Da der Klimawandel extremere Temperaturen und Wetterlagen mit sich bringt, wird der Mensch immer mehr auf Temperaturregelungssysteme angewiesen sein, um sich wohlzufühlen und produktiv zu bleiben. Umso dringender müssen diese Systeme durch den Einsatz erneuerbarer Energien und effizienterer Technologien dekarbonisiert werden.
Der Wärme- und Kältesektor ist bei der Abkehr von fossilen Brennstoffen im Rückstand.
Derzeit entfallen etwa die Hälfte des weltweiten Endenergieverbrauchs1 und 15% der weltweiten Treibhausgasemissionen2 auf diesen Sektor, der stark von Kohle, Öl und Erdgas abhängig ist. Das liegt zum Teil an den Schwankungen der Nachfrage, die durch wechselnde Tages- und jahreszeitabhängige Temperaturen verursacht werden. Verschärft wird das Problem dadurch, dass Privatpersonen und Unternehmen nur ungern einen Aufpreis für nachhaltigere Wärme- und Kältenetze zahlen wollen. Anders als bei einem schicken neuen Elektroauto gibt es kaum einen sozialen Anreiz, in einen neuen Heizkessel zu investieren.
„Weltweit hat sich der Einsatz erneuerbarer Stromquellen positiv entwickelt, aber im Wärme- und Kältesektor stagniert die Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Das bereitet uns Sorge, da dieser Sektor einen enormen Anteil an der Energiewende hat“, sagt Aurélie Beauvais, Geschäftsführerin von Euroheat & Power, einem europäischen Verband zur Förderung nachhaltiger Fernwärme- und -kältelösungen.
Wärmepumpen als Fernwärme-Lieferant
Eine Kombination aus zwei entscheidenden Technologien kann zur Dekarbonisierung dieses Sektors beitragen. Fernwärmenetze spielen in vielen Ländern, darunter Dänemark, Finnland und Schweden, eine wichtige Rolle bei der Temperaturregelung.
Diese Netze basieren auf einer kollektiven Infrastruktur, bei der Wärme oder Kälte in einer zentralen Energiequelle erzeugt und dann an die Bewohner und Unternehmen in einem bestimmten Gebiet verteilt wird. Kollektive Systeme sind deutlich energieeffizienter als Einzelsysteme; Fernenergienetze verbrauchen bis zu 50% weniger Energie für Heizen und Kühlen als Standardlösungen. Die größten Effizienzgewinne lassen sich bei denjenigen Systemen erzielen, die an großmaßstäbliche erneuerbare Energiequellen wie Windparks angeschlossen sind.
Ein weiterer Vorteil solcher Systeme ist die Rückgewinnung überschüssiger Wärme, d. h. die Nutzung von Wärme, die bei anderen Prozessen entsteht, zur Wiederverwendung als Energie.
„Kühlprozesse im städtischen Umfeld, wie Kühlhäuser, Supermärkte und Rechenzentren, geben viel Wärme ab, die als Wärmequelle genutzt werden kann“, erklärt Beauvais. „Das Schöne an dieser Methode ist, dass sie eine Ressource nutzt, die sonst verschwendet würde, und das ist sehr effektiv für die Kreislaufwirtschaft.“
Dies führt uns zur zweiten wichtigen Technologie, der Wärmepumpe. Sie wurde im 19. Jahrhundert entwickelt und verteilt Wärme von einer Stelle, z. B. den Entlüftungsanlagen eines Rechenzentrums, zu einem anderen Ort, z. B. einem Heizkörper in einem Haus. Der Prozess kann auch in umgekehrter Richtung stattfinden, dann wird eine Kühlwirkung erzielt.
„Es handelt sich um die ergiebigste effiziente Wärmetechnologie, die je erfunden wurde“, sagt Jan Rosenow, Direktor und Programmleiter Europa des Regulatory Assistance Project, einer NGO, die politische Innovationen im Energiesektor voranbringen will. „Bei der Verbrennung von Brennstoffen kommt es immer zu Energieverlusten, sodass ein Wirkungsgrad von über 100% nicht möglich ist, aber Wärmepumpen bewegen und komprimieren Wärme, die bereits in der Luft, im Boden oder im Wasser vorhanden ist, und transportieren sie dorthin, wo sie benötigt wird.“
Indem sie der Umwelt Wärme entziehen, können Wärmepumpen dreimal mehr Energie erzeugen als für ihren Betrieb benötigt wird, was einem Wirkungsgrad von 300% entspricht.
Große Wärmepumpen können als Energiequelle für ein Fernwärmenetz dienen. Ebenso können einzelne Wärmepumpen in Häusern oder Betrieben aufgestellt werden, die nicht an die kommunale Infrastruktur angeschlossen werden können, wie etwa in ländlichen Gebieten. In Skandinavien sind Wärmepumpen laut Rosenow bereits die Standardheizlösung für Häuser, die nicht an ein Fernwärmenetz angeschlossen sind.
Veränderung des Konsumklimas
Trotz dieser Erfolge gibt es immer noch Hindernisse für den breiteren Einsatz von Fernwärme und Wärmepumpen. Die Kommunen müssen deren Einführung durch umfassende Planungsstrategien und effiziente Zulassungs- und Bewilligungsprogramme unterstützen. Die vielleicht größte Herausforderung besteht jedoch darin, Wärmepumpen für die privaten Haushalte attraktiv zu machen. Die hohen Anschaffungskosten schrecken Hausbesitzer davon ab, in diese Technologie zu investieren, obwohl sie langfristig Vorteile bringt.
„Die Menschen sind nicht bereit, ihre Heizung auszutauschen, es sei denn, sie ist kaputt, und selbst in diesem Fall entscheiden sie sich für die billigste und einfachste Option, und das sind häufig immer noch fossile Brennstoffe“, sagt Beauvais. „Dieses zögerliche Verhalten auf Verbraucherseite gibt den politischen Entscheidungsträgern zu denken.“
Um diese Hürde zu überwinden, müssen die Regierungen finanzielle Anreize schaffen, um die Anschubkosten auszugleichen, und zwar durch unterstützende Maßnahmen auf lokaler und nationaler Ebene.
„Man kann keine Gesetze erlassen, die den Menschen vorschreiben, was sie in ihren eigenen vier Wänden tun sollen, es sei denn, man bietet ihnen einen Anreiz, z. B. eine direkte Förderung, und senkt den Strompreis gegenüber fossilen Brennstoffen“, sagt Rosenow. „Man muss ein Umfeld schaffen, in dem die Leute tatsächlich Geld sparen, wenn sie auf Wärmepumpen umsteigen.“
Möglicherweise besteht bereits eine größere Nachfrage nach dieser Technologie als es auf den ersten Blick scheint. Der Absatz von Wärmepumpen ist 2023 in Teilen Europas zurückgegangen,3 aber das täuscht darüber hinweg, dass der gesamte Wärmemarkt rückläufig war und der Marktanteil von Wärmepumpen gegenüber fossilen Wärmesystemen sogar gestiegen ist. Dies deutet darauf hin, dass das Interesse an Wärmepumpen wächst und sie immer häufiger zum Heizen und Kühlen von Neubauten eingesetzt werden.
Eine elektrisierende Zukunft für intelligente Städte
Nach und nach setzt sich auch die Politik dafür ein, diesen Übergang zu beschleunigen. In Europa enthält das Gesetzespaket „Fit für 55“, mit dem die Klimaziele der EU für 2030 erreicht werden sollen, eine Richtlinie zur Steigerung der Energieeffizienz um 11,7% bis zum Ende dieses Jahrzehnts. Jede Stadt mit mehr als 45.000 Einwohnern muss im Rahmen dieser Energieeffizienzrichtlinie einen Wärme- und Kälteplan erstellen. Dieser Planungsprozess bietet den Städten die Möglichkeit, ihre Energiesysteme zu überdenken und lokale Ressourcen, wie z. B. ein Abwärme erzeugendes Lagerhaus, zu ermitteln, die zur Dekarbonisierung des Heizens und Kühlens genutzt werden können. Die Stadt Gent in Belgien beispielsweise stellte fest, dass eine Seifenfabrik in der Nähe des Stadtzentrums große Mengen an Abwärme über ihr Abwasser abgibt, und nutzt jetzt diese Wärme, um ein nahe gelegenes Viertel mit Strom zu versorgen.
„Der Analyseprozess für den Wärme- und Kälteplan wird vielen Städten Aufschluss darüber geben, wo sie Energieeffizienzgewinne erzielen können“, sagt Beauvais. „Da die Städte aber nur begrenzte Macht und Mittel haben, ist es immer besser, einen nationalen Rahmen zu haben, der zusätzliche Anreize bietet.“
Zu diesem Zweck sieht der europäische Plan auch einen Klima-Sozialfonds vor, der Haushalte und Unternehmen bei der Umstellung auf erneuerbare Energien in ihren Gebäuden nach Maßgabe der nationalen Klimapläne unterstützt. Frankreich hat einen nationalen Fonds für die Wärmeversorgung mit Energie aus erneuerbaren Quellen entwickelt, um Städte und Gemeinden bei der Finanzierung ihrer Fernwärmeprojekte zu unterstützen.
In Ländern, in denen es schon länger Anreize für saubere Energie gibt, wie z. B. Finnland, sind Wärmepumpen und Fernwärme in Neubauten weit verbreitet. „Es ist ziemlich einfach, das für Neubauten vorzuschreiben“, sagt Rosenow. „Wenn es jedoch um die Modernisierung von Bestandsbauten geht, muss man mit langem Vorlauf einen Plan bekanntmachen, mit den für die Umsetzung zuständigen Personen kommunizieren und gegebenenfalls finanzielle Unterstützung und Ausnahmeregelungen anbieten.“
Selbst in den USA, wo es keinen vergleichbaren nationalen Plan gibt, gibt es positive Beispiele. New York zum Beispiel hat eines der größten Fernwärmenetze der Welt, und der Absatz von Wärmepumpen übertraf 2022 zum ersten Mal den von Gaskesseln. Das deutet auf einen langsamen, aber sich beschleunigenden kulturellen Wandel hin.
Auch den Unternehmen wird das bewusst. Während der Wärmepumpenmarkt in der Vergangenheit von kleineren Anbietern beherrscht war, bieten nun größere Unternehmen wie Octopus im Vereinigten Königreich Nachlässe auf Wärmepumpen an. Und der deutsche Heizungsbauer Thermondo bietet Wärmepumpen zur Miete an. Dieses Angebot richtet sich an Personen, die ihren Heizkessel ersetzen wollen, aber von den Kosten abgeschreckt werden.
„In einigen weniger ausgereiften Märkten müssen die Kosten noch sinken, aber es gibt eine große Dynamik bei Innovation, Verbraucherfreundlichkeit und Effizienz, sodass dies nicht mehr lange dauern wird“, meint Rosenow.
Einblicke für Investoren
Da sich die Welt langsam auf Netto-Null-Ziele zubewegt, werden Wärmepumpen wahrscheinlich Teil der Lösung sein. Werden sie auf Basis erneuerbarer Energien betrieben, können sie unsere Häuser und Büros mit viel weniger Emissionen heizen als gasbetriebene Heizkessel. Aufgrund ihrer Fähigkeit, auch Luft zu kühlen, sind sie bestens geeignet für den Einsatz in stromfressenden Rechenzentren. Deutschland zum Beispiel hat sich verpflichtet, bis 2045 mit fossilen Brennstoffen betriebene Heizungsanlagen auszutauschen. Dafür werden 20 Millionen Wärmepumpen benötigt, das sind zwanzig Mal mehr als heute.
Daraus ergeben sich eine Reihe potenzieller Investitionsmöglichkeiten – in die Wärmepumpen selbst und darüber hinaus. Die Entwicklung und Herstellung von Wärmepumpen wird die Nachfrage nach Halbleitern zu deren Betrieb und nach fortschrittlicher Simulationssoftware zur Verbesserung ihrer Funktionalität ankurbeln.
Dann müssen die Pumpen installiert werden – ein sehr bedeutender Prozess für unsere Immobilienstrategien, deren Schwerpunkt auf der Schaffung moderner nachhaltiger Gebäude liegt. Wärmepumpen kamen bereits bei einer Reihe unserer Projekte zum Einsatz, unter anderem in einem Rechenzentrum in Schweden und einem Büro in Manchester. In allen Fällen entstanden dadurch moderne Gebäude, die für die Nutzer attraktiv sind und mit denen sich hohe Anlagerenditen erzielen lassen.
Da Wärmepumpen immer beliebter werden, wird auch die Nachfrage nach Strom steigen. Das macht einen Ausbau und eine Modernisierung der Netze erforderlich. Auf diesem Bereich liegt das Augenmerk unserer Clean Energy Transition Strategie, die in den Übergang in einem ganzheitlichen Sinne, im gesamten Clean-Energy-Ökosystem und der zugehörigen Wertschöpfungskette investiert.
1 https://www.irena.org/Innovation-landscape-for-smart-electrification/Power-to-heat-and-cooling/Status
2 https://www.weforum.org/stories/2022/02/heating-up-and-cooling-down-climate-innovation/wird in einer neuen Registerkarte geöffnet
