Kopf-an-Kopf-Rennen zwischen Heizen und Kühlen

Eine Hochrechnung der Materialforschungsanstalt Empa zeigt, dass der Anstieg des Energiebedarfs für die Kühlung erheblich sein dürfte und einen starken Einfluss auf das künftige – elektrifizierte – Energiesystem haben kann. Ihre Forschung beruht auf künftigen Klimaszenarien für die Schweiz und Daten des Nest-Gebäudes. In diesem modularen Forschungs- und Innovationsgebäude der Empa werden neue Technologien unter realen Bedingungen getestet. 

Aufgrund des Klimawandels steigt die Durchschnittstemperatur in den kommenden Jahrzehnten an. Damit dürfte auch die Anzahl der sogenannten Kühlgradtage deutlich zunehmen. Diese messen die Anzahl der Stunden, in denen die Umgebungstemperatur über einem Schwellenwert liegt, bei dem ein Gebäude gekühlt werden muss. Dadurch könnte der Energiebedarf für die Kühlung von Gebäuden, der bereits durch den Klimawandel und das Bevölkerungswachstum zunehmen wird, noch weiter ansteigen.

Um ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, wie stark diese Zunahme in der Schweiz sein wird, haben Empa-Forschende den Heiz- und Kühlbedarf des Nest (Next Evolution in Sustainable Building Technologies) analysiert. Die Ergebnisse prognostizieren einen starken Anstieg des Kühlenergiebedarfs: Geht man von einem extremen Szenario aus, bei dem die gesamte Schweiz auf Klimaanlagen angewiesen wäre, würde bis Mitte des Jahrhunderts fast genauso viel Energie zum Kühlen wie zum Heizen benötigt.

In Zahlen ausgedrückt entspricht dies etwa 20 Mrd. kWh pro Jahr für das Heizen und 17,5 Mrd. kWh für das Kühlen. Die benötigte Kühlenergie wurde Technologie-unabhängig berechnet: Falls diese mittels Umkehr eines Wärmepumpen-Prozesses bereitgestellt wird, beträgt der Elektrizitätsbedarf für 17,5 Mrd. kWh Kühlenergie etwa 5,8 Mrd. kWh. Auch in einem moderateren Szenario wird der Kühlbedarf in der Schweiz deutlich ansteigen. Die Forschenden gehen in diesem Szenario von einem zusätzlichen Energiebedarf von 5 Mrd. kWh pro Jahr aus.

Starker Einfluss auf das Schweizer Energiesystem

Der Energiebedarf von Schweizer Gebäuden macht heute rund 40 % des Gesamtenergiebedarfs aus. Der Hauptteil entfällt dabei auf das Heizen. 
Derzeit besitzt nur ein kleiner Teil der Schweizer Haushalte eine Klimaanlage, jedoch nimmt die Anzahl der Haushalte mit Wärmepumpen zu. Die Empa-Forschenden schätzen, dass die Zahl der Haushalte mit Kühlgeräten aufgrund der Zunahme der Kühlgradtage auf über 50 % ansteigen könnte. Diese Zunahme könnte zu erheblichen Bedarfsspitzen an heißen Tagen führen.

Ein zusätzlicher Energiebedarf von 5 Mrd. kWh für die Kühlung entspräche etwa 2 % des heutigen Strombedarfs, falls mit Wärmepumpen gekühlt wird. Im extremen Szenario könnte der Bedarf für das Kühlen gar in Richtung 10 % des heutigen Gesamtelektrizitätsbedarfs gehen. Dieser wird aber nicht gleichmäßig über das ganze Jahr verteilt sein, sondern mit heißen Perioden korrelieren, was zu Bedarfsspitzen führen kann. Von Vorteil ist, dass sich der Kühlbedarf relativ gut mit der Elektrizitätserzeugung aus Photovoltaik-Anlagen deckt.