Sektorenkopplung - der Schlüssel zur Energiewende

Bis heute ist der Einsatz fossiler Energien zur Wärmeerzeugung und auch im Verkehr als Kraftstoff enorm. Der Schlüssel, um die fossilen Energieträger durch umweltfreundliche Energien, zum Beispiel Solarstrom, zu ersetzen, ist die Sektorenkopplung. Was ist eine Sektorenkopplung und weshalb ist die so wichtig? Diese und weitere Fragen werden in diesem Artikel beantwortet.

Sektorenkopplung bedeutet, die bestehenden fossilen Energieträger durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Oder aber Lösungen sektorenübergreifend zu finden, die eine effizientere Nutzung der Energien erlauben. Des Weiteren wird versucht, einen Ausgleich für schwankende Mengen im Bereich von erneuerbaren Energien zu schaffen.

Im Bereich der Volatilität (die schwankenden Mengen) ist erwähnenswert, dass eine enge Verbindung zwischen der Sektorenkopplung und der Einführung der intelligenten oder smarten Stromnetze besteht. Durch die stetigen Messungen und die Steuerungen, welche durch diese erfolgen, ist ein Abgleich erst möglich und die Erzeugung und der Verbrauch können abgestimmt werden.

Bei der Sektorenkopplung bestehen innerhalb der Sektoren mehrere Begrifflichkeiten. So zum Beispiel stehen den Sektoren im Bereich Energie den verschiedenen Sektoren im Bereich Verbrauch gegenüber.

Energie:

Verbrauch:

Bei der Darstellung der Sektorenkopplung werden Mischformen dargestellt wie zum Beispiel:

Diese finden Ergänzung durch die Großverbraucher oder Anwender aus der Industrie. Regelmäßig erfolgt auch die Einteilung nach den Verbrauchern im wirtschaftlichen Bereich der Energie.

Diese Einteilung umfasst:
Industrieprozesse

Das Ziel der Sektorenkopplung ist es, einen wichtigen Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele zu leisten. Dies ist erreichbar durch den erhöhten Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien als Ersatz für fossile Energieträger. Insbesondere Industrie, Wärme und Verkehr sind an dieser Stelle die fokussierten Bereiche.

Außerdem sollen effiziente Technologien, die die gesamte benötigte Energie senken, verstärkt eingesetzt werden. Das wichtigste Ziel ist jedoch, Treibhausgase zu reduzieren, die durch Verbrennen von fossilen Brennstoffen entstehen.

Diese sind:

Die Treibhausgase, welche hier entstehen, sind ausschlaggebend für den Klimawandel. Ein weiteres Ziel der Sektorenkopplung ist der Verzicht auf Atomenergie.

Die effektivste und bekannteste Form der Sektorenkopplung stellt eine Wärmepumpe dar. Mit der Wärmepumpe wird Wärme in Räumen bzw. Gebäuden bereitgestellt. Ebenso wird durch eine Wärmepumpe Warmwasser erzeugt.

Mittels Wärmepumpe wird keine Energie umgewandelt, sondern von einem Ort zu einem anderen gebracht. Somit erreicht eine Wärmepumpe etwas scheinbar Unmögliches. Zudem ist die durch die Wärmepumpe bereitgestellte Energie höher als die dafür benötigte elektrische Energie.

Durch direktes Erhitzen des Speichermediums durch eine elektrische Widerstandsheizung kann nur in dem Ausmaß Energie an Wärme erzeugt werden, je nach Höhe der eingesetzten elektrischen Energie.

Die Nutzung von Solarstrom ist außerordentlich günstig und zudem klimaschonend. Mit Hilfe der kostenlosen und jederzeit frei zugänglichen Solarenergie wird Strom erzeugt, der genutzt werden kann, um eine E-Autobatterie aufzuladen.

Diese Methode ist derzeit eine der günstigsten Lösungen. Zusätzlich kann ein E-Motor die Energie aus der Batterie besser verwerten als ein herkömmlicher Verbrennungsmotor. Betrachtet man den Wirkungsgrad, liegt dieser im Vergleich zu herkömmlichen Motoren bei rund 70 Prozent. Wird der Solarstrom zudem selbst erzeugt, fällt die Gesamtbilanz um einiges besser aus.

Hinsichtlich Effizienz glänzen die Elektromobilität und auch Wärmepumpen. Andere Formen im Bereich der Sektorenkopplung hingegen weisen eine wenig überzeugende Gesamtbilanz auf.

Die Umwandlung von Strom in Methan, Wasserstoff oder auch synthetisch hergestellte Kraftstoffe ist enorm energieaufwendig. So wird zum Beispiel bei einem Auto mit Wasserstoffantrieb von einem Wirkungsgrad von weniger als 20 Prozent ausgegangen. Dies ist einer der Gründe, warum es keinen Sinn ergibt, in eine flächendeckende Technologie zu investieren.

Es bestehen zwei Gründe, die ausschlaggebend dafür sind, dass an weniger effizienten Formen der Sektorenkopplung festgehalten wird.

Zum ersten wird es durch die Umwandlung von Strom in zum Beispiel Wasserstoff einfach möglich Energie zu speichern. Diese gespeicherte Energie ermöglicht es, Schwankungen , die im Bereich der erneuerbaren Energien auftreten, auszugleichen.

Zum zweiten können auf diese Art und Weise Anwendungen umgesetzt werden, die keine hohe Dichte an Energie erfordern. Durch die Wasserstoffverbrennung kann zum Beispiel ausreichend Energie bereitgestellt werden, um Stahl schmelzen zu lassen. Eine Wärmepumpe hingegen bietet diese Möglichkeit nicht.

Im Grunde genommen können die vorgenannten Verfahren mit fossilen Energieträgern umgesetzt werden. Sei es die Wärmepumpe, die Elektrolyse von Wasser oder das Elektrofahrzeug. Ob hier Strom aus solar- oder fossilem Strom eingesetzt wird, ist ziemlich belanglos.

Ganz genau genommen funktioniert eine Sektorenkopplung mit jeder Art von Strom. Dies ist auch gut so, da in Deutschland der bereitgestellte Strom ein Mix ist. Rund die Hälfte des bereitgestellten Stromes wird hergestellt aus fossiler Energie.

Die Frage, ob die Sektorenkopplung mit fossilen Energieträgern sinnvoll ist, kann klar und deutlich mit Nein beantwortet werden. Einzige Ausnahme stellt hier die Wärmepumpe dar. Die Umwandlung des Stroms in Wärme oder Mobilität bedeutet immer einen Energieverlust. Dieser Energieverlust senkt den Systemwirkungsgrad.

Dieser Verlust des Wirkungsgrades bedeutet eine ökonomische Einbuße und keinerlei Gewinn im Bereich Klimaschutz. Die Sektorenkopplung bietet erst dann eine Wirkung, wenn der genutzte Strom durch erneuerbare Energien gewonnen wurde.

Ein enorm wichtiges Argument, das für die erneuerbaren Energien im Bereich der Sektorenkopplung spricht, ist eine verbrauchsnahe Erzeugung von Energie. So zum Beispiel wenn der benötigte Strom aus der eigenen PV-Anlage stammt. Der Transportweg der Energie wird verkürzt und die Verluste nur sehr gering.

Eine eigene PV-Anlage ist eine äußerst gute Voraussetzung, um im eigenen Heim die Sektorenkopplung voranzutreiben.

Durch den selbst erzeugten Solarstrom kann man:

Dadurch erfolgt eine Reduzierung der Kosten für Energie und zusätzlich werden CO2-Emissionen vermieden. Außerdem macht sich eine Sektorenkopplung bereits durch die steigenden Preise für die fossilen Energieträger bezahlt.

Um von einer Sektorenkopplung profitieren zu können, stehen weitere Möglichkeiten zur Verfügung. Ein Beispiel hierfür ist ein Energiemanagementsystem, welches den Solarstrom immer dann an für Verbraucher weiterleitet, wenn genügend Überschuss besteht, um Geräte betreiben zu können.

Zudem können mittels eines Managementsystems einzelne Großverbraucher priorisiert werden. Mit dieser Möglichkeit wird das Maximum des selbst erzeugten Solarstroms genutzt und es muss nicht auf teuren Strom aus dem Bett zurückgegriffen werden.

Die Dachfläche vollständig zu nutzen und mit sehr vielen PV-Modulen zu belegen, ist im Rahmen einer Sektorenkopplung äußerst sinnvoll. So kann zum Beispiel der nicht sofort benötigte Solarstrom in einem Stromspeicher gespeichert werden und steht dann, wenn er benötigt wird, zur Verfügung.