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1 Dipl. Physiker Frank Merten Forschungsgruppe 1 - Zukünftige Energie- und Mobilitätsstrukturen!!"#$%&&$#'"()"*(+$',-&."%',"*,"%/0#1(( $2&(3"%-*$1(/0*(4#"*1%"5"#)"6( Erneuerbare (neu) vernetzt! intelligent stabil bezahlbar bürgernah 3. Kongress der Deutschen Umwelthilfe e.v. zum ökologischen und regional akzeptierten Umbau der Stromnetze Berlin, Heinrich-Böll-Stiftung, 20. Feb Motivationen (aus den Medien)! Spiegel online ( ): Stromkonzerne planen Comeback der Nachtspeicher! als Energiespeicher für schwankende Strommengen aus Windkraftwerken! Dazu solle das ab 2019 geplant Verbot für den Verkauf von Speicherheizungen fallen.!die 1,4 Millionen noch eingebauten Geräte genügen laut RWE, um Pumpspeicher mit zehn Gigawatt Leistung zu ersetzen! (1)! Financial Times Deutschland ( ): Energiewende: RWE will Comeback der Nachtspeicher / Energiewende: Kreative Behelfslösung Nachtspeicher analog zum Spiegel (2)! EnBW (MeRegio Newsticker, ): Die Elektrospeicherheizung auf dem Weg zur Naturheizung (3) Perspektivisch soll so überschüssiger Strom aus regenerativer Erzeugung zum Zeitpunkt der Produktion genutzt werden! Stromtarife-Vergleicht.net ( ): EnBW forscht an Nachtspeicheröfen für Ökostrom (4) Es ist aber noch zu früh zu sagen, ob und wie das funktioniert sagte ein Sprecher! "#$%%$&'!()$*$!+,!-&.$!.$(!/0121+3$(! Seite 1

2 Motivationen (eigene Interpretationen) Hauptmotivation Energiewende?! Überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien nicht verwerfen, sondern in Nachtspeicherheizungen nutzen (speichern) Nachfrage an fluktuierende Erzeugung anpassen Bedarf an zusätzlichen Speicherkapazitäten reduzieren ODER!! Festhalten an (alten) Geschäftsmodellen bzw. von Kunden mit Nachtspeicherheizungen! Verbot von Nachtspeicherheizungen aufheben bzw. rauszögern Seite 2 Hinter-Gründe für die Außerbetriebnahme von Nachtspeicherheizungen (NSH)! Element des Integrierten Energie- und Klimaprogramms 2007 der Bundesregierung (Meseberger Beschlüsse)! Zudem verankert in: Aktionsplan für Energieeffizienz ( ) a. d. EU! Übergeordnetes Ziel für die Novellierung der Energieeinsparverordnung (EnEV): Die energetischen Anforderungen an Gebäude werden in Stufen dem Stand der Technik und der Energiepreisentwicklung angepasst.!. (5) Erreichung u.a. durch den Ersatz (stufenweise Außerbetriebnahme) von elektrischen Speicherheizsystemen mit einem Alter von 30 Jahren Begründung: Der Einsatz von Strom für Heizzwecke erfordert einen wesentlichen höheren Energieeinsatz als bei anderen Energieträgern! Nachtstromspeicherheizungssysteme sind deshalb Heizsysteme die zur Erreichung einer bestimmten Raumtemperatur wesentlich mehr Energie benötigen, als zur bestimmungsgemäßen Nutzung erforderlich ist.! zu berücksichtigen, dass die Erzeugung des für den Betrieb elektrischer Widerstandsheizungen erforderlichen Stroms einen erheblichen CO2-Ausstoß verursacht. "#$%%$'!()$*$!+,!-&.$!.$(!/0121+3$(! Seite 3

3 Regelungen zur Außerbetriebnahme von Nachtspeicherheizungen nach 10a EnEV 2009! Ersatz von elektrischen Speicherheizsystemen (NSH), wenn: Wohngebäude (> 5 Wohneinheiten), Raumwärme ausschl. durch NSH Nichtwohngebäude (> 500 qm durch NSH und min. 4 Monate auf 19 C beheizt ) Dann Außerbetriebnahme Zum für vor dem eingebaute/aufgestellte Anlagen Sonst 30 Jahre nach Einbau/Aufstellung bzw. wesentlicher Erneuerung Ausnahmen: Andere öffentlich-rechtliche Pflichten entgegenstehen Nicht wirtschaftlicher Umsetzung in angemessener Frist Für Gebäude, die die WSVO 1995 erfüllen! Offene Frage: Wie viele NSH sind wann betroffen? Seite 4 Heizstrom-Markt ist rückläufig, wenig Wettbewerb ausgesetzt und stark regionalisiert! Gegenstand sind unterbrechbare elektrische Verbrauchseinrichtungen zum Zwecke der Raumheizung: A) Nachtspeicherheizung und B) Wärmepumpe! Anzahl NSH ca. 2,2 Mio. (2006) und 1,6 Mio. (2009) (6)! z. Vgl. Anzahl WP: ca (2009) und (2011), davon zuletzt ca. 40% Luft-Wärmepumpen! Heizstrombedarf von NSH ca. 13,8 (13,4) Mrd. kwh in 2009 (2011), d.h. etwa 11% Anteil am Haushaltsstromverbrauch (6, 7)! Auf Haushalte entfällt ca. 80% des Heizstrommarktes mit einem mittleren Preise von ca. 17,64 ct/kwh (7)! Ca. 25 (30) Unternehmen decken 70 (75) % des Heizstrommarktes ab (1,1 Mio. NSH mit 10 TWH) (7)! Marktbeherrschende Stellung vor allem durch Grundversorger wird durch Zutrittsschranken (z.b. intransparente Lastprofile und Tarife) noch abgesichert und vermutlich noch kurz- bis mittelfristig anhalten (6)! Regionaler Fokus in NW, BW und BY (ca oder ca. 63%) (10)! Installierte elektrische Gesamtlast: schätzungsweise ca GWel (7 kwel/nsh) "#$%%$&'!()$*$!+,!-&.$!.$(!/0121+3$(! Seite 5

4 Nachtspeicherheizungen werden in der Hälfte der Fälle bereits durch andere Heizungstypen ersetzt Seite 6 Überschüssiger Strom und Nachtspeicherheizungen Was ist überschüssiger Windstrom? Verfügbarer Strom, a) der temporär die lokale Nachfrage übersteigt und der nicht abtransportiert werden kann aufgrund regionaler Netzengpässe - Verteilnetz zu Transportnetz (regionale Überschüsse) b) der temporär die (Gesamt-)Nachfrage übersteigt (negative Residuallast) Regionale Überschüsse! Abgeregelter Strom aus Erneuerbaren Energien (EE) gemäß 11 EEG (Einspeisemanagement: 127 (421) GWh in 2010 (2011) (Faktor 3,3) davon 97% Windstrom bzw. 0,3 (0,9 %) am eingespeisten Windstrom) (7) " Dieser vor allem im Norden anfallende Überschuss -Windstrom kann durch den größten Teil der NSH-Last (in NRW und Süddeutschland) nicht genutzt werden " Selbst regional bleibt die mögliche Speicherung von Überschuss -Windstrom für NSH (ca.10%) im Idealfall (Problem Windstrombezug) und rein bilanziell auf bisher ca. 10 % (30 %) in 2010 (2011) begrenzt Seite 7

5 Windstrom steht lokal aber nicht immer dann zur Verfügung, wenn Raumwärme benötigt wird!! Untersuchung für Norwegen (s.u.) zur Korrelation von Windleistung und Heizenergiebedarf für verschiedene Standorte zeigt uneinheitliche Ergebnisse! Es gibt vermeintlich gute Standorte! (06)$!(E*%$E*2!3$$)3&$2$!>2+&.012$! Quelle: Beyer et al. Korrelation von Windgeschwindigkeit und Umgebungstemperatur: - eine Untersuchung zur Gleichzeitigkeit des Ertrags von Windenergieanlagen und des Heizwärmebedarfs in Norwegen; Universitetet i Agder, Grimstad, und Teknova A.S, Kristiansand, Norwegen; o.j.! Seite 8 Windstrom steht lokal aber nicht immer dann zur Verfügung, wenn Raumwärme benötigt wird!! Untersuchung für Norwegen (s.u.) zur Korrelation von Windleistung und Heizenergiebedarf für verschiedene Standorte zeigt uneinheitliche Ergebnisse Quelle: Beyer et al. Korrelation von Windgeschwindigkeit und Umgebungstemperatur: - eine Untersuchung zur Gleichzeitigkeit des Ertrags von Windenergieanlagen und des Heizwärmebedarfs in Norwegen; Universitetet i Agder, Grimstad, und Teknova A.S, Kristiansand, Norwegen; o.j.! Seite 9

6 ! und Windstrom kann (noch) nicht die gesamte Last decken Quelle: Hauser et al. 2012: Die Rolle thermischer Stromsenken und der Solarthermie während der Transformationsphase des Stromsystems eine energiewirtschaftliche Betrachtung; IZES; Saarbrücken, 2012! Seite 10 Hohe Nachfrage ist eher ein Garant für den Einsatz von thermischen Kraftwerken und höheren 4*&$-/(7/58(( 9"%#(4%#&$-/(( :;#(+<=( 4%#&$-/(:;#(+<=( Quelle: Hauser et al. 2012: Die Rolle thermischer Stromsenken und der Solarthermie während der Transformationsphase des Stromsystems eine energiewirtschaftliche Betrachtung; IZES; Saarbrücken, 2012! Seite 11

7 Und die Perspektive? In Zukunft steigen zwar die negativen Residuallasten stark an! im Jahr 2050 >06)$!+&!>H)27$&%+(2+F($&5#&3!#&.!! Quelle: Eigene Berechnungen auf Basis der BMU-Leitstudie 2010 Seite 12 Und in Zukunft? Sollen und können die gewaltigen Effizienzpotenziale im Bereich Gebäude gehoben werden BINE-Info S$#F+#!T!40.$1&)()$1#&3!&+E*!-&-/!KF)(!899UM!Q(C!=%2F+#! V9!(2+W!8X9!5Y*TK, 8 +M! Z!L!V:![! P+(()Q*R#($1!Q(C!-&-/L>2+&.+1.! :\!(2+W!V9!5Y*TK, 8 +M! Z!L!V]![! Bestand WSVO 84 WSVO 95 EnEV 2002 EnEV 2009 KfW 40 Passiv- Haus Seite 13

8 Für diesen Fall (PH*) gibt es sowohl ökologisch als auch ökonomisch weitaus bessere Optionen als NSH ip+(()q*r#($1l>)$.%#&3! >210,!6)1.!ef 8 LR1,$1A!! =F$1!.$1!-g7)$&7Q012$)%!!.$1!YP!F%$)F2!F$(2$*$&h! 9!^Y!5%+(()(E*!K>_E*%$)2#&3$&M! :!/$1%$3#&3!.#1E*!`R#($1! 8!N0HG(2+_0&$&! a!b$&21+%$1!yc!t!.#1e*!`r#($1! X!b$&21+%$(!@`NY! \!`0%7H$%%$2(!N0HG(2+_0&$&! B!N+%2$!S+*6R1,$!! V!>210,!;)1$52*$)7#&3! U!YPLN0,H $3+2$! "#$%%$'!P$*&2A!4$12$&!$2!+%C!899]!j-&$13)$F+%+&E$!k!fH_,+%$!>l(2$,%m(#&3$&!Gn1!$1&$#$1F+1$!-&$13)$&!#&.!-&$13)$$g7)$&7o!! K-13$F&)(($!.$(!P10p$52$(!)&!N#17G+((#&3M?!`$).$%F$13TY#HH$12+%!899]! DUH-KONGRESS, BERLIN Seite FAZIT (aus Sicht des Klima- und Ressourcenschutzes)! Nachtspeicherheizungen (NSH) führen prinzipiell zu höherer Auslastung fossil befeuerter thermischer Kraftwerke (resp. Primärenergiebedarf und CO2-Ausstoß)! Windstromüberschüsse fallen lokal (bes. im Norden) an und sind damit für den größten Teil der NSH-Nachfrage (in NW, BW und BY) nicht verfügbar! Das Angebot an Windstrom korreliert nicht überall/immer mit dem Heizbedarf! Sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht ist keine nachhaltige Perspektive für den Einsatz von NSH erkennbar! Im Kontext der angestrebten Einsparungen an Primärenergie und CO2-Emissionen im Gebäudebereich gilt vielmehr Gebäude möglichst erst energetisch sanieren, dann neue Technik installieren! Erdgas-Brennwert als Referenzanlage (Mindeststandard) KWK (Nahwärme, Fernwärme, Mikro-KWK), Biogas, Holzpellets, Solaranlage und Gas-WP bieten ökologische Vorteile Elektro-WP i.d.r. nur unter bestimmten Voraussetzungen (Niedertemperatursystem, guter Dämmstandard) ökonomisch und ökologisch sinnvoll Elektroheizung (NSH) ökologisch und ökonomisch nicht vertretbar Seite 15

9 Quellen (1) (2) (3) Zu EnBW: (4) (5) Bundesregierung: Integriertes Energie- und Klimaprogramm (6) BNA Heizstrom (7) BNA 2012: Monitoringbericht 2012 (8) Beyer et al. : Korrelation von Windgeschwindigkeit und Umgebungstemperatur: - eine Untersuchung zur Gleichzeitigkeit des Ertrags von Windenergieanlagen und des Heizwärmebedarfs in Norwegen; Universitetet i Agder, Grimstad, und Teknova A.S, Kristiansand, Norwegen; o.j. (9) Hauser et al. 2012: Die Rolle thermischer Stromsenken und der Solarthermie während der Transformationsphase des Stromsystems - eine energiewirtschaftliche Betrachtung; IZES; Saarbrücken, 2012 (10) Frey; Schulz et al. 2007: Studie zu den Energieeffizienzpotenzialen durch Ersatz von elektrischem Strom im Raumwärmebereich; IZES/BEI; Saarbrücken/Bremen, 2007 (11) Pehnt, Merten et al Energiebalance Optimale Systemlösungen für erneuerbare Energien und Energieeffizienz (Ergebnisse des Projektes in Kurzfassung); Heidelberg/Wuppertal 2009 (12) Markewitz 2011: Diskurs GAS 2011; Bonn, 6. Juli DUH-KONGRESS, BERLIN Seite 16 /)$%$&!;+&5!Gn1!d*1$!=#G,$15(+,5$)2h!.)$2,+1C(E*#$6$1q6#HH$1)&(2C013! G1+&5C,$12$&q6#HH$1)&(2C013!!!! Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website: