wiederum erschwert die Integration erneuerbarer Energiequellen, die meist geringere Temperaturen liefern. Ein weiterer Effekt der hohen Temperaturen: Die Netzverluste beim Transport in den Rohrleitungen bleiben hoch.
Als drittes Problem bei einem "Weiter so" mit KWK zeichnet sich das Kostenrisiko ab. Grüner Wasserstoff als klimaverträglicher Brennstoff wird knapp, aber begehrt sein – und damit teuer. Je mehr "Wasserstoff-Wärme" im Fernwärmenetz ist, desto teurer wird die warme Wohnung. Die Nutzung von ausgekoppelter Fernwärme stellt dann ein soziales Risiko dar.
Viertens verfestigen fossil befeuerte KWK-Anlagen die geopolitischen Abhängigkeiten Deutschlands.
Statt die Energieversorgung – so gut es geht – auf lokal verfügbare Quellen zu gründen, machen wir uns weiter abhängig von Importen. Denn so viele erneuerbare Brennstoffe, um die Wärmeversorgung der Kraftwerke abzusichern, werden wir aus dem Inland nicht zur Verfügung haben. KWK-Fernwärme macht uns abhängig.
Mythos stromgeführtes Kraftwerk
Vielfach wird – auch von Energieexperten – argumentiert, dass Gaskraftwerke künftig nur wenige Stunden im Jahr laufen werden. Das ist der Mythos vom sogenannten stromgeführten Kraftwerk.
Es ist aber sehr unwahrscheinlich, dass die KWK-Anlagen nur dann laufen, wenn ihr Strom gebraucht wird. Das wären tatsächlich nur sehr wenige Stunden im Jahr.
KWK-Anlagen sind teurer als einfache Gasturbinen, brauchen also eine höhere Auslastung zur Refinanzierung – oder ihre Förderung muss sehr üppig ausgestaltet sein.
Und was passiert, wenn es kalt ist, im Netz aber genügend Strom vorhanden ist? Werden dann Wohnungen nicht geheizt, weil die Kraftwerke nur stromgeführt laufen dürfen? Wohl kaum.
Eine Analyse der Bundesnetzagentur zeigt, dass selbst bei negativen Strompreisen heutzutage noch 40 Prozent der KWK-Anlagen am Netz sind, weil sie Wärme liefern müssen. Das stromgeführte KWK-Kraftwerk ist ein Mythos, der sich im nächsten kalten Winter auflöst.
Und in dem Fall ergibt sich aus Sicht des Klimaschutzes das nächste Problem: Läuft die KWK-Anlage, weil eben Wärme gebraucht wird, kann der gleichzeitig erzeugte fossile Strom erneuerbaren verdrängen, im schlimmsten Fall würden Erneuerbare abgeregelt.
Stromspeicher könnten so ein Dilemma abschwächen, aber effizienter und billiger wird die Energieversorgung dadurch nicht – und klimafreundlich ebenfalls nicht.
Fehlanreize im Wärmesektor verhindern
Fossile Brennstoffe schädigen das Klima. Vermeintliche Alternativen wie grüner Wasserstoff werden knapp und teuer sein. Beide Brennstoffe dürfen nur in den wenigen Stunden verbrannt werden, in denen wirklich ein Bedarf im Stromsektor besteht.
Schnell regelbare Gasturbinen arbeiten hier präziser als KWK-Anlagen. Eine Verschwendung von Brennstoff lässt sich so verhindern.
Auch erzeugt eine Gasturbine aus derselben Brennstoffmenge mehr Strom als eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage, denn in der KWK-Anlage ist wegen der Wärmeauskopplung der elektrische Wirkungsgrad geringer.
Würde dieses Mehr an Strom, das eine reine Gasturbine erzeugt, dazu genutzt, um mit elektrischen Wärmepumpen Heizwärme zu gewinnen, lässt sich insgesamt mehr klimafreundliche Wärme erzeugen als mit der KWK-Anlage (siehe Abbildung).
Eine getrennte Erzeugung von Strom und Wärme sorgt sowohl im Strom- als auch im Wärmesektor dafür, dass der Brennstoffeinsatz minimiert wird. Das macht den Weg frei für die großen Player eines erneuerbaren Energiesystems: die brennstofffreien erneuerbaren Energien.
Dass Deutschland nur das absolute Minimum an neuen Gaskraftwerken baut, sollte selbstverständlich sein. Und diese Kraftwerke sollten so selten wie möglich laufen.
Beides verträgt sich aber nicht mit den Ansprüchen an die Fernwärmeversorgung. Strom und Wärme brauchen unterschiedliche Konzepte.
Kraftwerke für die Versorgungssicherheit müssen sich auf den Stromsektor konzentrieren. Sie dürfen daher nicht über das KWK-Gesetz gefördert werden. Es gilt, Fehlanreize im Wärmesektor zu verhindern.
Stattdessen sollten unter anderem die Hürden für die Elektrifizierung der Wärmeversorgung abgebaut werden. Eine zentrale Stellschraube sind dabei mehr Kapazitäten im Stromverteilnetz, um den Einsatz von Großwärmepumpen zu ermöglichen.
Tatsächlich müssen die Stadtwerke umdenken und endlich von der fossilen KWK loskommen, auch wenn ihre Investitionen dann abgeschrieben werden müssen. Und Nein, Biogas wird auch keine klimafreundliche Lösung sein.
Eine Unschärfe in dem Artikel irritiert mich jedoch:
Reine Gasturbinen besitzen einen elektrischen Wirkungsgrad, der mit dem von KWK-Anlagen vergleichbar ist. Der Wirkungsgrad kleiner Gasturbinen (1-5 MWel.) liegen wohl eher etwas unterhalb von Gasmotoren:
https://www.energie-lexikon.info/gasturbine.html
Der hohe Wirkungsgrad von 60 % wird erst in Kombination mit einer Dampfturbine, die hinter die Gasturbine geschaltet wird, erreicht.
Diese sind jedoch teuer und nicht so lastflexibel wie reine Gasturbinen:
https://www.energie-lexikon.info/gas_und_dampf_kombikraftwerk.html
"Für die reine Spitzenlasterzeugung mit wenig Volllaststunden pro Jahr (z. B. unter 3000 Stunden) werden meist reine Gasturbinenkraftwerke verwendet, die zwar einen wesentlich niedrigeren Wirkungsgrad haben, aber noch schneller regelbar sind und vor allem auch erheblich kostengünstiger zu bauen sind."
Man kann zwar auf hoher Flughöhe ohne technischen Bezug so argumentieren, damit schadet man jedoch der Transformation hin zu einem klimaneutralen Stromsystem.
Oder Sie verlinken eine seriöse Studie, aus der hervorgeht, dass Ihre Wunschvorstellung möglich ist. Ich bin ja lernfähig.
Würde dieses Mehr an Strom, das eine reine Gasturbine erzeugt, dazu genutzt, um mit elektrischen Wärmepumpen Heizwärme zu gewinnen, lässt sich insgesamt mehr klimafreundliche Wärme erzeugen als mit der KWK-Anlage (siehe Abbildung).
Eine getrennte Erzeugung von Strom und Wärme sorgt sowohl im Strom- als auch im Wärmesektor dafür, dass der Brennstoffeinsatz minimiert wird. Das macht den Weg frei für die großen Player eines erneuerbaren Energiesystems: die brennstofffreien erneuerbaren Energien."
Tolle Rechnung, kombiniere ein GuD mit einer Wärmepumpe, die die Verluste bei der Stromerzeugung (40%) ausgleicht und erreiche eine Brennstoffausnutzung von 100%.
Besser:
Kombiniere eine KWK-Anlage (Eta 90%) mit einer Wärmepumpe und erreiche eine Brennstoffausnutzung von 130 % !