Thermische Speicher in Bestandsgebäuden · Speicher füllen bei hohem Dargebot, Verbrauch...
Transcript of Thermische Speicher in Bestandsgebäuden · Speicher füllen bei hohem Dargebot, Verbrauch...
Heidelberg, 19. Oktober 2017
Thermische Speicher in Bestandsgebäuden
Forschungsvorhaben ThermSpe4EE
Karin Maar
Wärmewende
Verbundforschungsprojekt ThermSpe4EE
Dezentrale Energiewelt
Thermische Speicherung im Gebäudebestand
Prinzip Wärmepumpe
Lastverschiebung
ThermSpe4EE-Praxistest
Ausblick
Thermische Speicher in Bestandsgebäuden
2
3
Wärmewende
• Klimaschutz - Energiepolitische Vorgaben Bundesregierung
• Überschüsse der Energieerzeugung aus EE
• Wärmebedarf:
40 % des Gesamtenergieverbrauchs Deutschland
20 % des CO2-Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes
• Anpassung von Bedarf an Erzeugung → Lastverschiebungen
Laststeuerung
Speichertechnologien
→ Strom und Wärme intelligent vernetzt
44
• Trends
Anwendungen: dezentral statt zentral
Erzeugung: regenerativ statt konventionell
Einspeisung: fluktuierend statt kontinuierlich
• Lösungen
Smart Grids
Smart Markets
Flexibilität
Neue Spielräume für Verbraucher
Transformation des Energiesystems
5
• ThermSpe4EE:
Thermische Speicher für Erneuerbare Energien
• „Förderinitiative „Zukunftsfähige Stromnetze“
• Interdisziplinärer Forschungsansatz
Stromgeführte Wärmepumpen
Gebäudemasse als Energiespeicher
Einsatz thermischer Speicher
Variable Stromtarife zur Lastverschiebung
Potentialuntersuchungen Metropolregion
• Dauer 11/2014 – 08/2017
Verbundprojekt zur thermischen Speicherung
Projektabschluss September 2017
66
ThermSpe4EE Interdisziplinärer Ansatz
• Zeitvariable Stromtarife
• Intelligente Wärmepumpentechnik
• Gebäude + Speichermedien
• Potenziale Metropolregion
Schema: Technische Universität Kaiserslautern
77
Verbundpartner im Forschungsprojekt ThermSpe4EE
Thermische Speicherung im Gebäudebestand
8
• Wärmepumpen-Anlagen bei Kunden im Gebäudebestand (Metropolregion)
Wärmebedarf im Gebäudebestand
Entwicklung Neubautätigkeit?
Zur Nutzung der CO2-Senkungspotentiale sind Wärmepumpen im
Gebäudebestand nötig
• Wärmepumpe + Pufferspeicher
Bewährte, effiziente Technologie
Günstige Speicherung
von Nutzenergie
Speicher vorhandenQuelle: www.mrn.de
9
• Ziel: Betrieb der Wärmepumpe bei hohen EE-Anteilen im Netz (stromgeführt)
• Kunden beeinflusst den Netzbetrieb:
Speicher füllen bei hohem Dargebot, Verbrauch reduziert bei niedrigem EE-Dargebot
• Anreiz für Kundenanlage: Preissignale
• Am Day-Ahead-Markt/Börse orientiert
• 4 fixe Tarifstufen, ohne feste Zeitfenster
• Stündliche Auflösung, 24 Stunden Vorlauf
Lastverschiebungssignale
Konzeption zeitvariable Tarife
10
• > 50% Preisbestandteile fix (Steuern / Abgabe / Netzentgelte)
• Chance Digitalisierung:
Günstige und sichere Kommunikation, nicht flächendeckend kurzfristig
verfügbar
• Bildet nicht unbedingt Knappheiten in
einem lokalen Verteilnetz ab
Neue Spielräume für Verbraucher
Randbedingungen zeitvariable Tarife
Quelle: BDEW 2017
11
• Kundenwunsch: Erneuerbare Energien spielen eine große Rolle
• Keine Verhaltensänderung erforderlich (intelligente Steuerung)
• Änderungen im System:
Bilanzierungsprozesse (SLP), Netznutzungsentgelte, Flexibilitäts-Prämien?
• Betriebskostenersparnis möglich, aber: Mehrkosten Investition
Nutzeffekte rechtfertigen Mehraufwand derzeit nicht
Perspektiven
Fazit zeitvariable Tarife
Konzeption thermische Speicher
12
• Einsatz weiterer Speicher: Phasenwechselmaterialen, Gebäudemasse
• Nutzbarkeit der Masse steigt mit sinkendem Wärmebedarf
• Kurzzeitspeicher für 1-12 h
• Größere Speicher → geringere Betriebskosten, höhere Investitionen
Wirtschaftliche Auslegung für ca. 6 h
Auswirkungen auf das Verteilnetz
13
• Keine Entlastung der Niederspannungsnetze
• Netzverstärkung ermöglicht sowohl weitere Integration von Wärmepumpen
als auch von Photovoltaik
Unterstützung der Integration von EE
Verschiebung der elektrischen Last möglich
Quelle: Technische Universität Kaiserslautern
Räumliches Marktpotential von Wärmepumpen in der MRN
14
• Eignungsprüfung per App nutzt Web-Service
• Anwendung z.B. zur Vertriebsunterstützung
(Vergleichbar etwa einer Verfügbarkeitsabfrage der
Telekomanbieter)
• Status: Demonstrator
Datenbank-Funktion für ausgewählte Gebäude
potentielle Standortfläche berechnet
gewünschte Attribute abfragt
Nutzung interaktiver digitaler Karten in einem
Webportal
Web APP, Quelle: geomer
Geoinformationssysteme zeigen Potenziale
15
• www.maps.thermspe4ee.de/
arcgis/home/
• Abschätzung des
Wärmepumpen-Potenzials im
Hinblick auf die
Ersetzung von Ölheizungen
Ca. 500.00 Gebäude
(EFH, MFH, RH)
geeignet
16
• Winter 2016/17: Pilotanlage in Hagenbach installiert
• Einfamilienhaus Baujahr 1991
• Installation von Heizung und Speicher
Wärmepumpe 9,8 Kilowatt, Warmwasserspeicher 1.800 Liter
• 13 Radiatoren ausgetauscht (Niedertemperaturheizkörper)
• Einbau der intelligenten Steuerung (Test-Modus)
• Messung von
Gebäude, Wärmeverteilung, Heizung, Speichern
Praxistauglichkeit und Behaglichkeit!
Verifikation der Simulationen
ThermSpe4EE-Praxistest
Heizungssteuerung über App
Quelle: ait
17
Fazit ThermSpe4EE
• Mögliche Modellansätze für Tarife analysieren
• Kommunikationssysteme weiter verfolgen
• Verschiebung elektrischer Lasten möglich
• Keine Entlastung der Niederspannungsnetze
• Energiespeicher
Nutzbarkeit der Gebäudespeichermasse steigt mit sinkendem Wärmebedarf
Weitere Speicher können integriert werden
• Potentiale MRN:
Räumliche Verteilung des Potentials analysiert
Interaktive digitale Karten erarbeitet
Ganzheitlichen Ansatz entwickelt
1818
Ausblick
• Praxistest
Abschließen
Ergebnisse bewerten
• Ausblick
Interdisziplinäres Vorgehen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie
Intelligente Anwendungen wie Energiemanagement, Energiespeicherung
Flexibilitätsoptionen im Smart Grid
Projekt Designetz – Wege zur Umsetzung der Energiewende
Viele weitere Innovationsprojekte
19
Vielen Dankfür Ihre Aufmerksamkeit.
PFALZWERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Kurfürstenstraße 29
67061 Ludwigshafen
www.pfalzwerke.de