Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Eine mögliche Nutzung von Strom zur reinen Wärmeproduktion muss vor dem Hintergrund des hohen Exergiegehalts von elektrischem Strom abgewogen werden. Exergie ist der Anteil der Energie, welcher Arbeit verrichten und somit in andere Energieformen umgewandelt werden kann (z. B. in mechanische oder chemische Energie, Licht oder Wärme). So kann elektrische Energie vollständig in Wärme umgesetzt werden, während der Schritt in die Gegenrichtung technisch aufwändig und nur unter Abwärmeverlusten möglich ist. Daher sollte Strom nach Möglichkeit nicht in Wärme umgewandelt werden, solange eine andere hochwertige Nutzungsform möglich ist.

Als „Power to Heat“ (PtH) wird die Erzeugung von Wärme mittels Strom dann bezeichnet, wenn es sich um bestimmte Sonderfälle jenseits der klassischen Anwendungsbereiche (z. B. Nachtspeicherheizungen, Heizlüfter, Lichtbogenöfen etc.) handelt.

Zwei solche Sonderfälle stellen die Bereitstellung negativer Regelleistung im Strommarkt durch Betreiber von Wärmenetzen und die gezielte Verwendung von Strom aus Erneuerbaren Energien (EE-Strom) in Wärmepumpen zur Verringerung einer Einspeisung ins Stromnetz dar.

 

Power to Heat in Wärmenetzen

Um die Stabilität von Stromnetzen zu gewährleisten, muss für ein ständiges Gleichgewicht zwischen Leistungsangebot und Leistungsnachfrage gesorgt werden. Zum Ausgleich von unerwarteten Schwankungen dient der sogenannte Regelleistungsmarkt. Regelleistung wird im Normalfall mit Hilfe von modulierbaren Stromverbrauchern und Erzeugungsanlagen erbracht. Die Teilnahme am Regelleistungsmarkt ist in Deutschland allerdings erst ab einer abrufbaren positiven oder negativen Regelleistung von mehr als 5 MW erlaubt.

Die Temperaturen des Wärmeträgermediums in einem Wärmenetz (i.d.R. Wasser) können häufig ohne Beeinträchtigung der Funktion und mit überschaubaren zusätzlichen Wärmeverlusten um mehrere Grad erhöht werden. Gleichzeitig zirkulieren in Wärmenetzen große Wassermengen, wodurch auch bei wenigen Grad Temperaturerhöhung ein hohes Wärmespeichervermögen zur Verfügung steht.

Die Verbindung eines Wärmenetzes mit dem Regelleistungsmarkt ist über die Einbindung eines elektrischen Heizelements möglich, wenn die Erfüllung der technischen und organisatorischen Voraussetzungen für eine Teilnahme am Regelleistungsmarkt durch ein sogenanntes Präqualifikationsverfahren nachgewiesen werden konnte. Zudem ist bei mehreren kleineren Elementen, die alleine die 5 MW-Schwelle unterschreiten würden, ein sogenannter Schwarmtest nötig, bei dem das funktionierende Zusammenspiel dieser Einheiten belegt wurde. Da im Rahmen der Energiewende ein zunehmend schwankendes Leistungsangebot durch volatile erneuerbare Energien vorliegt, könnten Maßnahmen zur Aufnahme von Strom in Wärmenetzen immer interessanter werden.

 

Power to Heat in Wärmepumpen

Betreiber von dezentralen Anlagen zur Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien sind bestrebt, den produzierten Strom zunehmend selbst zu nutzen, weil die ihnen gemäß EEG für einen Zeitraum von 20 Jahren zugesicherte Einspeisevergütung niedriger ist als der von ihnen zu zahlende Preis für den Strombezug.

Verfügt ein solcher Anlagenbetreiber über eine Wärmepumpe als Heizsystem, hat er die Möglichkeit, den aus Erneuerbaren Energien erzeugten Strom für den Betrieb der Wärmepumpe einzusetzen und so Wärme zu erzeugen, die ggf. auch in einem Wärmepuffer zwischengespeichert werden kann, wenn der erzeugte Strom nicht dem aktuellen Wärmeverbrauch entspricht.

Eine Nutzung des EE-Stroms für die Wärmeerzeugung ist dann wirtschaftlich interessant, wenn auch der Preis für den Strombezug der Wärmepumpe (die Tarife liegen häufig unter den regulären Kleinverbrauchertarifen) oberhalb der möglichen Einspeisevergütung liegt.

Zukünftig könnte die Umwandlung von Strom in Wärme durch Wärmepumpen auch als negative Regelleistung zum Ausgleich von Leistungsangebot und Leistungsnachfrage auf dem Strommarkt genutzt werden. Dazu müssen Wärmepumpen bestimmte Zugriffsmöglichkeiten für den Netzbetreiber bieten, um diese bedarfsgerecht steuern zu können. Über ein entsprechendes Label mit dem Titel „Smart Grid Ready“ verfügen bereits eine Reihe von am Markt befindlichen Wärmepumpen.


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