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SI/502824
DecaTherm - Fossilfreie thermische Netze – Lösungsbeispiele und Wirtschaftlichkeit
Zusammenfassung
Während die IEA der Schweiz empfiehlt, erneuerbare und fossilfreie Lösungen für die Spitzenlastabdeckung in thermischen Netzen zu forcieren, sieht die heutige Planungspraxis trotz Alternativen eine fossile Grundlastabdeckung vor. Wenn jetzt nicht konsequent auf fossilfreie Lösungen gesetzt wird, müssen in Zukunft rund 0.3 bis 0.9 Mio. Tonnen CO2 kompensiert oder mittels CCS aus der Atmosphäre entfernt werden, wenn das Netto-Null-Ziel bis 2050 erreicht werden soll. Dies könnte jedoch weitgehend vermieden werden, da fossilfreie thermische Netze bereits in Betrieb oder in Planung sind. Das entsprechende Wissen bzw. die Informationen liegen jedoch unstrukturiert vor und erreichen die Auftraggeber (z.B. Gemeinden und Städte) nur unzureichend. Dieses Projekt soll eine schnellere und adressatengerechtere Kommunikation der Möglichkeiten einer 100% fossilfreien Spitzenlastabdeckung ermöglichen und damit deren Umsetzung beschleunigen. Dazu werden in erster Linie Best-Practice-Beispiele recherchiert und in Form von Factsheets aufbereitet.
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Publikationen / Ergebnisse
Viele Städte und Gemeinden planen aktuell den Bau neuer bzw. den Ausbau bestehender Fernwärmenetze. Als Wärmequelle steht Umweltwärme aus Seen, Flüssen oder dem Erdreich im Vordergrund. Allerdings ist es weiterhin üblich, für die Abdeckung der Spitzenlast fossile Wärmeerzeuger wie Gaskessel heranzuziehen. Dabei sind auch gänzlich fossil- und biomassefreie Fernwärmesysteme möglich, und dies bei überschaubaren Mehrkosten. Das zeigt eine Studie der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW).
Schlussbericht
Die Internationale Energieagentur (IEA) empfiehlt der Schweiz, bei thermischen Netzen verstärkt auf erneuerbare und fossilfreie Lösungen für die Spitzenlastabdeckung zu setzen. In der Praxis wird jedoch nach wie vor meist auf fossile Energieträger zurückgegriffen, obwohl es gute Alternativen gibt. Nur bei einer Minderheit der geplanten Netze wird überhaupt eine Machbarkeitsstudie für eine vollständig fossilfreie Variante ohne Biomasse durchgeführt. Bleibt es bei der bisherigen Strategie, könnten die CO2-Emissionen aus thermischen Netzen im Jahr 2050 bis zu 0.8 Million Tonnen pro Jahr betragen. Das muss jedoch nicht sein: Fossilfreie thermische Netze ohne Biomasse sind bereits heute technisch möglich und wirtschaftlich umsetzbar. In dieser Studie wurde eine Auswahl bestehender und geplanter fossil- und biomassefreier thermischer Netze sowie Machbarkeitsstudien dazu untersucht. Netze mit Biomasse (Holz, Biogas) wurden aufgrund der limitierten Verfügbarkeit des Energieträgers ausgeschlossen. Die begrenzt verfügbare Ressource Biomasse wird sinnvollerweise in schwer zu dekarbonisierenden Sektoren mit Bedarf an Wärme auf einem hohen Temperaturniveau eingesetzt. Eine erneuerbare Wärmeversorgung mit thermischen Netzen ist grundsätzlich machbar, das Wärmepotential von erneuerbaren Energiequellen übertrifft den Wärmebedarf der Schweiz für Komfortwärme um ein Vielfaches. Die benötigten Technologien (Wärmepumpen) sind bereits etabliert. Die Herausforderungen für die Umsetzung von fossilfreien thermischen Netzen ohne Biomasse liegen demnach mehr in der Wirtschaftlichkeit und den oft beschränkten Platzverhältnissen in den Energiezentralen. Die Investitionskosten für eine Wärmepumpe sind deutlich höher als für einen Gasbrennkessel, wobei die Betriebskosten für beide niedrig sind. Diese hohen Investitionskosten führen dazu, dass Wärmepumpen für den Einsatz zur Spitzenlastdeckung grundsätzlich teurer sind als fossile Varianten. In einem Vergleich der Vollkosten ohne einmalige Anschlusskosten sind die betrachteten fossilfreien thermischen Netze ohne Biomasse im Mittel ca. 22 % teurer als eine Stichprobe des Preisüberwachers von thermischen Netzen mit Deckung der Spitzenlast durch Biomasse oder fossile Energien. Die Kosten für fossilfreie thermische Netze können aber durch eine Reduktion der Spitzenlast gesenkt werden. Dazu gibt es diverse Konzepte, wie ein verstärkter Einsatz von Speichern sowie Optimierungen im Betrieb der thermischen Netze. Durch den Klimawandel werden die Winter weniger oft sehr kalt und generell weniger kalt sein. Dies wird die Höhe und Häufigkeit der Spitzenlast in Zukunft reduzieren. Der Einsatz von synthetischen Brennstoffen oder Carbon Capture and Storage (CCS) zur Dekarbonisierung von thermischen Netzen würde im Grundsatz eine «weiter wie bisher» Strategie darstellen, da beide Technologien heute noch nicht in genügender Kapazität und technologischer Reife vorhanden sind. Zudem wäre eine solche Strategie mit grossen Unsicherheiten und Abhängigkeiten vom Ausland behaftet. Nach Berechnungen in dieser Studie würde der Einsatz von synthetischen Brennstoffen zu deutlich höheren Wärmegestehungskosten für die Spitzenlast führen als die Wärmeerzeugung mittels einer erneuerbaren Wärmequelle und Wärmepumpen.
Projektdetails
- Forschungsstelle
- BFE
- Projektstatus
- Abgeschlossen
- Projekttyp
- Forschungsprojekt
- Startdatum
- 2024-06-30
- Enddatum
- 2026-06-29
- Bewilligte Gesamtkosten
- CHF 62065.00
- Sektion
- Solarthermie und Wärmespeicherung
- NABS Politikbereich
- Erzeugung, Verteilung und rationelle Nutzung der Energie