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Power to heat
Nutzung von PV-Strom und negativer Regelleistung
in Hybridheizungen
Praxiserfahrungen für eine Zukunftsoption
18.06.2014
Lutz Mertens
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Rahmenbedingungen im Strommarkt
09.05.2014
02.09.2013
15.10.2013
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• Netzausbau hinkt hinterher:
• Stromspeicher nicht verfügbar/zu teuer:
• Steigende Strompreise:
• Energiewende im Wärmemarkt kommt nicht voran
Also alles OK ?
10.10.2013
07.12.2013
12.05.2014
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Rahmenbedingungen im Strommarkt
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Stromerzeugung und Netzlast 2011
Quelle: ZIES
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Prognose :
Stromerzeugung und Netzlast 2032
Quelle: ZIES
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• Übertragungsnetzbetreiber
halten das Stromnetz stabil
• Stromregelenergiemarkt
handelt mit positiver
Regelleistung und negativer
Regelleistung
• Zugelassene Stromhändler
bieten Leistung von
gebündelten Anlagen auf
Regelenergiemarkt an
Kleiner Exkurs Strom-Regelenergiemarkt
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Strom- und Wärmemarkt derzeit getrennt…
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… und wachsen zukünftig zusammen
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• Wärmemarkt besitzt großes Potenzial zur Aufnahme von Strom-Überschüssen
• Ölbeheizte Gebäude in regionaler Nähe zu Windkraftanlagen und Groß-
Photovoltaik-Anlagen
• Heizöl als jederzeit verfügbare Backup-Energie vermeidet zusätzliche
Kraftwerkskapazitäten
• Leitungsungebundene Energieträger vermeiden Kosten für Netzinfrastruktur
• Ölbeheizte Gebäude häufig mit Keller: Raum für Pufferspeicher vorhanden
Ölheizung besonders vorteilhaft für die
Nutzung von Strom in Hybrid-Heizsystemen
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…und in der Praxis?
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• Hybridheizung, die Überschussstrom
zur Wärmeversorgung nutzt
• Öl-Brennwertgerät modulierend 5-15 kW
• 500 Liter Pufferspeicher
• elektrische Heizeinrichtung 9 kW
Power-to-heat im Praxistest –
ein Einfamilienhaus in Berlin-Spandau
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• E-Heizer:
wird wie Heizkessel mit Pufferspeicher verbunden
besitzt eigene Umwälzpumpe
• Ansteuerung:
erfolgt über separate Steuerbox
Leitwarte des Regelenergie-Anlagenpools kann
jederzeit via UMTS-Mobilfunknetz zugreifen
• Weitere Ausführungsvarianten von elektrischen
Heizeinrichtungen:
im (Puffer-) Speicher
im Vor- oder Rücklauf der Heizungsanlage
direkt im Heizgerät
Power-to-heat im Praxistest –
ein Einfamilienhaus in Berlin-Spandau
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Strom- und Wärmemarkt wachsen zusammen
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Power-to-Heat im Praxistest –
Messdaten Einfamilienhaus in Berlin-Spandau
• Temperaturverlauf Speicher ohne Einfluss des Elektroheizers
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Temperatur Speicher Oben
Temperatur Speicher Mitte
Temperatur Speicher Unten
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Strom- und Wärmemarkt wachsen zusammen
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Strom- und Wärmemarkt wachsen zusammen
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Power-to-heat im Praxistest –
Messdaten Einfamilienhaus in Berlin-Spandau
• Temperaturverlauf Speicher bei Zuschaltung des 9 kW Heizstabs
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°C
Temperatur Speicher Oben
Temperatur Speicher Mitte
Temperatur Speicher Unten
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30
• Was sagt der Betreiber dazu?
Die moderne Technik ist faszinierend
Spannend, dass ich Techniken nutzen kann,
die Neuland betreten
Modernste Öl-Brennwerttechnik in
Verbindung mit erneuerbaren Energien sind
für mich eine wirtschaftliche und
umweltverträgliche Einheit
Prima, dass ich preisgünstigen
Überschussstrom nutzen kann
Es macht Spaß an einem Feldtest beteiligt zu
sein, der mithilft Zukunftslösungen zu
entwickeln
Power-to-heat im Praxistest –
ein Einfamilienhaus in Berlin-Spandau
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• Was muss passieren, damit die Lösung
auch im „Massengeschäft“ funktioniert:
Kommunikationstechnik muss
preiswerter werden:
• Zielpreis: 200,- €
• Integration in Heizgeräteelektronik in
letzter Ausbaustufe
Installation des Heizstabs im Rahmen
der Modernisierung senkt
Investitionskosten
• Verfahren zur Präqualifikation bei den
Übertragungsnetzbetreibern muss
einfacher werden
Technische Herausforderungen …
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Kapitel 1.4 Die Energiewende zum Erfolg führen:
Power-to-heat ist auch im Koalitionsvertrag
berücksichtigt …
„In einem Strommarkt mit einem weiter zunehmenden Anteil von
Strom aus erneuerbaren Energien werden wir Strom, der sonst
abgeregelt werden müsste, für weitere Anwendungen, etwa im
Wärmebereich, nutzen. “
Quelle: CDU
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33
• Schaffung angebotsvariabler Tarife
• Standardisierung bei der Übertragung
und Nutzung von Strompreissignalen
• Reduktion/Entfall von:
Netznutzungsentgelten
EEG-Umlage
Stromsteuer
Konzessionsabgabe
…für extern steuerbare Stromverbraucher,
die keine zusätzliche Nachfrage erzeugen
• Nutzungsabhängiger Primärenergiefaktor für Strom
Handlungsempfehlungen an die Politik
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• Die Nutzung von Überschussstrom in
Hybridheizungen bietet viele Vorteile:
Einsparung von fossilen Brennstoffen im
Wärmemarkt
Integration erneuerbarer Energien
Weniger Netzausbau notwendig
Geringe Investitionskosten für den
Endkunden möglich
Große Regelleistung und kleinstufige
Regelbarkeit bei Schwarmbildung
Keine zusätzlichen konventionellen
Kraftwerke notwendig
Zusammenfassung
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• Nächste Schritte im IWO-Power-to-heat
Projekt:
Weitere Feldanlagen in Kooperation mit
Stromhändlern/Regelenergieexperten und
der Heizgeräteindustrie
Untersuchungen zur:
• Nutzung von Überschüssen aus hauseigenen
PV-Anlagen zu Heizzwecken
• Optimierung der hydraulischen Einbindung von
überschüssigem Strom in Hybridheizungen
• Quantifizierung des volkswirtschaftlichen
Nutzens von Power-to-heat in Hybridheizungen
Ausblick
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Ausblick: Strom-Öl-Hybridsystem der Zukunft
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Ausblick: Nutzung von PV-Überschüssen
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Ausblick: Strom-Öl-Hybridsystem der Zukunft
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