„nachhaltige technologien 3|2017“

Die Rolle der Solarthermie in klimaneutralen städtischen Energiesystemen am Beispiel Frankfurt am Main m Dezember 2015 hat die UN-Klimakon- ferenz in Paris vereinbart, die Klimaerwär- mung möglichst auf 1,5°C zu begrenzen. Nicht nur Staaten, sondern auch immer mehr Städte und Kommunen wollen dazu ihren Beitrag leisten und streben eine nachhaltige Energieversorgung an. Dabei stellt sich die Frage, wie das Energiesystem einer Stadt beschaffen sein muss, um Klimaneutralität zu erreichen. Dass die Energieeffizienz deutlich gesteigert und erneuerbare statt nuklear-fossile Energiequellen genutzt werden müssen, versteht sich von selbst, doch welches Verhältnis Einsparung und nachhaltige Bereitstellung und welcher Mix an erneuerbaren Ener- gien mit welcher Infrastruktur für eine konkrete Stadt optimal sind, lässt sich nicht einfach beantworten. Denn nachhaltige kommunale Energiesysteme zeich- nen sich aus durch die Dezentralität der Erzeugung, eine hohe zeitliche Dynamik aufgrund der Dominanz von Solar- und Windenergie, eine zunehmende Kopp- lung der Sektoren Strom, Wärme, Kälte und Mobilität sowie ein intelligentes Energiemanagement, das durch Digitalisierung, Strom- und Wärmespeicher sowie Lastmanagement eine effiziente und sichere Versorgung ermöglicht. Für klimaneutrale kommunale Energiesysteme wird ein intelligenter Mix an Energiequellen und Tech- nologien gesucht, die eine sichere Versorgung am effizientesten und kostengünstigsten ermöglichen. Solarthermie weist hier einerseits das größte Po- tenzial unter den wärmeerzeugenden erneuerbaren Energien auf und weitet ihren Einsatz von der Trink- wassererwärmung kommend zunehmend in Richtung Raumheizung, Prozesswärme und Nahwärme aus, andererseits nimmt jedoch der Wärmebedarf durch Effizienzsteigerungen künftig deutlich ab und andere erneuerbare Energien stehen zunehmend in Konkurrenz, wie z. B. Biomasse-BHKWs, Photovoltaik mit Wärmepumpen sowie Heizstäbe zur Nutzung von Überschuss- strom aus Sonnen- und Windenergie. Tatsächlich sind aufgrund starker Kos- tensenkung die Wärmegestehungskosten von solarstrombetriebenen Wärmepum- pen heute mit denen von solarthermischen Anlagen vergleichbar. Dass der Wärmebereich künftig stärker elektrifiziert wird zeichnet sich klar ab, doch bis zu welchem Umfang ist noch völlig offen. Dass der gesamte Wärmebedarf durch erneuerbaren Strom gedeckt wird, ist dabei sehr unwahrscheinlich, denn dann müssten große erneuerbare Stromerzeugungs- kapazitäten bereitgehalten werden, um auch an den wenigen sehr kalten Wintertagen eine sichere Wärmeversorgung vorzuhalten. Windenergie steht im Winterhalbjahr in Europa prinzipiell ausreichend zur Verfügung, allerdings kann es in dieser Jahreszeit auch mal drei Wochen Windflaute geben, was schon für die Versorgung des Stromsektors eine Herausfor- derung darstellt, die durch die Elektrifizierung des Wärmebereichs noch deutlich verschärft würde. All diese Überlegungen machen deutlich, dass zur Ermittlung von klimaneutralen Zielenergiesystemen sowohl die Sektorenkopplung als auch die zeitliche Dynamik berücksichtigt werden müssen. Durch den Vergleich von Jahres- oder Monatswerten für Erzeu- gung und Verbrauch von Strom und Wärme ist es unmöglich, ein kostenoptimales Zielenergiesystem zu ermitteln, das eine sichere Energieversorgung zu jeder Stunde im Jahr ermöglicht. Bioenergiedörfer in Deutschland und Vorzeigekom- munen wie Güssing in Österreich zeigen, dass Ener- gieautonomie heute schon möglich ist, aufgrund der hohen Energiebedarfsdichte sowie mangelnder Gerhard Stryi-Hipp I