A1 Klimawandel und Energiewende

Die Abbildung zeigt die Südansicht des Technischen Rathauses Freiburg im Breisgau.

Abbildung 1: In Holzlamellen integrierte PV-Module des Technischen Rathauses Freiburg i. Br.
Quelle: ingenhoven associates / HGEsch

CO2-Neutralität

Die wesentliche Reaktion auf den durch CO2-Emissionen verursachten Klimawandel ist die für Deutschland beschlossene Energiewende. Das bisher dominierende fossil-atomare Energiesystem muss in Zukunft vollständig durch erneuerbare Energie ersetzt werden. In den meisten Studien gelten Windkraft- und vor allem Photovoltaikanlagen als Schlüsseltechnologien der zukünftigen Energieerzeugung (siehe Abb. 2).

Die Randbedingungen unterscheiden sich in den beiden Energiesystemen daher fundamental: Die fossile Energiewirtschaft basiert auf Primärquellen, durch die Wärmeenergie durch Verbrennungsvorgänge direkt nutzbar gemacht werden kann (Erdöl, Erdgas, Kohle). Die Stromerzeugung aus diesen Quellen ist jedoch mit erheblichen Umwandlungsverlusten von bis zu 60 % verbunden. In Zukunft steht der dominierende Anteil an PrimärenergiePrimärenergie durch Windkraft und Solarstrahlung direkt in Form von elektrischer Energie zur Verfügung. Dieser kann über entsprechende Umwandlungssysteme auch in gasförmige oder flüssige Energieträger umgewandelt werden, dies ist jedoch auch mit hohen Verlusten verbunden. Die Elektrifizierung der Wärmeversorgung (vor allem durch Wärmepumpen) ist daher eine wichtige Ergänzung und Teil der Energiewende. Die Energiegewinnung durch Photovoltaik ist geprägt durch einen hohen Flächenbedarf. Die größte Herausforderung im Bereich der zukünftigen Energieerzeugung ist daher die Bereitstellung der erforderlichen Fläche. (siehe hierzu Kapitel A2 Flächenbedarf für Photovoltaik)

Die Grafik zeigt die Entwicklung der Strombereitstellung für die Jahre 2020, 2030, 2040 und 2050.

Abbildung 2: Entwicklung der Strombereitstellung nach Technologien
Quelle: Sterchele, Philip; Brandes, Julian; Heilig, Judith: „Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem“, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, 2020

Elektrifizierung der Sektoren

In der Konsequenz bedeutet dies, dass im regenerativen Energiesystem Verbraucher von elektrischer Energie gegenüber Technologien vorteilhaft sind, die gasförmige oder flüssige Energieträger erfordern. Die Studien zur zukünftigen Energieversorgung gehen daher von einer massiven Elektrifizierung aller Energiesektoren aus (siehe Abb. 3).

Die Grafik zeigt die prognostizierte Zunahme der Elektrifizierung der Wärmeerzeugung und in der Mobilität für die Jahre 2030 und 2050.

Abbildung 3: Erwartete Entwicklung des Elektrifizierungsgrades (Szenario Referenz)
Quelle: Sterchele, Philip; Brandes, Julian; Heilig, Judith: „Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem“, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, 2020

In den beiden wichtigsten Sektoren Mobilität und Wärmeversorgung von Gebäuden weisen die aktuellen Entwicklungen bereits eine entsprechende Transformation auf: Im Bereich Verkehr zeigt der Trend klar in Richtung Elektroantriebe, im Bereich der Wärmeerzeugung ist beim Neubau die WärmepumpeWärmepumpe als elektrischer Wärmeversorger inzwischen das dominierende Heizsystem (siehe Abb. 4).

Dies bildet sich auch im Land Baden-Württemberg ab, in dem im Jahr 2020 elektrische Wärmepumpen im Wohnungsneubau bereits einen Anteil von rund 60 % aller Heizungen ausmachen.

ie Grafik zeigt die Marktanteile von Wärmepumpen, Gasheizungen und Sonstigen Heizungen von 2015 bis 2019.

Abbildung 4: Wärmepumpen Marktanteile in Deutschland Baugenehmigungen neuer Wohngebäude 2016-2020
Quelle: Bundesverband Wärmepumpe e. V.