Zusammenfassung der HWWI-Studie Power-to-Heat in Hybridheizungen

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1 Perspektiven und Handlungsempfehlungen zur Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom in Hybridheizungen Zusammenfassung der HWWI-Studie Power-to-Heat in Hybridheizungen

2 IWO PERSPEKTIVEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR NUTZUNG VON ANSONSTEN ABGEREGELTEM STROM IN HYBRIDHEIZUNGEN Quellenverzeichnis /1/ Koalitionsvertrag vom , Seite 52 /2/ Studie im Auftrag von Agora Energiewende (2014): Power-to-Heat zur Inte gration von ansonsten abgeregeltem Strom aus Erneuerbaren Energien /3/ BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V. /4/ Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vom , 1 Absatz 2 /5/ Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM (2013): Flexibilitätsreserven aus dem Wärmemarkt, Studie im Auftrag des BEE und des AGFW /6/ DIN V , Energetische Bewertung von Gebäuden, Tabelle A1

3 Perspektiven und Handlungsempfehlungen zur Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom in Hybridheizungen 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. /1/ Die Nutzung von Strom als Wärme wird als Power-to-Heat (PtH) bezeichnet. Im hier verwandten Sinne ist wesentlich, dass es sich dabei um ansonsten abgeregelten Strom handelt, der in einem bivalenten oder hybriden System einer Heizungsanlage eingesetzt wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass neben der PtH-Anlage weitere Aggregate vorhanden sind, welche auf einen unabhängigen speicherbaren Energieträger wie beispielsweise Heizöl oder Erdgas zurückgreifen können. Dies bietet gegenüber rein strombasierten Systemen (z. B. Nachtspeicherheizungen oder monovalente Strom-Wärmepumpen) den Vorteil, dass keine zusätzlichen Kraftwerkskapazitäten vorgehalten werden müssen. Damit ist gewährleistet, dass die Anlagen die Wärmenachfrage immer flexibel und unabhängig von der Situation am Strommarkt decken können. /2/ Gute Gründe für die Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom in Hybridheizungen 1. Einsparung fossiler Brennstoffe im Wärmemarkt Wird ansonsten abgeregelter Strom aus Wind- oder Solarstromerzeugungsanlagen zur Wärmeerzeugung in Hybridheizungen genutzt, muss diese Wärme nicht mehr vom Öl-/Gas-Kessel erzeugt werden. 2. Steigerung von Menge und Anteil erneuerbarer Energie bei Strom- und Wärmeerzeugung Die Nutzung ansonsten abgeregelten Stroms aus Wind- oder Solarstromerzeugungsanlagen zur Wärmeerzeugung in Hybridheizungen erhöht die erneuerbar erzeugte Strommenge und gleichzeitig den Anteil erneuerbarer Energien in der Wärmeerzeugung. Die Nutzung der PtH-Technologie führt zur Substitution von fossilen Brennstoffen im Wärmemarkt und erhöht dadurch den EE-Anteil im Wärmesektor. Sie leistet somit einen Beitrag zur Erreichung des EE-Wärmeziels von 14 % bis 2020 (EEWärmeG). 3. Vermeidung zusätzlicher Reservekraftwerke in der Stromerzeugung Die Nutzung von Power-to-Heat in Hybridsystemen mit mindestens einem weiteren Energieträger neben Strom benötigt keine zusätzlichen Reservekraftwerke. Ausschließlich mit Strom betriebene Heizsysteme können dagegen nicht über einen unbegrenzten Zeitraum hinweg auf Strom verzichten. Sie machen somit teure und häufig mit fossilen Energien betriebene Reservekraftwerke erforderlich. 4. Bezahlbarkeit Insbesondere im Zuge der Erneuerung einer Heizungsanlage können die technisch recht unkomplizierten Elektroheizer mit geringen Investitionskosten als eine mögliche Erweiterungsoption ins Heizsystem integriert werden. 5. Abregelung erneuerbarer Stromerzeugung verhindern Der erneuerbare Strom wird heute und künftig überwiegend durch Windkraft und Photovoltaik (PV) erzeugt. Die Verfügbarkeit dieser fluktuierenden Stromerzeugung passt jedoch nicht immer zum Strombedarf. Mit steigender installierter Leistung von Wind- und PV-Anlagen steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die jeweilige Stromnachfrage kleiner ist als das erneuerbare Stromerzeugungspotenzial. Erneuerbare Stromerzeugungsanlagen müssen

4 IWO PERSPEKTIVEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR NUTZUNG VON ANSONSTEN ABGEREGELTEM STROM IN HYBRIDHEIZUNGEN dann zeitweise gedrosselt oder ganz abgeregelt werden, während gleichzeitig fossile Energien zur Wärmeversorgung ein gesetzt werden. Regional tritt dieses Problem in Folge unzureichenden Netzausbaus bereits heute schon auf: Vor allem in Norddeutschland kommt es vermehrt zur Abregelung von erneuerbaren Windenergieanlagen durch das sogenannte Einspeisemanagement (EinsMan). Gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhalten Anlagenbetreiber auch für diese nicht produzierten Strommengen eine anteilige Vergütung letztlich bezahlt von den Stromendverbrauchern. Eine volkswirtschaftlich nicht sinnvolle Entwicklung. 6. Verringerung der Endkunden-Strompreise Die Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom sorgt durch die auf diesen Strom zu zahlenden Abgaben und Entgelte für zusätzliche Einnahmen, ohne zusätzliche Kosten zu verursachen. Somit verringert sich der Beitrag, den ein normaler Stromendkunde an den Gesamtkosten zu tragen hat. 7. Flexible und kostengünstige Bereitstellung negativer Regelleistung Power-to-Heat-fähige Öl- und Gasheizungen können negative Regel leistung mit höchster Flexibilität bereitstellen. Sie helfen so, Prognose differenzen zwischen Stromangebot und -nachfrage zu glätten. Sie können einen Beitrag zur Nachfragesteuerung (Demand-Side-Management) leisten, ohne dass damit Verhaltens- oder Komforteinschränkungen für die Nutzer verbunden sind. Die Integration von PtH-fähigen Hybridheizungen in den Regelenergiemarkt verstärkt dort den Wettbewerb und kann so dazu bei tragen, die Kosten für die elementare und immer wichtiger werdende Stabilisierungsfunktion der Regelenergie für das Stromnetz zu senken. 8. Wirtschaftlich sinnvolle Nutzung von selbsterzeugtem Solarstrom ermöglichen Sobald die Einspeisevergütung für selbsterzeugten Solarstrom geringer ausfällt, als die mit diesem Strom und einem Elektroheizer einsparbaren Öloder Gaskosten, wird in PtH-fähigen Öl- und Gasheizungen der ansonsten nicht im Gebäude genutzte Solarstrom zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Damit wird wiederum der Einsatz fossiler Energie zur Wärmeerzeugung reduziert. Wie funktioniert Power-to- Heat in Hybridheizungen? Strom-Angebotsspitzen, die wirtschaftlich oder technisch nicht sinnvoll als elektrische Energie nutz- oder speicherbar sind, können durch einfache elektrische Heizeinrichtungen in Wärme gewandelt und in typischen Trinkwarmwasser- und/oder in Pufferspeichern eingebracht werden und so speicher- bzw. nutzbar gemacht werden. Vor allem im Zuge der Erneuerung einer Heizungsanlage ist dies mit geringen Investitionskosten möglich. Power-to-Heat bringt nur dann Vorteile, wenn es in einem Hybridsystem mit mindestens einem weiteren Energieträger neben Strom eingesetzt wird. Denn: Ausschließlich mit Strom betriebene Heizsysteme (z. B. Nachtspeicherheizungen oder Strom-Wärmepumpen mit bzw. ohne Elektroheizstab) können nicht über einen unbegrenzten Zeitraum hinweg auf Strom verzichten. Sie machen somit teure und häufig mit fossilen Energien betriebene Backupkraftwerke erforderlich. 036_Heizstab_im_Pufferspeicher_ Grafik: IWO Hybridheizung zur Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom

5 IWO PERSPEKTIVEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR NUTZUNG VON ANSONSTEN ABGEREGELTEM STROM IN HYBRIDHEIZUNGEN Energiewende sorgt für Stromüberschüsse Von Januar bis September 2014 stammte Strom in Deutschland zu ca. 28 % aus regenerativen Quellen. /3/ Die Ausbauziele der Bundesregierung sehen vor, dass dieser Anteil im Jahr 2025 auf 40 bis 45 % und im Jahr 2050 auf 80 % weiter steigt. /4/ Daher wird es künftig vermehrt Zeiten geben, in denen Stromüberschüsse im Netz vorhanden sind. Studien zufolge werden im Jahr 2030 an Stunden des Jahres eine Überschussmenge von insgesamt 45,6 TWh vorhanden sein. /5/ Dieses entspricht einem Energieinhalt von rund Tankwagen mit Heizöl, die aneinander gereiht eine Länge von km hätten. Stromerzeugung erneuerbare Energien, TWh/a Wasser Wind Photovoltaik Daten bis 2010 aus AGEE-Stat 2011, Stand Juli Handlungsempfehlungen an die Politik zur Hebung der oben beschriebenen Potenziale 2016 Quelle: Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global; Schlussbericht von DLR, Fraunhofer IWES und IfnE für BMU, März 2012 Entwicklung der Stromerzeugung aus EE Geothermie Biomasse, biog. Abfälle Europäischer Verbund Power-to-Heat ist für die Betreiber von Hybridheizungen dann wirtschaftlich attraktiv, wenn die Wärmeversorgung mit PtH-fähigen Hybridheizungen unter Berücksichtigung der Investitionskosten günstiger ausfällt, als die Wärme erzeugung durch konventionelle Heizsysteme. Voraussetzung dafür ist, dass der PtH-Strom im Vergleich zum konventionellen Energieträger ausreichende Preisvorteile aufweist. Dafür bedarf es jedoch Anpassungen in den Rahmen bedingungen Schaffung der Rahmenbedingungen zur Einführung gleitender, angebotsabhängiger Stromtarife für Endverbraucher (dynamische Stromtarife für private Stromkunden) Gemäß Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) 40 Abs. 3 müssen Energieversorger insbesondere lastvariable oder tageszeitabhängige Tarife anbieten. Insbesondere bei privaten Haushalten beschränkt sich das Tarifangebot heute jedoch fast ausnahmslos auf Hoch- und Niedertarifregelungen (HT/NT), die die anzustrebende Echtzeitkopplung des Strompreises an die aktuelle Marktsituation nicht leisten können. Intelligente Messtechnik (Smart Meter) bietet zukünftig die Voraussetzung zum Angebot ausreichend dynamischer Stromtarife auch für private Haushalte: Angebotsvariable Strompreise für Endverbraucher sind notwendig, damit die PtH-Technologie für Endverbraucher sinnvoll dann aktiviert werden kann, wenn eine Wärmeerzeugung durch Strom wirtschaftlicher ist, als durch den Brennstoffeinsatz im Heizkessel. Angebotsvariable Strompreise ermöglichen eine Nachfragesteuerung (Demand-Side-Management): In Zeiten günstiger Strompreise kann durch gezieltes, manuelles oder automatisches Aktivieren von Stromverbrauchern im Haushalt (PtH-Heiztechnik, weiße Ware) die Nachfrage gesteigert werden. Die maximalen Netzkapazitäten sind dabei zu berücksichtigen. In Zeiten hoher Preise sinkt die Nachfrage. Damit wird ein Beitrag zur

6 IWO PERSPEKTIVEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR NUTZUNG VON ANSONSTEN ABGEREGELTEM STROM IN HYBRIDHEIZUNGEN Reduktion der Bereithaltung gesicherter Kraftwerksleistung geleistet und die Notwendigkeit des Ausbaus der Stromnetze reduziert. Angebotsvariable Strompreise steigern zudem die Integration Erneuerbarer Energien: Ein zeitweise hohes Angebot von Strom aus Windkraft und Photovoltaik kann zu sinkenden Strompreisen führen. Ein in Folge dessen sinkender Endverbraucherpreis steigert die Nachfrage und verhindert so eine ansonsten ggf. notwendige Abregelung der Erzeugung dieser Stromquellen. Der Einsatz von PtH als zusätzlicher Verbraucher würde in Phasen negativer Strompreise den Preis an der Börse stützen und damit die EEG-Umlage entlasten (ökonomischer, volkswirtschaftlicher Nutzen). /2/ 2. Einführung einer Kostenkomponente für die Vorhaltung gesicherter Leistung für ausschließlich strombasierte Heizsysteme Die Rahmenbedingungen müssen so angepasst werden, dass Stromverbrauchern, die aufgrund ihrer ausschließlich strombasierten Heiz systeme gesicherte Leistung aus dem Stromnetz benötigen, auch die zugehörigen Kosten tragen. Dies könnte durch die Einführung einer leistungsabhängigen, monatlichen Grundgebühr für die Bereithaltung dieser gesicherten Leistung erfolgen. Durch den weiteren Ausbau der fluktuierenden Erneuerbaren Energien auf der Erzeugerseite und den gleichzeitigen Zubau von ausschließlich strombasierten Heizsystemen auf der Verbraucherseite wird die Vorhaltung zusätzlicher, garantiert verfügbarer (und somit häufig fossiler) Kraftwerkskapazitäten zur Deckung des Strombedarfs in wind- und sonnenschwachen Zeiten immer notwendiger. Denn nur durch die ständige Vorhaltung ausreichender Reservekraftwerkskapazitäten kann die Wärmeversorgung ausschließlich strombasierter Heizsysteme sichergestellt werden. Die aktuellen Diskussionen über Stilllegung von Kraftwerken bzw. die Finanzierung ausreichender Reservekraftwerkskapazitäten z. B. über Kapazitätsmärkte zeigt, wie relevant dieses Thema bereits heute ist. Solange die Mehrkosten von der Allgemeinheit getragen werden, fehlen Anreize, die eine Verschärfung der Situation durch den weiteren Zubau ausschließlich strombasierter Heizsysteme begrenzen würden. 3. Reduzierung der Abgaben und Entgelte für ansonsten abgeregelten Strom, der von extern steuerbaren Stromverbrauchern genutzt wird Heute ist der Strom für extern steuerbare Stromverbraucher in Hybridheizungen durch die auf diesen Strom zu zahlenden Abgaben und Entgelte für private Stromverbraucher so teuer, dass sich dessen Nutzung nicht rentiert und PtH in Hybridheizungen deshalb auch nicht in Wohngebäuden angewendet wird. Eine Nutzung kann nur erfolgen, wenn die Entgelte und Abgaben auf diesen Strom reduziert werden. Warum welche Rahmenbedingungen wie geändert werden sollten, wird im Folgenden konkretisiert. Allgemein gilt: Die Reduzierung von Abgaben und Entgelten sollte nur für solche Stromverbraucher gelten, die auch dauerhaft abgeschaltet werden können, weil bei ihnen ein zweiter speicherbarer und stromunabhängier Energieträger zur Verfügung steht. Dies vermeidet die Notwendigkeit zur Vorhaltung teurer und in der Regel fossiler Reservekraftwerke.

7 IWO PERSPEKTIVEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR NUTZUNG VON ANSONSTEN ABGEREGELTEM STROM IN HYBRIDHEIZUNGEN Obgleich die Senkung von Abgaben und Entgelten für ansonsten abgeregelten Strom als Subvention aufgefasst werden kann, erscheint dies im vorliegenden Falle zulässig, da hierdurch alle Verbraucher ent- statt belastet werden würden. Ein zusätzlicher Stromverbrauch (PtH), der bisher keinen Beitrag zu den Abgaben und Entgelten geleistet hat, trägt nun einen Teil der Abgabenlast. /2/ Wenn erneuerbarer Strom auf der einen Seite unabhängig davon, ob er erzeugt wird oder nicht, vergütet wird, macht es ökologisch wie ökonomisch wenig Sinn, den grün erzeugten Strom durch Abgaben und Entgelte so zu belasten, dass die Nutzung für den Verbraucher zu teuer wird Reduzierung der Netznutzungsentgelte für ansonsten abgeregelten Strom, der von extern steuerbaren Stromverbrauchern genutzt wird Die Nutzung von Strom aus ansonsten abgeregelten EE-Erzeugungs - an lagen in den hier angedachten extern steuerbaren Stromverbrauchern ist ohne zusätzliche Netzkosten möglich. Die externe Steuerung erfolgt gerade so, dass der Betrieb mit den ohnehin vorhandenen Netzen möglich ist. Durch die Nutzung des ansonsten abgeregelten EE-Stroms entstehen damit zusätzliche Netzentgelteinnahmen. Gemäß 14a und 14b EnWG besteht die Möglichkeit, die Netznutzungsentgelte für die Verbraucher zu reduzieren, die mit geeigneten Maßnahmen einen verbesserten Netzbetrieb ermöglichen. Gemäß 19 Abs. 2 Seite 1 StromNEV kann netzdienliches Nutzungsverhalten mit einer Verringerung des zu zahlenden Netzentgeltes privilegiert werden. Extern steuerbare Stromverbraucher dienen dem Stromnetz aufgrund ihrer hohen Flexibilität und Verfügbarkeit zur kurzfristigen Bereitstellung negativer Regelleistung. Sie leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Netz engpassmanagement (Redispatch) Reduzierung der EEG-Umlage für ansonsten abgeregelten Strom, der von extern steuerbaren Stromverbrauchern genutzt wird PtH ermöglicht eine bessere Markt- und Systemintegration von Erneuerbaren Energien. Da Windkraft- und Photovoltaikanlagen je nach Wetterlage unterschiedliche Strommengen liefern, kann dies in Spitzenzeiten dazu führen, dass diese Erzeuger erneuerbaren Stromes abgeschaltet werden müssen, während in den Haushalten gleichzeitig fossile Energie zum Heizen benötigt wird. Durch die Reduzierung der EEG-Umlage für PtH-Strom kann die Abregelung von EE-Anlagen vermieden und damit werden letztlich alle EEG-Umlage zahlenden Verbraucher entlastet. Denn: Derzeit werden durch abgeregelten Strom Kosten (Vergütung des Betreibers im Rahmen des Einspeisemanagements), aber keine Werte (Strom) erzeugt. Dies erhöht die EEG- Umlage. Könnte dieser Strom zukünftig PtH-Betreibern günstiger als Öl/ Gas angeboten werden, könnte dieser produziert und verkauft werden. Durch die vermiedene Abregelung entfallen die Kosten des Einspeisemanagements.

8 IWO PERSPEKTIVEN UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN ZUR NUTZUNG VON ANSONSTEN ABGEREGELTEM STROM IN HYBRIDHEIZUNGEN 3.3. Senkung der Stromsteuer für ansonsten abgeregelten Strom, der von extern steuerbaren Stromverbrauchern genutzt wird Durch die bessere Auslastung der EE-Anlagen kann mehr Strom produziert und verkauft werden. Wird dieser Strom zum Heizen im Wärmemarkt genutzt, werden dort fossile Brennstoffe eingespart. Dadurch reduziert sich dort das Mineralölsteueraufkommen, es entstehen aber gleichzeitig zusätzliche Stromsteuer-Einnahmen. Um hier eine Aufkommensneutralität zu erzielen, sollte für ansonsten abgeregelten Strom die Stromsteuer auf den derzeitigen Mineralölsteuersatz reduziert werden Reduzierung der Konzessionsabgabe für ansonsten abgeregelten Strom, der von extern steuerbaren Stromverbrauchern genutzt wird Die von Energieversorgern an Kommunen und Gemeinden gezahlten Konzessionsabgaben für Strom basieren auf den durchgeleiteten Strommengen. Für aufgrund von negativen Börsenpreisen bislang abgeregelten Strom entstehen somit keine Einnahmen. Wird die Nutzung von PtH-Strom durch Reduktion der Konzessionsabgabe für Endverbraucher attraktiv, können Stromnetze intensiver ausgelastet werden und so zusätzliche Konzessionseinnahmen erschlossen werden. 4. Intelligente Netznutzung vergüten Stromnetzbetreiber sollten künftig nicht nur Kosten für den Netzausbau geltend machen können, sie sollten ebenso Kosten für die Realisierung und den Betrieb intelligenter Lösungen zur Optimierung der Netzauslastung anrechnen können. Nur so kann die für den sicheren Netzbetrieb im jeweiligen Fall kostengünstigste bzw. am leichtesten realisierbare Lösung gewählt werden. Die Investitionen müssen sich zeitnah refinanzieren lassen. Dieses fordert auch der Evaluierungsbericht zur Anreizregulierungsverordnung der im Januar 2015 dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) von der Bundesnetzagentur übergeben wurde. Investitionen von Netzbetreibern, die die wirtschaftliche Attraktivität von PtH in Hybridheizungen für deren Nutzer steigern, sind Maßnahmen die die Netzauslastung optimieren und damit die Notwendigkeit zum Netzausbau reduzieren. So könnte z. B. Hard- und Software, die die Nutzung von Power-to-Heat in Hybridheizungen ermöglicht, in Abhängigkeit von ihrer tatsächlichen Nutzung eine Förderung durch den Verteilnetzbetreiber erfahren, wenn dieser die Kosten hierfür im Rahmen der Anreizregulierungsverordnung als Kosten des Netzes geltend machen könnte. 5. Einführung eines Primärenergiefaktors von Null für ansonsten abgeregelten erneuerbaren Strom Zukünftig sollte eine Nutzung von ansonsten abgeregeltem erneuerbaren Strom in Hybridheizungen bei der Bewertung von Gebäuden im Rahmen der Energieeinsparverordung (EnEV) durch einen Primärenergiefaktor von Null angerechnet werden. Voraussetzung dafür ist, dass das Heizsystem durch eine externe Ansteuerung jederzeit und beliebig lange vom strombasierten Heizgerät auf ein alternatives, stromunabhängiges Heizgerät wie z. B. einen Brennwertkessel umgeschaltet werden kann. Ein Primärenergiefaktor von fp = 0 für die Verwendung von ansonsten abgeregeltem erneuerbaren Strom in PtH-fähigen Hybridheizungen kann aufgrund der Analogie zur Bewertung der Nutzung von Solarenergie begründet werden. /6/

9 Studie für das Institut für Wärme und Oeltechnik e.v. (IWO) Power-to-Heat in Hybridheizungen: Die ökonomischen Potentiale der Vernetzung von Strom- und Wärmemarkt Michael Bräuninger, Lars Ehrlich, Jonas Klamka, André Wolf Executive Summary Der steigende Anteil regenerativer und fluktuierender Energieträger wie Wind und Sonne stellt neue Anforderungen an das System der Stromversorgung in Deutschland. Die aus der wachsenden Volatilität entstehenden Herausforderungen werden zukünftig nicht allein über Maßnahmen im Bereich des Stromangebots bewältigt werden können. Ergänzend wird ein aktives Management der Nachfrageseite für den Stromnetzbetrieb an Bedeutung gewinnen. In einem unvorhergesehenen Anstieg der Einspeisung von Strom aus Erneuerbaren Energien, beispielsweise in unerwarteten Starkwindphasen, liegt eine potentielle Gefahr für die Netzstabilität. Eine massenhafte Abregelung von regenerativ erzeugtem Strom in solchen Überschusssituationen ist jedoch nicht nur allgemein volkswirtschaftlich ineffizient, sondern verursacht auch Kosten, die über staatliche Strompreisbestandteile auf die Endverbraucher umgelegt werden. Um diesem Problem zu begegnen, hat die Bundesregierung in ihrem Koalitionsvertrag die Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom aus Erneuerbaren Energien im Wärmebereich als eine zukünftige Option des Lastmanagements explizit hervorgehoben. Ein naheliegender, aber bisher noch zu wenig berücksichtigter, Beitrag kann hier von dezentralen Power-to-Heat (PtH)-Systemen auf Verbraucherebene ausgehen. Insbesondere die Koppelung traditioneller, stromunabhängiger Öl- oder Gasbrennwerttechnik mit einem Elektroheizer kann energiepolitisch gleich in mehrfacher Hinsicht zielführend sein. Öl- und Hamburg Institute of International Economics (HWWI) Heimhuder Straße Hamburg Studie Power-to-Heat in Hybridheizungen, Executive Summary, Seite 1 von 3

10 Gasheizungen stellen nach wie vor die mit Abstand häufigsten Heizsysteme im Haushaltssegment dar. Das damit verknüpfte Flexibilitätspotential im Bereich der Stromnachfrage ist immens: Schalten zu Zeiten, in denen aus Netzstabilitätsgründen sonst eine Abregelung von Wind- oder Solarstrom nötig wäre, PtH-fähige Öl- und Gashybridheizungen ferngesteuert auf strombasierte Wärmeerzeugung um, würde dies regenerativ erzeugten Strom erschließen und damit gleichzeitig eine Einsparung von Öl- und Gas im Wärmemarkt bewirken. Durch die bei Hybridsystemen problemlos mögliche Beschränkung des Stromeinsatzes auf diese Überschusssituationen werden zusätzliche dauerhafte Kapazitätsanforderungen im Bereich der Stromerzeugung vermieden. Zudem wird so der Einsatz fossiler Energieträger in der Wärmeerzeugung verringert und damit auch ein Beitrag zum politischen Ziel der Reduktion von Treibhausgas- und anderer Schadstoffemissionen geleistet. Voraussetzung für die Nutzbarmachung dieser Potentiale sind jedoch zielgerichtete finanzielle Anreize auf der Verbraucherseite. Die Endverbraucherpreise für Strom müssen zum einen möglichst zeitnah auf drohende Abregelungen von Strom aus Erneuerbaren Energien reagieren, was zeitlich deutlich flexiblere Stromtarife als bisher nötig macht. Zum anderen müssen die Heizkostenersparnisse, die PtH-Haushalte in diesen Situationen über niedrige Strompreise realisieren können, groß genug ausfallen, um die nötigen Ausrüstungsinvestitionen innerhalb eines überschaubaren Zeitraums zu amortisieren. Vor diesem Hintergrund war es das Ziel dieser Studie, die zukünftige Relevanz von PtHfähigen Hybridheizungen sowohl aus individueller als auch aus energiepolitischer Perspektive zu untersuchen. Dazu wurde ein mehrstufiges Simulationsmodell zur Bestimmung der optimalen Wärmeerzeugung auf Haushaltsebene entwickelt und für die Prognosejahre 2020 und 2032 implementiert. Zunächst wurden dabei Börsenstrompreise in stündlicher Auflösung simuliert. Diese flossen als Parameter in ein Optimierungsmodell auf Haushaltsebene ein, welches die optimale Einsatzkombination von Strom (Elektroheizer) und fossilen Energieträgern (Öl- oder Gasheizung) in der Wärmeerzeugung im Zeitverlauf bestimmt. Auf Basis energetisch fundierter Wärmebedarfsprofile sowie Annahmen zur Entwicklung der Gasund Heizölpreise wurden damit die jährlichen Ersparnisse aus der Umrüstung auf ein PtH- System ermittelt. Hinsichtlich der Höhe der gesetzlichen bestimmten Strompreisbestandteile wurde zwischen dem aktuellen Status Quo sowie einem Szenario mit bei PtH-Strom reduzierten Strompreisbestandteilen unterschieden. Anschließend wurde auf Grundlage simulierter Pfade für die Heizungsmodernisierung der sich hieraus ergebende Beitrag von PtH- Strom zur Netzstabilisierung in Überschusssituationen geschätzt. Die Ergebnisse der Analyse lassen sich in zwei grundlegenden Erkenntnissen zusammenfassen. 1. Dezentrales PtH in Form von Hybridheizungen birgt mit seiner flexiblen Stromnachfrage ein enormes Potential für die Nutzbarmachung von überschüssigem Strom aus Erneuerbaren Energien, der ansonsten abgeregelt würde. Bei allen künftigen Heizungsmodernisierungen könnten PtH-fähige Öl- und Gasheizungen zu vergleichsweise geringen Kosten als flexible Nachfrager eingebaut werden. 2. Zur Erreichung einer einzelwirtschaftlichen Rentabilität für Heizungsbesitzer sind Anpassungen in den rechtlichen Rahmenbedingungen auf mehreren Ebenen anzustreben. Dazu gehören unter anderem: Studie Power-to-Heat in Hybridheizungen, Executive Summary, Seite 2 von 3

11 Anpassungen in den staatlich regulierten Komponenten des Strompreises. Die Ergebnisse der Simulationen haben gezeigt, wie sensitiv sich die Höhe der individuellen Ersparnisse aus dem Umstieg auf ein Hybridsystem und die damit zusammenhängende Amortisationsdauer gegenüber der Anrechnung von staatlichen Strompreis-Komponenten verhält. Bei einer Senkung dieser Preisbestandteile für den in PtH-fähigen Hybridheizungen genutzten Strom um etwa 6 Cent/kWh sowie weiter steigenden Heizöl- und Gaspreisen wären bei Umstieg jährliche Heizkostenersparnisse und Einnahmen aus der Bereitstellung negativer Regelleistung von zusammen im Schnitt etwa 200 zu realisieren. Die Ausrüstungskosten von (Anschaffung Pufferspeicher + Elektroheizer) würden sich so nach knapp 10 Jahren amortisieren. Die Reduzierung oder Streichung einzelner fixer Preisbestandteile für den in PtH-fähigen Hybridheizungen genutzten Strom könnte damit eine wünschenswerte Lenkungswirkung entfalten. Als Rechtfertigung hierfür kann die systemdienliche Eigenschaft der PtH-fähigen Hybridheizungen angeführt werden: Indem sie einen Beitrag zur Netzstabilität und zur Integration Erneuerbarer Energien in das Netz und in den Wärmemarkt leisten, erbringen sie eine Dienstleistung für die Allgemeinheit der Verbraucher, was staatlicherseits über eine Vergünstigung beim Preis für den in PtH-fähigen Hybridheizungen genutzten Strom honoriert werden kann. Volkswirtschaftlich positive Auswirkungen in längerer Frist könnten sich auch über eine Reduzierung des Ausbaubedarfs der Netze ergeben, wenn auch genaue Prognosen hier nur schwer vorgenommen werden können. Senkung der Zugangsbarrieren für Power-to-Heat in Hybridheizungen am Markt für Regelenergie. Die Analyse zeigt, dass PtH-fähige Hybridheizungen als flexible Lasten auch einen signifikanten Beitrag zur Deckung des negativen Regelleistungsbedarfs leisten können und gegebenenfalls die Kosten der Reservevorhaltung senken. Die derzeitige Ausgestaltung des Regelenergiemarktes konfrontiert jedoch kleine, dezentrale Anbieter mit hohen Hürden. Weitere Vereinfachungen für die Teilnahme am Regelenergiemarkt, wie die Verkürzung der Ausschreibungszeiträume und ein an die Möglichkeiten kleiner Erzeugungseinheiten angepasstes Präqualifizierungsverfahren, können den Markteintritt für flexible Lasten wie Hybridheizungen erleichtern. Zusammengefasst ergeben sich Ansatzpunkte für ein Bündel diverser Maßnahmen, auch bedingt durch die technische und institutionelle Komplexität des Themas. Die einzelnen Schritte erscheinen jedoch für sich genommen mit begrenztem Aufwand realisierbar. Entscheidend für ihre Umsetzbarkeit gegenüber der Vielfalt an Interessenträgern wird die Kommunikation der gesamtgesellschaftlichen Vorteile sein, gerade im Lichte der zukünftigen Herausforderungen. Die Realisierung der Potentiale von Power-to-Heat in Hybridheizungen könnte sich damit als eine wichtige Etappe auf dem Weg zur überfälligen Verknüpfung der Großprojekte Stromwende und Wärmewende erweisen. Studie Power-to-Heat in Hybridheizungen, Executive Summary, Seite 3 von 3

12 Das Institut für Wärme und Oeltechnik e.v. (IWO) ist eine Einrichtung der deutschen Mineralölwirtschaft. Finanziert wird das IWO durch Unternehmen der Mineralölindustrie und des Mineralölaußen- und -großhandels. Namhafte Hersteller von Heizgeräten und Komponenten sowie weitere Institutionen und Verbände begleiten die Arbeit von IWO als Fördermitglieder. Die Verbreitung effizienter und emissionsarmer Heiz technik im Interesse des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung mit diesem Ziel ist IWO im Wärmemarkt tätig. Wir setzen uns dafür ein, dass die Vorteile des Energieträgers Heizöl langfristig im Wärmemarkt genutzt werden können. Institut für Wärme und Oeltechnik e.v. Kontakt: Simon Jastrzab Süderstraße 73a Hamburg Tel: Fax: Web: 01/0,1/03/15, Stand