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Power-to-Heat

Durch die Sektorkopplung von Strom und Wärme ergeben sich zukünftig vielversprechende Möglichkeiten, erneuerbaren Strom im Wärmesektor zu nutzen. Eine dieser Möglichkeiten nennt sich Power-to-Heat.

Zur Kombination bieten sich hierfür insbesondere ölbasierte Heizungen an, denn die vorhandenen Speicher sind die ideale Ergänzung für erneuerbare Energien, die mitunter nur schwankend vorhanden sind. So kann beispielsweise das Potenzial von Power-to-Heat-fähigen Hybridheizungen besser genutzt werden und es müssen keine Windenergieanlagen gedrosselt werden. Ebenso ist eine Nutzung von Photovoltaikanlage in diesem Bereich denkbar. Funktionieren kann das Konzept, denn es gibt bereits Referenzobjekte des Instituts für Wärme und Oeltechnik (IWO).

Tatsache ist, dass der Strom aus erneuerbaren Energien nicht immer bedarfsgerecht zur Verfügung steht. Abhängig ist das Ganze von den Wetterlagen. Nun ist es das Ziel, das mitunter sehr schwankende Angebot möglichst gut zu nutzen. Dafür bieten sich zum einen Speichermöglichkeiten an und zum anderen die Steuerbarkeit der Stromnachfrage. Da es auch immer wieder vorkommt, dass mehr Strom produziert wird, als das Netz transportieren kann, kommt es immer wieder zu regulierenden Eingriffen, ohne die eine Schädigung von Netz und Elektrogeräten nicht auszuschließen wäre. Die Stromerzeuger werden sogar teilweise abgeschaltet. Trotzdem entstehen in Form von Entschädigungszahlungen für die Betreiber Kosten. 2015 betrug hier die Summe rund 480 Mio. Euro. Das Problem sind die fehlenden geeigneten Stromspeichertechnologien. Daraus ergibt sich die Tatsache, dass es immer interessanter wird, die Nachfrage nach Strom dem Angebot anzupassen.

Und hier liegen auch die Gründe, warum eine Verknüpfung bzw. Sektorkopplung von Strom- und Wärmemarkt immer sinnvoller wird. In Gebäuden ergeben sich damit folgende Möglichkeiten:

  • Umwandlung von Strom in Wärme
  • Verwendung von Strom zur Trinkwassererwärmung
  • Verwendung von Strom zur Heizungsunterstützung

 

Das wiederum bringt diverse Vorteile mit sich, wie zum Beispiel:

  • Die Entlastung der Stromnetze
  • Das Einsparen fossiler Energien

 

Die Power-to-Heat-Technik vom IWO (Institut für Wärme und Oeltechnik) funktioniert folgendermaßen: Erneuerbarer Strom, der nicht sinnvoll genutzt werden kann, wird mittels elektrischer Heizeinrichtungen in Wärme umgewandelt und anschließend in einen Wärmespeicher eingespeist. Dafür sind besonders gut ölbasierte Hybridheizungen geeignet, denn Hybridheizungen, die die Wärme auf zwei Säulen stützen, wie beispielsweise Heizöl und Solarthermie, stellen das Optimum für eine Wärmeversorgung von Gebäuden dar. Am wichtigsten hier ist der Speicher, der die Wärme bei sich behält, bis sie gebraucht wird. Das Heizöl wird immer dann genutzt, wenn die erneuerbaren Energien nicht ausreichen, um den Bedarf zu decken. Solche Systeme könnten nun mit Power-to-Heat ergänzt werden. Dann könnten Hybridheizungen, die in der Lage sind, Strom oder Heizöl als Wärmequelle zu nutzen, ihre Stromnachfrage optimal an die jeweiligen Verhältnisse im Strommarkt anpassen. Das Ganze passiert automatisch.

In Deutschland gibt es ungefähr 5,6 Millionen Ölheizungen, die sich vorwiegend im ländlichen Raum befinden. Es ergibt sich hiermit ein riesiges Potenzial für Power-to-Heat, ohne dass zusätzliche Kosten für eine Netzinfrastruktur entstehen.

Ein Referenzobjekt in Berlin, welches vom IWO betrieben wird, zeigt die Funktionalität des Konzeptes. Es handelt sich hier um ein Einfamilienhaus mit einem modulierenden Öl-Brennwertgerät mit 5 bis 15 kW. Außerdem besitzt das Haus eine elektrische Heizeinrichtung mit 9 kW Leistung und

einen Pufferspeicher mit 500 Liter Fassungsvermögen. Die Heizeinrichtung ist über eine eigene Umwälzpumpe mit dem Pufferspeicher verbunden. Auf die installierte Kommunikationsbox kann jederzeit über das Mobilfunknetz zugegriffen werden. Für diesen Test gibt es eine Zusammenarbeit mit dem Regelenergieanbieter e2m. Die Heizung des Objektes nutzt nun Strom aus dem Netz, wenn dort gerade zu viel vorhanden ist.

Das ganze Konzept würde sich auch für private Stromverbraucher anbieten, die sparen wollen. Natürlich ist auch die gezielte regionale Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom möglich, was den teuren Ausbau des Stromnetzes vermindern würde. Hilfreich ist es dabei, dass ölbeheizte Gebäude in der Nähe zu Windkraftanlagen und großen Photovoltaikanlagen stehen. Ein weiterer Vorteil – gerade für Hausbesitzer – würde sich durch die Nutzung erneuerbaren Stroms aus der hauseigenen Photovoltaikanlage für die eigene Wärmeversorgung ergeben.