im WEMAG-Netzgebiet (WNG)
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Wärmepumpen als Baustein einer System- und netzdienlichen Wärmewende im WEMAG-Netzgebiet (WNG) Im Auftrag der WEMAG Netz GmbH Beitrag zur LEE-Fachtagung „Systemdienliche Wärmewende“ am 22. Januar 2020 in Rostock
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Wärmepumpen als Baustein einer
System- und netzdienlichen Wärmewende
im WEMAG-Netzgebiet (WNG)
Im Auftrag der WEMAG Netz GmbH
Beitrag zur LEE-Fachtagung „Systemdienliche Wärmewende“ am 22. Januar 2020 in Rostock
System- und netzdienliche Wärmewende mit Wärmepumpenwww.gruettner-eus.de
2/11Systemdienliche Wärmewende22. Januar 2020
Verkehrs- Strom- Wärme-sektor sektor sektor
Energiewende-fortschritt
zeitweise Leistungsungleichgewichte zwischenErzeugung und Verbrauch im Stromsektor
100 %
Energietransfer (Strom)
Leistungstransfer (positiv/negativ)
- power to heat-Anlagen (§ 13 6a EnWG)
- Nachtspeicherheizungen
- Wärmepumpen
- Kühl-/Kälteanlagen
- …
(Steuerbare Verbraucherin NS - § 14aEnWG)
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3/11WindNODE-Beiträge der WEMAG Netz GmbH22. Januar 2020
AP 1.2: IKT-Vernetzungsplattform
AP 3.2: SMART Capital Region 2.0 Optimierte Prognose- und Laststeuerverfahren im
Smart Grid
AP 3.3b: Komponenten für den optimierten
Netzbetrieb:Dynamische Blindleistung; 110-kV-Ebene
AP 6.3a: PtH-Anwendungen für dezentrale
Kleinanlagen Windspeicher statt Nachtspeicher
WindNODE-Projekte WNG:
Netzdienliche Laststeuerung und Nutzung erweiterter
Potenziale für Systemdienstleistungen in zukünftigen
Verteilnetzen:
Einbindung flexibler PtH-Anlagenin Netzbetrieb: Nachtspeicher-heizungen und Wärmepumpen
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4/11Rahmenbedingungen (Beispiele)22. Januar 2020
Allgemeine Rahmenbedingungen:• Demographie, Wirtschaft, Klimawandel
Technische:• Verbesserung Gebäude-Energieeffizienz,• Smart Meter-Rollout + WP-Steuerungstechnik, • Technische Entwicklung, z. B. bei (Groß-)WP
Rechtliche:• Energiewirtschaftsgesetz,• Meßstellenbetriebsgesetz,• EEG/EE-WärmeG, EnEV
Finanzielle:• WP-Preise und Installationskosten - Marktanteile,• BAFA-Förderung,• WP-Betriebskosten (Gas-, Strompreise, WP-Tarife, Vergütung netzdienl. Betrieb)
Weitere:• Ersatz alter WP durch neue am Lebensdauerende,• Austausch alter Öl-/Gas-Heizungen im Bestand durch WP
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5/11Jährliche Neuinstallation von Wärmepumpen in M-V22. Januar 2020
Fehlbestand: 2.500 WP (10 %der fertiggestellten Gebäude)
Verschlechterung vonRahmenbedingungen?
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6/11Bestand an elektrisch angetriebenen Wärmepumpen 201622. Januar 2020
Bestand elt. WP: ca. 2.000 Stück
Stromverbrauch: ca. 14 GWh
Installierte elt. WP-Leistung : ca. 12 MW
(ohne eingebettete Stadtwerke-Netzgebiete)
(bisherige Entwicklunggeglättet)
Bestandsentwicklung (mit Städten)Regionale Verteilung
Prognose entlang EW/HH- und Gebäudezahlensowie deren Beheizungsstruktur
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7/11Installierte Wärmepumpenleistung 2020 & 203522. Januar 2020
2020 2035
voraussichtlich installierte elektrische WP-Leistung15 MW 25 MW
In Problemregionenerzielbare Effekte ?
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8/11Vom Bestand zur steuerbaren elektrischen Leistung22. Januar 2020
hoch ausgelasteterNetzabschnitt (MS)
Zuordenbaresteuerbare WP (NS)
kurzfristig – Prognose …• Außentemperatur (Heizleistung),• Gleichzeitigkeit,• Wärmespeicher-Füllstände,• …
Zuordnung von steuerbarenWärmepumpen (WP) zu Engpassregionen:
längerfristig - Entwicklung …• Gebäudebestand,• Anteil der mit Wärmepumpen beheizten Gebäude,• Anteil der elektrisch angetriebenen Wärmepumpen,• Anteil der extern ansteuerbaren Wärmepumpen/
der mit intelligenten Messeinrichtungen ausgestatteten Gebäude,• … In Problemregionen
erzielbare Effekte ?
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9/11Steuerbares Wärmepumpen-Potential in den Engpassregionen22. Januar 2020
2020 2035
1 2 3
EPR 1 - WP-Leistung (ohne Schwerin) 1,12 1,78
+ Schwerin 2,6 3,98
zusammen 3,72 5,76
EPR 2 - WP-Leistung (ohne Güstrow) 0,59 0,93
+ Güstrow 0,68 1,13
zusammen 1,27 2,06
EPR 3 - WP-Leistung (ohne Parchim) 0,08 0,12
+ Parchim 0,04 0,08
zusammen 0,12 0,2
EPR 4 - WP-Leistung (ohne Wittenberge) 0,49 0,77
+ Wittenberge 0,53 1,06
zusammen 1,02 1,83
Installierte elektrische WP-Leistung in MWEngpassregion
Prognose: Verdopplung bis 2035 in allen EPR
vorherige Karten zeigen auch die aktuellen Engpassregionen im WEMAG-Netzgebiet:
zur Netzentlastung ggf.verfügbare steuerbareelektrische WP-Leistung:
ohne Heizstäbe
In Problemregionenerzielbare Effekte ?
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10/11Großwärmepumpen – Potenzielle Anwendungsfelder (Beispiele)22. Januar 2020
in der Industrie: Elektrifizierung bzw. Hybridisierung …
• bislang brennstoffbasierter Prozesse(Umstellung auf bivalente Erzeugung ist in vielen Bereichen technisch möglich)
Wärmepumpen können bis zu einem Temperaturniveau von etwa 140 °C (Hochtemperaturwärmepumpen) zum Einsatz kommen
• der Erzeugung industrielle Raumwärme-, Kälte- und Warmwasserbereitung sowie NT-Prozesswärme (Heißwasser),
GWP ggf. für Unternehmen interessant, die mit ihrem bisherigen + zusätzlichen GWP-Stromverbrauch in den Geltungsbereich der BESAR aufsteigen(aktuell gibt es im WEMAG-Netzgebiet 25 BESAR-Unternehmen)
in Handel und Gewerbe:
• bestimmte Unternehmen, z. B. EKZ, Kühlhäuser, …
in Kommunen:
• größere öffentliche Einrichtungen:Schwimmhallen, Eishallen etc.
Aber: Bislang existieren keine Großwärmepumpen im WEMAG-Netzgebiet.
GWP Titan Z bis 2,5 MWth
Quelle: https://www.smartheat.de/service/presse.html
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11/11Fazit22. Januar 2020
1. Wärmepumpen (WP) koppeln die Sektoren Strom & Wärme, können bei netzdienlicher Betriebsweise die Verteilnetze entlasten und die EE-Integration unterstützen.
2. Technische Voraussetzungen sind der Smart Meter-Rollout und der Einbau/ Nachrüstung geeigneter WP-Steuerungen.
3. Studien und Prognosen zur Energiewende in Deutschland fordern/prodnostizieren deutlich wachsenden WP-Bestand.
4. Bei der Einschätzung der WP-Flexibilisierbarkeit/der steuerbaren Leistung ist das Gesamtsystem Gebäude-Wärmepumpe-Pufferspeicher zu betrachten.
5. Auch im WEMAG-Netzgebiet wächst die elektrische WP-Leistung voraussichtlich deutlich, allerdings ist und bleibt das steuerbare Potenzial überwiegend sehr kleinteilig.
6. Besonders die Installation von GWP und HT-WP zur Erzeugung von Fern-/Prozesswärme würde das Potenzial erweitern.
7. Damit Eigentümer/Betreiber dem VNB ihre WP für eine externe Steuerung „überlassen“, bedarf es zusätzlicher Anreize.
8. Der gegenwärtige energiewirtschaftliche/-rechtliche Rahmen bietet diese Anreize nicht.
9. WP und andere Flexibilitätsoptionen zusammen können die steigende Netzbelastung im WEMAG-Netzgebiet dämpfen.
10. Flexibilisierung von WP stärkt die Kundenbindung und schafft ggf. zusätzliche Vorteile für die Eigentümer.
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Dr.-Ing. Grüttner E·U·S UG (haftungsbeschränkt)
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