Standpunkt Keine Angst vor der kalten Dunkelflaute

Der Energieverbrauch des Gebäudesektors in Deutschland ist für 120 Millionen Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr verantwortlich. Eine tiefgreifende Dekarbonisierung kann ohne Maßnahmen im Gebäudebereich nicht erfolgreich sein. Welche Auswirkungen hat eine Elektrifizierung des Gebäudesektors auf die Strompreise? Was passiert in den Stunden einer „kalten Dunkelflaute“ – also bei wenig Wind- und Solareinspeisung an besonders kalten Tagen im Winter?

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Wie teuer wird es, Versorgungssicherheit auch bei steigender Spitzenlast zu garantieren? Eine neue Analyse kommt zu überraschende Einsichten.

Sektorkopplung, also die Vernetzung aller Sektoren der Energiewirtschaft, ist das Wort der Stunde: Schon lange ist klar, dass ohne CO2-Einsparungen auch bei der Wärme kein Blumentopf zu gewinnen ist. Langfristig stehen sich vor allem synthetische Brennstoffe und Elektrifizierung durch Wärmepumpen als Optionen gegenüber.


Um eine hohe Durchdringung von Wärmepumpen zu erreichen, müssten einerseits Renovierungs- und Neubauraten deutlich ansteigen und andererseits Wärmepumpen bei Renovierungen wirtschaftlicher werden. Während sie in Neubauten in Bezug auf die Gesamtkosten bereits mit Gasboilern mithalten können, müssen bei Renovierungen zusätzliche regulatorische Anreize geschaffen werden: Bestandsgebäude mit Wärmepumpen auszustatten ist ca. 20 Prozent teurer, als einen neuen Gasboiler zu installieren.


Als Stellschraube für die wirtschaftliche Attraktivität von Wärmepumpen stehen dem Staat vor allem Umlagen-Befreiungen zur Verfügung. Eine Senkung der Umlagen für Haushaltskunden mit Wärmepumpe um ca. 9 Cent pro kWh (40 Prozent) würde diese auch bei Renovierungen wettbewerbsfähig machen. Bei jetzigen Modernisierungsraten würde bis 2035 nur knapp acht Prozent der Wärmenachfrage im Gebäudesektor durch Wärmepumpen gedeckt. Zu wenig, um die Elektrifizierung des Sektors mittelfristig voranzutreiben.


Der Effekt des Ausbaus von Wärmepumpen auf den Baseload-Strompreis bleibt überschaubar…


Der Klimaschutzplan der Bundesregierung sieht eine Reduktion der CO2-Emissionen im Gebäudesektor von heute 120 Millionen Tonnen auf ca. 70 Millionen Tonnen bis 2030 und eine einen „nahezu klimaneutralen Gebäudebestand“ bis 2050 vor. Aurora analysiert den Effekt eines politisch gewollten Ausbaus von Wärmepumpen auf den Strommarkt anhand von zwei Szenarien: Einem „Medium-Scenario“ in dem bis 2035 zweieinhalb Millionen Wärmepumpen installiert werden und rund 11% der Wärmenachfrage in Gebäuden decken, und einem „High-Scenario“ in dem in 2035 fünf Millionen Wärmepumpen ca. 20% des Bedarfs decken.


In beiden Szenarien sieht Aurora – aufgrund der höheren Stromnachfrage durch Wärmepumpen – höhere Börsenstrompreise: Im Medium-Scenario steigt der durchschnittliche Börsenstrompreis in 2035 um 1 EUR/MWh, im High-Scenario jedoch um 5 EUR/MWh.


…Spitzenstrompreise hingegen steigen stark an


Casimir Lorenz, Associate bei Aurora und Co-Autor der Studie, sagt: „Während Jahresdurchschnittspreise nur moderat ansteigen, ist der Effekt auf Spitzenpreise deutlich ausgeprägter.“ Bei hoher Durchdringung mit Wärmepumpen steigt der Preis in den teuersten 500 Stunden im Jahr 2035 von rund 140 EUR/MWh auf 223 EUR/MWh. Dieser starke Preisanstieg in Stunden mit hoher Nachfrage und schwacher Erneuerbaren-Erzeugung wird vor allem durch einige wenige Stunden getrieben, in denen Reservekraftwerke aktiviert werden müssen.


„Besonders interessant ist hier, dass der Anstieg in Spitzenstrompreisen in einem normalen Wetterjahr dennoch nicht ausreicht, um zusätzliche Investitionen in Gaskraftwerke lohnend zu machen.“ Das sieht in Extremwetterjahren mit außergewöhnlich kalten Wintern und langanhaltend niedriger Erneuerbaren-Erzeugung anders aus. Bei hoher Wärmepumpen-Durchdringung müssen insbesondere während „kalter Dunkelflauten“ häufiger Reservekapazitäten aktiviert werden. Das treibt die Spitzenstrompreise weiter in die Höhe und macht eine Investition in flexible Kapazitäten theoretisch lohnenswert.


Unsicherheit über das Auftreten von Extremwetterereignissen verhindert Investitionen und macht eine Back-Up Lösung notwendig


Angesichts der Unsicherheit über den Eintritt solcher Extremwetterperioden ist jedoch fraglich, ob Investoren wirklich in zusätzliche Erzeugungskapazitäten investieren würden. Es ist unwahrscheinlich, dass Kapitalanleger auf ein Wetterereignis, das im Schnitt alle zehn Jahre auftritt, wetten, um ihre erwartete Rendite zu erzielen. Wahrscheinlicher ist es, dass im Fall eines starken Wärmepumpenausbaus eine andere Kapazitätslösung gefunden werden muss, um Versorgungssicherheit zu garantieren.


In einem Extremwetterjahr und mit fünf Millionen Wärmepumpen in 2035 sieht die Aurora-Studie eine nationale Kapazitätslücke von maximal 16 Gigawatt. Diese könnte immer noch durch gut 30 Gigawatt Interkonnektorenkapazität geschlossen werden. Inwieweit sich in einem solchen Ereignis ausschließlich auf Versorgung durch Nachbarstaaten verlassen werden sollte, ist schlussendlich eine politische Entscheidung, insbesondere da kalte Dunkelflauten auch international korreliert sind.


Um eine nationale Kapazitätslücke von 16 Gigawatt durch flexible Gaskraftwerke zu schließen, würden nach Aurora-Schätzungen jährliche Kapazitätszahlungen von rund 800 Millionen Euro fällig. Was nach substantiellen Kosten klingt, relativiert sich im Vergleich zu anderen Investitionen, die zur Dekarbonisierung des Wärmesektors erforderlich sind: für fünf Millionen Wärmepumpen in 2035 fielen jährlich rund acht Milliarden Euro an Investitionskosten an.


Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Dekarbonisierung des Wärmesektors bei den heutigen Installationsraten von Wärmepumpen ohne einen großflächigen Einsatz von teuren synthetischen Brennstoffen nicht möglich wäre. Die Sorge um die Auswirkungen höherer Stromnachfrage durch einen verstärken Ausbau von Wärmepumpen ist nachvollziehbar, stellt sich aber angesichts der Gesamtkosten einer Wärmewende als vernachlässigbar heraus.


Selbst bei einer rein nationalen Betrachtung der Versorgungssicherheit fallen die Kapazitätszahlungen, um auch in extremen Wetterjahren nicht von Importen aus dem Ausland abhängig zu sein, klein aus im Kontext der Gesamtkosten einer Wärmewende.

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