Thermische Speicher. mit Strom aus Photovoltaik und lastvariablen Tarifen in Kombination mit Wärmepumpen. 1. Österreichisches Wärmepumpenforum in Linz

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1 1. Österreichisches Wärmepumpenforum in Thermische Speicher mit Strom aus Photovoltaik und lastvariablen Tarifen in Kombination mit Wärmepumpen Glen Dimplex Deutschland Dipl.-Ing. Volker Rühle Director International Sales

2 Glen Dimplex Deutschland - Teil der Glen Dimplex Group. Weltweit präsent, in Familienhand und 100% Eigenkapitalfinanziert. Seite 2 Zahlen, Daten, Fakten. Hauptsitz in Dublin, Irland 2 Milliarden Umsatz p.a. über Mitarbeiter weltweit 33 Niederlassungen auf 4 Kontinenten 4 Kernkompetenz-Bereiche. Heizen & Lüften Kühlen Erneuerbare Energien Industrie- & Gewerbekälte

3 Glen Dimplex am Standort Kulmbach. als einer der Wärmepumpen-Pioniere in Deutschland. Seite Eine Kulmbacher Erfindung: Der Prototyp der ersten Wärmepumpe.

4 Seite 4 Herausforderung: Das globale Umdenken hinsichtlich Energieanwendungen ist unaufhaltbar.

5 Situation in Österreich: Ein Drittel des Strombedarfs muss importiert werden, der Rest ist fast vollständig von erneuerbaren Energien gedeckt. Seite 5 Struktur der Stromaufbringung 2014 in Österreich. Photovoltaik, Wind, Geothermie 5,2% Wärmekraft inkl. erneuerbare Wärmekraft 11,4% Physikalische Stromimporte 31,8% Sonstige Erzeugung 0,5% Wasserkraft inkl. Kleinwasserkraft 51,2% Source. E-Control (2015c)

6 Wir sind bereits auf dem richtigen Weg: Ca. 25 Prozent der 643 Mrd. Kilowattstunden werden schon heute durch erneuerbare Energien gedeckt. Seite 6 Brutto-Stromerzeugung 2013 in Deutschland. Steinkohle 25,6 % Erdgas 10,5 % Erneuerbare Energien 23,9 % Wind 8,4 % Photovoltaik 4,7 % Braunkohle 25,6 % Kernenergie 15,4 % Heizöl, Pumpspeicher, sonstige 5,0 % Biomasse 6,7 % Wasser 3,2 % Siedlungsabfälle 0,8 % Source. BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft 02/2014

7 Zielvorgabe der EU: Signifikante Verbesserungen bis Seite 7 20 Prozent weniger Treibhausgas-Emission in der EU im Vergleich zu Prozent mehr Energie- Effizienz in der EU Prozent Anteil von erneuerbaren Energien am Gesamtenergiebedarf in der EU

8 Wir sind bereits auf dem richtigen Weg: Erneuerbare Energien erzeugen bereits heute einen Überschuss an wertvollem, elektrischen Strom. Seite 8 Installierte Kraftwerksleistung Installierte Leistung in GW 13 yf g 75 erneuerbare Energien fossile Kraftwerke Atomkraftwerke Überschuss Leistungsbedarf min. ~ 40 GW

9 Wir sind bereits auf dem richtigen Weg: Erneuerbare Energien erzeugen bereits heute einen Überschuss an wertvollem, elektrischen Strom. Seite 9 Installierte Kraftwerksleistung Installierte Leistung in GW erneuerbare Energien fossile Kraftwerke Atomkraftwerke Überschuss Leistungsbedarf max. ~ 90 GW Leistungsbedarf min. ~ 40 GW

10 Herausforderung Verteilung: Zur Ausbalancierung der Erzeuger- und Verbraucherseite sind intelligente Energiespeichermedien unumgänglich. Seite 10 Stromerzeuger Stromverbraucher Umweltverträglichkeit = Skalierbarkeit Lastdynamik Speichermöglichkeit

11 Seite 11 Lösung: Bestehende Potenziale maximal nutzen.

12 Lösung: Thermische Speicher bieten aktuell die mit Abstand größte verfügbare Speicherkapazität. Seite 12 Verfügbare Speicherkapazität im Vergleich. 29 TWh/a Wärmespeicher Heizungen Warmwasser 0,02 TWh/a 0,04 TWh/a 4 TWh/a E-Mobilität Batterie Quelle. E-Mobilität: Wikipedia, Batterie: Wikipedia,Thermische Speicher: Fraunhofer IBP, Bericht ES /2012 und BWP-Branchenstudie Pumpspeicher- Kraftwerke Thermische Energiespeicher

13 Nur thermische Energiespeicher bieten heute eine umweltverträgliche und zugleich wirtschaftliche Lösung. Seite 13 Bewertungskriterien Thermische Energiespeicher Litium-Ionen-Speicher Energieeffizienz Umweltverträglichkeit Smartgrid- Fähigkeit Preis/Leistung Kapazität Verfügbarkeit

14 Die Umwandlung von Strom im Wärme hat einen um 40 % höheren Wirkungsgrad als die Umwandlung in Gas. Seite 14 Power-to-Gas vs. Power-to-Heat. Power-to-Heat 100 Teile Überschussstrom Power-to-Gas Teile Wärme Eindeutig. Eine direkte Nutzung von Strom als Wärme (Power-to-Heat) spart 40 % mehr Primärenergie, als die Erzeugung von Gas (Power-to-Gas) mit anschließender Verbrennung. Teile Gas Quelle. Wikipedia

15 Zusatznutzen: Die Umwandlung von Strom in Wärme mit Hilfe einer Wärmepumpe ist unschlagbar effizient. Seite 15 Power-to-Gas vs. Power-to-Heat(pump). Power-to-Heat (WP mit JAZ von 4) 100 Teile Überschussstrom Power-to-Gas 58 Teile Gas Teile Strom für Wärmepumpe Teile Umweltwärme Teile Umweltwärme Teile Umweltwärme

16 Systeme mit erneuerbarer Energie sind wegweisend. Zukünftige lastvariable Stromtarife schaffen den Anreiz zu wirtschaftlicher Effizienz bei höchster Umweltverträglichkeit. Seite 16 (1) Strom aus erneuerbaren Energiequellen (2) statt damit das Stromnetz zu belasten (3) besser über eine Wärmepumpe (4) als Wärme in Gebäuden nutzbar machen.

17 Jedoch: Die richtigen lastvariablen Tarife fehlen noch, aber Photovoltaik-Anlagen gibt es bereits. Seite 17 Last-variable Tarife vs. PV-Eigennutzung. Einfach mehr selbst nutzen. Private Photovoltaik-Anlagen bieten bereits heute eine Art lastvariablen Tarif. Je mehr selbsterzeugter Strom dort genutzt wird, wo er erzeugt wurde, umso höher ist die Ersparnis für den Betreiber und die Entlastung für das Stromnetz.

18 Zum Beispiel zur Warmwasserbereitung. Mit einer SG Ready Brauchwasser-Wärmepumpe DHW 300. Seite nutzbarer PV-Strom [kwh] Strombedarf Heizen [kwh] PV-Ertrag [kwh] Strombedarf Warmwasserbereitung [kwh] kwh Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez 3 kwp PV-Anlage 87% Einsparung Bis zu 87% des von der Brauchwasser-Wärmepumpe benötigten Stroms werden von der Photovoltaikanlage erzeugt. Standort Kulmbach PV-Ertrag: kwh/a Verbrauch DHW: kwh/a Nutzbarer PV-Strom: 977 kwh/a Deckungsanteil DHW: 977 kwh / kwh = 87 % Eigenverbrauch PV-Anlage: 977 kwh / kwh = 37 % Annahme: 4 Personen mit je 50l Warmwasserbedarf pro Tag, keine Zirkulationsleitung

19 Zum Beispiel für Heizung und Warmwasser. Mit einer SG Ready Wärmepumpe LA6TU. Seite Strombedarf Warmwasserbereitung [kwh] PV-Ertrag [kwh] Strombedarf Heizen [kwh] nutzbarer PV-Strom [kwh] kwh kwp PV-Anlage 32% Einsparung Bis zu 32% des von der Heizungs-Wärmepumpe benötigten Stroms werden von der Photovoltaikanlage erzeugt Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Standort Kulmbach PV-Ertrag: kwh/a Verbrauch WP: kwh/a Nutzbarer PV-Strom: 960 kwh/a Deckungsanteil WP: 960 kwh / kwh = 32 % Eigenverbrauch PV-Anlage: 960 kwh / kwh = 18 % Annahme: 4 Personen mit je 50l Warmwasserbedarf pro Tag,

20 Vorteil SG Ready: Höherer Deckungsanteil der eigenen PV-Anlage. Seite 20 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% +12% 32% LA 6TU 44% mit SG Ready +13% 34% SI6TU 47% mit SG Ready SG Ready steigert die Effizienz. Durch Nutzung der SG Ready Funktion (d.h. erhöhte Warmwasser- und Heizungstemperaturen) erhöht sich die Deckungsrate der PV- Anlage deutlich. Luft/Wasser LA 6TU Sole/Wasser SI 6TU

21 Der beste Platz für Wärme ist unter den Füßen: Zusätzlicher Pufferspeicher vs. Fußbodenheizung. Seite ltr. Pufferspeicher Temperaturanhebung um 25 K~ 20 kwh Luft/Wasser-Wärmepumpe mit 10kW Leistung 150m² Fußbodenheizung Temperaturanhebung um 2 K~ 20 kwh Hohe Vorlauftemperaturen verringern die Effizienz (2-2,5 % pro 1 K Anhebung) Zusätzliche Wärmeverluste Zusätzliche Investitionskosten Niedrige Vorlauftemperaturen Kaum zusätzliche Investitionskosten (Intelligente Raumthermostate) Geringer Einfluss auf die Raumtemperatur Ideal bei Sperrzeiten

22 Zielsetzung: Maximierung des Eigenverbrauchs. Seite 23 Mit intelligentem Energiemanagement den Eigenverbrauch von 30% auf 80% steigern durch die Nutzung von thermischen Speichern.

23 Zusammenfassung. Die Chancen der Energiewende. Seite Die Energiewende findet auf dem Wärmemarkt statt. 02 Heizen und Warmwasserbereitung bieten das größte kurzfristig zu erschließende Potential. 03 SG Ready als technischer Marktstandard für lastvariable Tarife und PV-Eigennutzung bietet die Möglichkeit Wärmepumpen als Wärmespeicher intelligent einzubinden. 04 Durch den Einsatz von intelligenten Energiemanagementsystemen können praktisch alle Wärmespeicher eingebunden werden. 05 Die Speicherung von grünem Strom in Form von Wärme (Power-to-Heat) ist heute schon wirtschaftlich darstellbar.

24 Seite 26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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