Sektorkopplung – ein zentraler Baustein in der Energiewende

Sektorkopplung beschreibt die energietechnische und energiewirtschaftliche Verknüpfung von Bereichen wie Wärme, Verkehr, Gewerbe, Industrie und Stromerzeugung. Vor allem in den Bereichen Wärmeerzeugung sowie Industrie und Verkehr bietet die Sektorkopplung großes Einsparpotenzial beim Emissionsausstoß. Ein Beispiel hierfür: Eine Ölheizung wird durch eine Wärmepumpe ersetzt, die mit erneuerbarem Strom betrieben wird. Der Energiebedarf wird auf diese Weise klimafreundlicher gedeckt.

Wie lässt sich Wasserstoff in die Sektorkopplung integrieren? Vor allem in industriellen Prozessen, in denen eine Elektrifizierung nicht möglich oder sehr unwirtschaftlich ist, kann zukünftig Wasserstoff eingesetzt werden. Wasserstoff, der durch Strom in Elektrolyseuren hergestellt wird, kann so beispielsweise in der Stahlindustrie genutzt werden. Der Wasserstoff kann im bestehenden Hochofenprozess die traditionelle Einblaskohle als Reduktionsmittel ersetzen – der Sektor Stromerzeugung wird mit dem Industriesektor gekoppelt.

In der Wärmeversorgung eingesetzt, hilft Wasserstoff die CO₂-Emissionen deutlich zu senken. Bereits heute könnten 10 – 20 Vol. % Wasserstoff in die deutschen Gasnetzte eingespeist und so zum Heizen genutzt werden, ohne dass es einer Anpassung der Gasheizungen in den Haushalten bedarf. Auf dem Weg zur Nutzung von Wasserstoff ist es aktuell sinnvoll, im Gerätebestand eine Beimischung von Wasserstoff weiter zu prüfen und umzusetzen. Des Weiteren gibt es ausreichend H₂-ready Geräte unterschiedlicher Hersteller, die für eine Beimischung von 20 Vol. %-Wasserstoff im Betrieb ausgelegt sind.

In Pilotprojekten wird darüber hinaus die Beimischung von bis zu 30 % Wasserstoff in bestehende Erdgasnetze erforscht. Auch für die Luft- und Schifffahrt bietet die Sektorkopplung enormes Potenzial, um nachhaltiger zu werden. Durch Power-to-X-Technologien, bei denen grüner Strom in Gas, Wärme, Kälte oder Kraftstoff umgewandelt wird. Um CO₂-neutralen Treibstoff für Schiffe, Flugzeuge und Schwerlasttransporter herzustellen, wird Wasser mittels grünen Stromes in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufgespalten. Diesen Vorgang nennt man Elektrolyse. Anschließend wird der Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO₂) aus der Umgebungsluft verbunden. Das Ergebnis ist synthetisches Benzin, Kerosin oder Diesel.

Mit der Umwandlung von regenerativem Strom zu Wasserstoff kann Energie mittel- und langfristig gespeichert und in verschiedenen Bereichen genutzt werden. In Zeiten, in denen weniger Strom erzeugt wird, kann der Wasserstoff rückverstromt werden. Das geschieht in sogenannten H₂-ready-Kraftwerken, die ganz oder teilweise mit Wasserstoff betrieben werden. Dies können neue Kraftwerke sein oder bestehende, die bislang fossile Brennstoffe wie Erdgas nutzten und technologisch aufgerüstet wurden. Auf diese Weise ermöglicht die Sektorkopplung, dass mithilfe Erneuerbarer Energien alle Sektoren ihre CO₂-Emissionen verringern können. Dabei ist die Nutzung bereits vorhandener Infrastruktur (Gasnetz) und deren Einsatz als Speicher möglich.