Die Energiewende ist in vollem Gange: Im Jahr 2013 stammten bereits etwa 24 Prozent des deutschen Stroms aus regenerativen Quellen. Doch Windkraft und Photovoltaik weisen ein Defizit auf: Ihre Energiequellen stehen nicht immer bedarfsgerecht zur Verfügung. Um das wetterabhängig schwankende Angebot möglichst gut nutzen zu können, werden Speichermöglichkeiten und die Steuerbarkeit der Stromnachfrage zunehmend wichtiger. Das Institut für Wärme und Oeltechnik (IWO) hat ein praxisnahes Konzept entwickelt: Öl-Hybridheizungen können künftig als dezentrale Speicher zur Stabilisierung des Stromnetzes genutzt werden. Eine erste Referenzanlage ging jüngst ans Netz.
Durch einen Pufferspeicher kann Strom als Wärme für Wasser oder Heizung gespeichert und genutzt werden. Bild: IWO
Die Ziele der Bundesregierung sind ehrgeizig: Bis zum Jahr 2020 sollen 35 Prozent des einheimischen Stroms mit Erneuerbaren Energien erzeugt werden. Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden gar 80 Prozent angepeilt. Doch damit wachsen auch die Herausforderungen. Bereits heute werden an sehr windigen Tagen Stromüberschüsse produziert, die das Netz belasten und dafür sorgen, dass Anlagen abgeschaltet werden müssen. Grund hierfür sind insbesondere fehlende Speicherkapazitäten für Strom. Eine weitere Schwierigkeit beim Umsetzen der Energiewende: der unzureichende Ausbau der Netzinfrastruktur. „Diese Probleme können entschärft werden, wenn der Wärmemarkt zum Partner des Strommarktes wird“, erklärt Simon Jastrzab, Leiter des IWO-Projekts „Power-to-heat in Hybridheizungen“. „Der Wärmemarkt besitzt ein großes Potenzial zur Aufnahme von Strom-Überschüssen. Ölbasierte Hybridheizungen sind hierfür besonders gut geeignet.“
Strom- und Wärmemarkt wachsen zusammen
Das Argument: Anders als etwa Strom-Wärmepumpen benötigen Ölheizungen keine zusätzlichen Kraftwerkskapazitäten. Heizöl ist als „Backup-Energie“ stets verfügbar. Zudem entstehen keine zusätzlichen Kosten für eine Netzinfrastruktur, da der Energieträger leitungsungebunden ist. Die Grundidee: Strom-Angebotsspitzen, die auf dem Strommarkt wirtschaftlich oder technisch nicht sinnvoll genutzt werden können, werden mittels elektrischer Heizeinrichtungen in Wärme verwandelt. Die überschüssige Energie kann so in Trinkwarmwasserspeichern, in Pufferspeichern für Heizungswasser oder direkt in den Heizkreis eingebracht werden. Dass die Idee funktioniert, zeigt ein erstes Referenzobjekt von IWO in Berlin.
Referenzobjekt zeigt Praxistauglichkeit
Das am westlichen Stadtrand befindliche Einfamilienhaus verfügt über ein modulierendes Öl-Brennwert-Heizgerät mit 5 bis 15 Kilowatt Leistung, eine elektrische Heizeinrichtung mit 9 Kilowatt sowie einen Pufferspeicher mit 500 Litern Fassungsvermögen. Die elektrische Heizeinrichtung wurde wie ein Heizkessel mit dem Pufferspeicher verbunden und besitzt zudem eine eigene Umwälzpumpe. Die Ansteuerung erfolgt über eine separate Steuerbox, auf die die Leitwarte eines Stromhändlers jederzeit über das Mobilfunknetz zugreifen kann. Auf diese Weise kann die Heizeinrichtung Strom aus dem Netz nutzen, wenn dort gerade zu viel davon vorhanden ist.
„Mit diesem Referenzobjekt können wir nun wertvolle Erfahrungen sammeln und die Praxistauglichkeit unseres Power-to-heat-Konzepts demonstrieren“, erklärt Jastrzab. Weitere Testobjekte sollen in naher Zukunft folgen und die Vorteile des Ansatzes verdeutlichen. „Durch die Nutzung von Überschussstrom in Hybridheizungen wird nicht nur eine wertvolle Systemdienstleistung für den Strommarkt möglich. Auch der teure Netzausbau könnte reduziert werden, da der Überschussstrom gleich regional abgenommen werden kann. Eine zusätzliche gesicherte Leistung durch konventionelle Kraftwerke ist dabei nicht erforderlich. Und zudem könnten Hauseigentümer, die künftig Power-to-heat nutzen, ihren fossilen Brennstoff-Verbrauch reduzieren“, fasst der IWO-Experte zusammen.
Bis die Zukunft des Heizens beginnen kann, sind aber noch einige Hürden zu nehmen. Hierzu zählt vor allem die Bereitstellung einer preisgünstigen Kommunikationstechnik. Zudem sollte die Nutzung von Überschussstrom aufgrund der beschriebenen Vorteile weitgehend von Umlagen und Entgelten befreit werden. „Wenn die notwendige Kommunikationstechnik zukünftig bereits in die Elektronik von Heizgeräten integriert oder als Großserienprodukt auf dem Markt verfügbar wäre, dann wären die Investitionskosten für die Endverbraucher sehr gering“, erklärt Jastrzab. Die Vorteile einer Hybridheizung auf Öl-Basis würden für die Zukunft dann noch weitere Perspektiven eröffnen, zum Beispiel die Einbindung von Überschussstrom aus einer hauseigenen Photovoltaikanlage.