Beim Stichwort Energiewende denken wir zunächst an die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Doch zu einer erfolgreichen Energiewende gehört mehr. Der „grüne“ Strom muss genutzt werden und das am besten sinnvoll. Dafür sorgt die sogenannte Sektorkopplung. Also die Verzahnung der Sektoren:

  • Wärme
  • Mobilität
  • Strom

 

Was versteht man unter Sektorkopplung?

Kurz gesagt: Die Vernetzung bisher getrennt betrachteter Sektoren der Energiewirtschaft. Dabei werden Strom, Wärme und Mobilität verzahnt. Neben dem Privathaushalt bezieht die Sektorkopplung auch den Energiebedarf der Industrie mit ein. Im industriellen Bereich geht es darum, Strom, Wärme, Mobilität und Industrieabläufe zusammenzuführen. All dies mit dem Ziel, den Ausstoß des Klimakillers CO zu reduzieren.

 

Wie funktioniert Sektorkopplung?

Ein wichtiger Baustein der Sektorkopplung ist die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien. Dies geschieht vor allem mit dezentralen Solar- und Windenergie-Anlagen, aber auch Biomasseanlagen und Wasserkraft haben dabei ihren Anteil.
Fast 2/3 der jährlichen CO Emissionen werden in Deutschland von der Wärmeerzeugung und dem Verkehr verursacht. Der Betrieb von Heizung und Auto mit Strom aus der eigenen PV-Anlage, ist ein Weg um den CO₂ Gehalt effektiv zu senken. Erfolgt das, hat man die drei Sektoren Wärmeerzeugung, Stromerzeugung, und Mobilität gekoppelt.

 

Power-to-Heat – Strom für die Wärmeversorgung nutzen

In puncto Strom ist Deutschland in der Energiewende recht weit. Es werden immerhin über 30 % des gesamten Stromverbrauchs mit Ökostrom gedeckt. Doch im Bereich der Wärmeversorgung kann man noch nicht von einer Energiewende sprechen. Ein Großteil der Verbraucher und Unternehmen setzt hier nach wie vor auf Gas- oder Öl-Heizungen.
Die Sektorkopplung – also die Kombination von Heizung und PV-Strom – ist hier eine klimaneutrale Alternative. Natürlich nur, wenn die Heizung (in der Regel eine Wärmepumpe) mit „grünem“ Strom betrieben wird. Vor allem bei Neubauten gibt es einen deutlichen Trend zum Einbau von Wärmepumpen, die zu einem Großteil mit PV-Strom versorgt werden.

 

Power-to-Wheel – Strom für die Mobilität nutzen

Das Pendant in der Elektromobilität wäre dann Power-to-Wheel. Zugegeben: Dieser Begriff ist nicht gebräuchlich. Aber er würde die Bedeutung für die Sektorkopplung deutlich machen. Denn in der Elektromobilität nutzen wir Strom, optimalerweise aus erneuerbaren Energien, als Antriebsenergie für Fahrräder, Roller, Motorräder und Autos. Dieser kann direkt aus der PV-Anlage vom Dach kommen oder von einem Ökostrom-Anbieter.

 

Innovative Speichermethoden sind gefragt

Der Haken, sowohl bei Power-to-Heat als auch bei Power-to-Wheel, ist die Verfügbarkeit von „grünem“ Strom. Die alternativen Stromquellen wie PV- und Wind-Energie produzieren nicht rund um die Uhr in gleichbleibender Höhe Energie. Folglich kommt man nicht umhin den Strom zu speichern. Bei der Speicherung gibt es ganz unterschiedliche Systeme. Einige stellen wir hier vor:

  • Batteriespeicher: Auf dem Vormarsch sind die Energiespeichersysteme. Das Prinzip ist einfach: Ist ein Stromüberschuss vorhanden, wird dieser in einer Batterie gespeichert. Der Strom kann dann jederzeit zum Einsatz kommen, wenn Energie benötigt wird.
  • Eisspeicher: Die Speicherung von Wärme erfolgt meistens in größeren Dimensionen. Zum Beispiel kommt hier ein sogenannter Eisspeicher in Frage. Einfach erklärt: Im Winter wird die Flüssigkeit gefroren, dadurch wird Wärme abgegeben und im Sommer wird das Eis aufgetaut und gibt Kälte ab.
  • Gasspeicher: Eine weitere Möglichkeit ist es, Energie gasförmig zu speichern. Es gibt ein gut ausgebautes Gasnetz und große Gasspeicher.
  • Power-to-Gas: Mittels Elektrolyse erzeugt man aus Strom Wasserstoff und über die biologische Methanisierung wird daraus ein synthetisches Erdgas. Dieses wird für die Heizung und für Industrieprozesse genutzt. Über Brennstoffzellen oder Blockheizkraftwerke kann das Gas bei Bedarf wieder zu Strom umgewandelt werden. Diese Verfahren zur Umwandlung von Strom zu Gas nennt man Power-to-Gas.
  • Power-to-Liquid: In anderen Verfahren werden flüssige Brennstoffe aus Strom erzeugt. Das wäre dann Power-to-Liquid.

 

Was bringt die Sektorkopplung dem Verbraucher?

Die gute Nachricht: Verbraucher können die Sektorkopplung bereits heute nutzen. Das ergibt insbesondere Sinn, wenn der Strom mit der eigenen Photovoltaikanlage erzeugt wird. Für Besitzer von PV-Anlagen ist es attraktiv, möglichst viel Solarstrom selbst zu verbrauchen. Der Strom fließt in die Warmwasserbereitung, die Heizung, das Elektrofahrrad oder das Elektroauto. Je mehr PV-Strom man direkt nutzt, umso günstiger wird es.
Für die Optimierung des Eigenverbrauchs gibt es Energiemanagement-Systeme, die selbständig den Solarstrom aufteilen, etwa:

  • auf die Heizung
  • den Warmwasser- oder Pufferspeicher
  • die Wärmepumpen
  • die Elektrofahrzeuge

Dabei beziehen sie den Strombedarf im Haushalt und die Wettervorhersage ein. So lassen sich die Stromproduktion und der -bedarf vorab planen.

 

Wie sieht die Zukunft aus, was kommt als nächstes?

Die lohnendsten Anwendungen der Sektorkopplung, sind aktuell jene in Haushalten. Nutzt man die Energie vom Dach selbst, müssen keine Abgaben, wie die EEG-Umlage bezahlt werden. Man kann direkt mit den Gestehungskosten des Solarstroms rechnen.

In größeren Rahmen, also in der Industrie oder z. B. bei Komumunen, ist die Umsetzung der Sektorkopplung noch schwierig. Hier sind es in erster Linie die Rahmenbedingungen (Steuern, Netznutzungsentgelte, Umlagen), die die Nutzung von erneuerbaren Strom erschwert. Hinzu kommt noch ein lückenhafter Rechtsrahmen für die Betreiber. Daher ist die Sektorkopplung in großem Maßstab noch eine Ausnahme in Deutschland.

Beim Ausbau der erneuerbaren Energien, bei sinkenden Kosten und passender Regulierung nimmt die Sektorkopplung eine wichtige Rolle in der Energieversorgung ein. Und fast nebenbei sorgt sie dafür, dass wir alle unsere Energie ideal nutzen.

Andreas Kühl

Andreas Kühl ist Diplom-Ingenieur (FH) für Bauphysik und hat zuvor eine Ausbildung als Elektromechaniker absolviert. Das Thema Energie fasziniert ihn schon sehr lange. Er ist davon überzeugt, dass eine Energiewende hin zu einer zukunftsfähigen Energieversorgung machbar ist.

Andreas Kühl is an engineer of building physics and has also completed training as an electrician. He has been fascinated by energy for a long time and is convinced that the transition to clean energy as a sustainable energy source is feasible.

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