Bereits heute sind Ochsner Wärmepumpen SmartGrid-fähig, das heißt vorbereitet für die intelligenten Stromnetze der Zukunft. Mit der Regeltechnik des Herstellers können sie auf die schwankenden Strompreise im Netz reagieren, die künftig den Verbrauch je nach verfügbarem Stromangebot optimieren sollen.
Fit für die intelligenten Stromnetze der Zukunft: Ochsner Wärmepumpen sind schon heute SmartGrid-ready.
Foto: www.ochsner.de
Als Speichertechnik werden sie zudem eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung der Stromversorgung spielen, die durch den zunehmenden Einsatz Erneuerbarer Energien von hohen Über- und Unterkapazitäten gekennzeichnet sein wird.
Speichertechniken zum Ausgleich des schwankenden Stromangebots durch Erneuerbare Energien
Der Anteil von Strom aus Erneuerbaren Energien (EE) soll bis 2050 auf 80 Prozent anwachsen. Wetterbedingte, tages- und jahreszeitliche Schwankungen verursachen bereits heute hohe Über- oder Unterkapazitäten, die mit dem weiteren Ausbau der EE noch zunehmen werden. Schnell reaktionsfähige Gaskraftwerke zum Ausgleich der Schwankungen sind bisher nicht ausreichend vorhanden. Zur Verwertung von Überkapazitäten werden zusätzliche Speichertechniken benötigt, für die es derzeit verschiedene Ansätze gibt. In der Diskussion sind „Power to Heat“, „Power to Hydropower“, „Power to Gas“, Elektromobilität und die direkte Speicherung von Elektrizität.
Bereits heute wirtschaftlich einsatzfähig sind Wärmepumpe und Pufferspeicher
Die Direktspeicherung von Strom ist heute wirtschaftlich nicht möglich. Sie ist mit Energieverlusten behaftet, zudem sind Akkus heute deutlich zu teuer, um diese Technik in großem Maßstab in der Energieversorgung einzusetzen. Auch die Stromnutzung in der Elektromobilität bietet auf absehbare Zeit keine Lösung für die Nutzung von Strom-Überkapazitäten, da Experten eine flächendeckende Einführung von Elektrofahrzeugen nicht vor 2050 erwarten. „Power to Gas“, die Umwandlung von überschüssigem Strom in Wasserstoff oder synthetisches Methan, ist machbar, aber mit sehr hohen Energieverlusten verbunden. Rund zwei Drittel der eingesetzten Primärenergie gehen verloren, nur etwa ein Drittel steht in Form von Wasserstoff oder Methan zur weiteren Nutzung zur Verfügung. „Power to Hydropower“, die Nutzung von Strom für Pumpspeicher-Wasserkraftwerke, ist hocheffizient. Allerdings erfordert sie einen massiven Netzausbau in wenig erschlossenen Bergregionen. Bereits verfügbar und durch die Wärmepumpe mit sehr hoher Effizienz nutzbar ist „Power to Heat“, die Speicherung von Wärme, die durch Strom und Umgebungswärme erzeugt wurde.
Intelligente Regeltechnik produziert bei Strom-Überangebot Wärme auf Vorrat – und das zu Billigtarifen
Voraussetzung für die effiziente Nutzung des Stroms aus EE sind Wärmepumpen mit intelligenter Regeltechnik. Als erster Hersteller bietet Ochsner alle seine Wärmepumpen für Heizung und Warmwasser SmartGrid-ready (SGready) an. Bei normalem Stromangebot erzeugt die Wärmepumpe die gewünschte Heizwasser-Normaltemperatur im Pufferspeicher, zum Beispiel 35 °C oder 50 °C. Steht billiger Strom im Netz zur Verfügung, heizt die Wärmepumpe den Pufferspeicher auf eine erhöhte Solltemperatur, zum Beispiel 65 °C auf und legt so mit den günstigen Tarifen einen Wärmevorrat an. Wer heute eine Wärmepumpe ohne SmartGrid-Tauglichkeit anschafft, handelt nicht zukunftsorientiert, da er nicht von den volatilen Strompreisen profitieren wird. Unabhängig davon ist bereits heute die Technik zur Nutzung von Solarstrom aus einer eigenen Photovoltaikanlage einsetzbar. Die erhöhte Solltemperatur wird immer dann erzeugt, wenn die Sonne viel Energie liefert, und bei Nacht oder an sonnenarmen Tagen greift der Nutzer auf die gespeicherte Wärme zurück.
Warmwasserbereitung mit Brauchwasser-Wärmepumpe – mit SmartGrid-Tarif oder eigenem PV-Strom
Ausgehend von einem Warmwasserbedarf von 40 Litern pro Tag und Bundesbürger, wendet Deutschland rund 190 GWh täglich für die Warmwasserbereitung auf. Zu dessen Deckung benötigt man 223.529.412 kWh beim Einsatz von Gas, und bei Direkterwärmung mit Strom 193.877.551 kWh. Bei Nutzung einer Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,5 reduziert sich der Energiebedarf auf 54.285.714 kWh, und damit auf rund ein Viertel gegenüber Gas. Laut Berechnungen von Stromversorgern lassen sich pro Jahr rund 23,2 TWh aus Gas, Öl oder Holz einsparen, wenn man davon ausgeht, dass im Jahr 2020 an rund 100 Tagen überschüssiger Strom zur Verfügung steht. Mit der eingesparten Energie könnten dann laut RWE mehr als 10 Spitzengaskraftwerke (Typ Irsching5, mit 860 MW Leistung bei einer Auslastung von knapp 60 % an 1.500 Stunden im Jahr) betrieben werden und Lasten im Netz ausgleichen, wenn Strom aus EE nicht ausreichend zur Verfügung steht. SmartGrid-fähige Warmwasser-Wärmepumpen eignen sich zudem besonders gut zur Nutzung selbst erzeugten PV-Stroms. Spitzengeräte von Ochsner sind bereits seit längerem mit SmartGrid-Regelung ausgestattet.
Fazit
„Power to Heat“ ist aktuell die wirtschaftlichste Form, um überschüssigen Strom aus EE zu nutzen. Wärmepumpen bieten dafür die weitaus effizienteste Lösung. Sie tragen bereits heute zum Erreichen der Klimaschutzziele bei, da sie fossile Brennstoffe einsparen, den Primärenergiebedarf senken und damit auch den CO2-Ausstoß reduzieren. Für die Zukunft bieten sie interessante Möglichkeiten und Potenziale für das Lastmanagement in intelligenten Stromnetzen (SmartGrids). Wärmepumpen sind heute eine anerkannte Technik für vielerlei Einsatzbereiche, für Heizung und Warmwasser, zur Kühlung, im Alt- und Neubau, für Wäschetrockner und in der Industrie. Damit das vorhandene Potenzial der Wärmepumpe möglichst breit genutzt werden kann, sind entsprechende Weichenstellungen und Rahmenbedingungen aus der Politik gefordert.
Autor:
Karl Ochsner sen.
Geschäftsführer Ochsner Wärmepumpen GmbH