Klimaschutz und eine Verbesserung der Luftqualität sind gegenwärtig wichtige Anliegen von Städten. Wie kann eine deutsche Großstadt die selbstgesteckten Reduktionsziele erreichen, beispielsweise bis 2050 CO2-neutral zu sein? Welche Dekarbonisierungshebel versprechen die höchsten Einsparpotenziale, welche Auswirkungen haben diese Maßnahmen auf andere Sektoren und wie können geplante Investitionen zur lokalen Wertschöpfung beitragen?
Ein Analyseteam der zentralen Forschungsabteilung von Siemens rund um Projektleiterin Katrin Müller liefert Antworten auf diese Fragen. „Für Städte ist der erste entscheidende Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität die Reduktion des Endenergiebedarfs. Mit unserer sektorübergreifenden Energiesystem-Analyse erstellen wir individuelle Modellrechnungen und zeigen unseren Partnern mögliche Einsparpotenziale in ihrem System auf“, so Müller. „Obwohl unsere Berechnungen auf die individuellen Anforderungen und Ziele der Städte angepasst werden, können wir aus unseren Daten allgemeingültige Vorschläge und Maßnahmen zur CO2-Reduktion identifizieren.“
Entscheidende Hebel
Vorausgesetzt, dass auch der Umbau der nationalen Stromerzeugung entsprechend des Kohleausstiegs voranschreitet, nimmt der städtische Strombedarf um etwa 25 Prozent zu. Etwa 30 Prozent des Stroms wird für Wärme verwendet. „Die Reduktion und Verstetigung der Endenergienachfrage ist für Städte der wichtigste Treiber zur Dekarbonisierung, und hier bieten sich im Verkehrs- und Gebäudebereich Einsparmöglichkeiten“, sagt Bernd Koch, Leiter Kompetenzzentrum Dezentrale Energiesysteme Deutschland bei Siemens.
In Großstädten mit ca. 200.000 Einwohnern gebe es eine Auswahl an Maßnahmen, die einen sofortigen Beitrag zur Einsparung leisten können, so Koch weiter. Siemens schlägt zum Beispiel vor:
- Jährlich sollten zwischen 2 bis 3 Prozent des Gebäudebestandes energetisch saniert werden. Im Beispiel kann auf diese Weise die Endenergienachfrage für Wärme um ca. 10 Prozent (ca. 220 GWh/a) in 2030 und um 25 Prozent (ca. 700GWh/a) in 2035 gesenkt werden.
- Intelligentes Energiemonitoring, Leistungsoptimierung sowie Gebäude- und Raumautomatisierung sowohl in Wohngebäuden, insbesondere aber auch im Nicht-Wohngebäudebereich, reduzieren darüber hinaus die Endenergienachfrage für Elektrizität im Beispiel um ca. 8 Prozent (ca. 55 GWh/a) in 2030 und um 25 Prozent (ca. 170G Wh/a) in 2035. Hierfür sind jährlich ambitionierte Implementierungsraten zwischen 3 bis 5 Prozent im Gebäudebestand erforderlich.
- Signifikanter Ausbau des öffentlichen Personennahverkehrs, Taktverstärkung, Linienausbau, Straßenbahn und Schnelllinien, ergänzende E-Car-Sharing-Angebote sowie der Ausbau der Infrastruktur für Fußgänger und Radfahrer führen zu einer Reduktion des motorisierten Individualverkehrs um mehr als 15 Prozent der Transportleistung. Gemeinsam mit der Elektrifizierung der Flotte und einer zehnprozentigen E-Flotte im Individualverkehr führt dieses Maßnahmenbündel zu einer Reduktion der für den Personenverkehr erforderlichen Endenergie um bis zu 35 Prozent.
- Ein dynamisches, umweltorientiertes Verkehrsmanagement hilft, Emissionsziele im Verkehr einzuhalten. Neben den Treibhausgasemissionen werden im Beispiel in 2030 ca. 20 Prozent der verkehrsbedingten lokalen Feinstaubemissionen reduziert und ca. 30 Prozent der Stickoxide. Mit einem weiteren Shift zum ÖPNV, Fuß- und Radverkehr sowie der ambitionierten Steigerung der Elektroflotte (100 Prozent im ÖPNV und 30 Prozent Pkw) wären in Summe ca. 70 Prozent der verkehrsbedingten lokalen Feinstaubemissionen und Stickoxide in 2035 reduzierbar.
- Die sektorübergreifenden Energiesystem-Analyse zeigt eine deutliche Zunahme des Strombezugs (Großhandel) im gesamten Energiesystem. Hierbei werden die dynamischen CO2-Intensitäten des Stromes als Grundlage für weitere Optimierungen stundenaufgelöst berücksichtigt.
- Großstädte mit ca. 200.000 Einwohnern profitieren bei einem Ausbau der Power-to-Heat-to-Speichern (Speicherkapazität ca. 10 GWh), die Effizienz und Flexibilität des gesamten Energienetzes steigern.
- Sofern Zugang zu CO2-neutraler Wärmeerzeugung gegeben ist, lohnt sich ein kostenoptimierter Ausbau (ca.180 MWth) eines Fernwärmenetzes. Zusammen mit ggf. zusätzlichen Fernwärmespeichern (ca. 3000 MWth) können dezentrale Gas-/Ölheizungen ersetzt werden. Dies ist auch bei angenommenem, abnehmendem Wärmebedarfs sinnvoll, sofern eine Kopplung mit dezentralen Wärmequellen wie Wärmepumpen (ca.180 MWth) und Elektroheizern (ca.160 MWth) realisiert wird. Mit derartigen Auslegungen können auch sogenannte „LowEx“-Netze, also Niedrigtemperatur-Netze, betrieben werden. (hp)
