Es geht auch ohne Öl und Gas

Von Susanne Ehlerding und Christian Schaudwet

Wärme aus Luft und Erde

Der Maschinenbauer Jacob Perkins konstruierte 1834 die erste Dampfkompressionsmaschine. Anfangs wurde seine Erfindung nur zum Kühlen genutzt, so wie heute im Prinzip noch in jedem Kühlschrank. Doch niemand geringerer als Lord Kelvin – der mit der Temperaturskala – sagte schon bald die Anwendung als Raumheizung voraus. Putin beschert der Wärmepumpe nun die lang verdiente Aufmerksamkeit.

„Unsere Gebäude müssen wir auf Wärmepumpen umstellen“, fordert kürzlich der Chef des Umweltbundesamtes, Dirk Messner. Schließlich kann die Wärmepumpe, weil sie Umweltwärme nutzt, rund 80 Prozent Kohlendioxid im Vergleich zu einer fossilen Heizung einsparen.

Der Staat unterstützt die Installation von Wärmepumpen über die Bundesförderung für effiziente Gebäude. Doch der Gesetzgeber sollte weiter gehen, fordert die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie (IEG) – und den Einbau neuer Heizungen auf Basis fossiler Energien verbieten, wie es in Dänemark und den Niederlanden bereits mit gutem Ergebnis geschehen sei. Möglichst rasch müsse außerdem ein Fahrplan für die Austauschpflicht bestehender fossiler Heizungen her.

Um auf den Pfad zu seinem Ziel Klimaneutralität 2045 zu kommen, bräuchte Deutschland laut Fraunhofer IEG bereits 2035 rund zwölf Millionen Wärmepumpen. Besonders effizient sind Erdwärmepumpen, die die Umweltwärme aus der Erde ziehen. Sie hätten das Potenzial, bis zu 75 Prozent des Bedarfs an Raumwärme und Warmwasser in Deutschland zu decken.

Luftwärmepumpen ohne Bohrung ins Erdreich sind preiswerter, aber weniger effizient. Sie brauchen 33 Prozent mehr Strom als Erdwärmepumpen, der vorerst noch zum Teil aus Kohle- und Gaskraftwerken kommt. Nachteil von Luftwärmepumpen sind die Schallemissionen. Nachbarn könnten sich vom Lärm gestört fühlen. Hier sollte man bei der Aufstellung zum Beispiel schallschluckende Rasenflächen vorziehen.

Netze sammeln Wärme ein

Noch hängen die meisten Wärmenetze in Deutschland an den Kohlekraftwerken, deren Abwärme sie nutzen. Die Stärke von Wärmenetzen liegt aber darin, dass sie alle Arten von Wärme einsammeln können, zum Beispiel aus Rechenzentren. In Frankfurt am Main mit seinen großen Datenknotenpunkten wird das schon gemacht. Viele weitere Kommunen und Stadtwerke stehen in den Startlöchern und haben Ideen erarbeitet, wie sie ihre Wärmenetze dekarbonisieren können. In kleinen Kommunen auf dem Land sind es zum Beispiel Nahwärmenetze, die mit Holz aus umliegenden Wäldern geheizt werden.

Für den richtigen Schub soll die Bundesförderung effiziente Wärmenetze sorgen. Sie liegt zum Kummer der Branche immer noch zur Genehmigung durch die EU in Brüssel. Sobald das Verfahren beendet ist, soll das Förderprogramm noch in diesem Jahr den Ausbau und die Transformation von Wärmenetzen anschieben. Fachleute sind sich aber einig, dass die Mittel nicht ausreichen. Der Ausbau der Wärmenetze in deutschen Städten wird Milliarden kosten. Jedoch: Die Kosten eines ungebremsten Klimawandels wären nach allen Berechnungen höher als die Kosten des Gegensteuerns.

Holz und Wasserstoff als Nische

In einem gedämmten Haus kann ein Holzofen mit Warmwasserspeicher die benötigte Menge Wärme erzeugen. Lokal produzierte Pellets aus Abfällen wie Sägemehl sind ökologisch gut. Als Lösung für die komplette Dekarbonisierung des Wärmesektors ist Holz aber nicht geeignet.

Wasserstoff aus der Spaltung von Wasser durch Grünstrom könnte theoretisch eine Alternative zu Gaskesseln sein. Nach Ansicht der allermeisten Experten sollte der so erzeugte Wasserstoff aber bis auf Weiteres der Industrie vorbehalten sein. Sie braucht ihn zum Beispiel, um Stahl CO₂-frei zu erzeugen. Es gibt aber Gegenbeispiele wie das Stadtwerk im fränkischen Haßfurt, das ein hybrides Blockheizkraftwerk mit Erdgas und Wasserstoff aus Windstrom betreibt.

Wärme aus der Sonne

Sonnenenergie aus dem Sommer lässt sich für den Winter hervorragend in warmem Wasser speichern. Stellt man viele solarthermische Kollektoren auf, lässt sich über Wärmenetze eine ganze Stadt damit heizen. Dänemark, das nach der Ölkrise in den 70er Jahren schon früh Alternativen aufgebaut hat, verfügt über die größten Anlagen der Welt.

Geothermie: Der Schatz in der Tiefe

Mit dem Kohleausstieg verlieren viele Stadtwerke die wichtigste Quelle für Wärme in den Fernwärmenetzen, denn die fällt als Nebenprodukt bei der Stromerzeugung in den Kraftwerken an. Der Ausweg aus dem Dilemma, den das Fraunhofer IEG vorschlägt, führt 4000 Meter tief ins Erdreich. Die Wärme im Untergrund bietet Potenzial für mindestens 70 Gigawatt Leistung, was 25 Prozent der nötigen Kapazität entspricht.

Doch verglichen mit der bedeutenden Rolle, die die tiefe Geothermie im Wärmesektor übernehmen könnte, wirken die Anfänge in Deutschland bescheiden. 359 Megawatt Leistung sind installiert, ziemlich genau 0,5 Prozent des ermittelten Potenzials von 70 Gigawatt.

Tiefengeothermie-Anlagen sind für Ballungsgebiet ideal, da sie dort direkt an die Fernwärmenetze angeschlossen werden können und wenig Fläche benötigen. Der Grund unter dicht besiedelten Gebieten ist bisher aber kaum seismisch untersucht. Es mangelt außerdem an Daten darüber, wo genau eine Bohrung auf ein hydrothermales Reservoir treffen würde. Und es mangelt an Geld. Eine Fondslösung könnte Kommunen gegen das „Fündigkeitsrisiko“ absichern, mit einer Bohrung auf kein Thermalwasser zu stoßen und Millionen Euro versenkt zu haben.

Erschienen im Tagesspiegel am 21.06.2022