Power-to-Heat als Flexibilita tsoption zur Systemerweiterung

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1 Power-to-Heat als Flexibilita tsoption zur Systemerweiterung Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner et al. FENES, OTH Regensburg 3. Energiekongress Neue Energien brauchen neue Wege Power-to-Gas, Energieschiffe, Power-to-Heat IZES Saarbrücken

2 Strombedarf Deutschland Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 2

3 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 3 Wärmebedarf Deutschland

4 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 4 Mobilitätsbedarf Deutschland

5 Definition Energiespeicher Ein Energiespeicher ist eine energietechnische Einrichtung, welche die drei folgenden Prozesse beinhaltet: Laden, Speichern und Entladen, wobei ein Energiespeicher auch nur aus der Speichereinheit oder einem Energieträger bestehen kann. Quelle: Sterner, FENES, 2013 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 5

6 Quelle: OTH Regensburg FENES, 2013 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 6 Das Speicherproblem ist gelöst!

7 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 7 Definitionen Power-to-Heat Hybridsystem, das aus Strom direkt oder indirekt Wärme erzeugt und über mindestens einen Wärmeerzeuger auf Basis eines chemischen Energieträgers verfügt. - direkten Nutzung über elektrische Widerstandsheizungen (Heizstäbe) und Elektroheizkessel - indirekten Nutzung durch (Groß-) Wärmepumpen Stromorientierte KWK - KWK-Anlage wird nach dem Bedarf des Stromnetzes betrieben und ebenso der Wärmebedarf gedeckt - Im Gegensatz zur stromgeführten Betriebsweise wird bei Wärmeüberschuss keine Wärme weggekühlt, sondern gespeichert. - Wärmespeicher entkoppeln die zeitlichen Schwankungen in Strom- und Wärmebedarf.

8 Power-to-Heat im Haushalt für Warmwasser: PV + Heizstab in bestehendem Wärmespeicher Quelle: Quaschning, 2012, in Sterner, Stadler 2014 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 8

9 Power-to-Heat in der Industrie für Prozesswärme: Elektroheizkessel im Dampfkreislauf Quelle:, in Sterner, Stadler 2014 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 9

10 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 10 Speicherkosten im Vergleich bei 5 % Verzinsung 30 Kosten des Speichervorgangs in ct/kwh Kosten Stromerzeugung in ct/kwh /kwh 10 a DOD 80 % ΔT = 55 K 42 /kwh 25 a 5 0 Li-Ionen Batteriespeicher Power-to-Heat Wärmespeicher Haushalt Power-to-Heat Fernwärme

11 Viele intersektorale Verbindungen Integration des Wärmemarktes erste Priorität Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 11

12 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 12 Zusammenfassung BMU Leitstudie: Primärenergiebedarf halbiert bis 2050 Speicher: Laden + Speichern + Entladen Wärmespeicher + kostengünstigster Speicher / - one-way Zugang über Power-to-Heat & KWK: stromorientierte KWK mit Wärmespeicher KWK flexibel Pufferspeicher in Haushalten PV + PtH günstiger als Solarthermie & Bat. Prozesswärme: Elektroheizkessel Flexibilitätsmarkt in Kap.markt / Direktvermarktung Endkunden integr. Flexibilitätskriterien statt Terminmarkt / Flex. + Erzeugg. koppeln / Reg.Leist. CO 2 Bepreisung als Treiber f. Energiewende & Speicher (Kauf: 100 / t CO 2 vs. Entsorgung in der Atmosphäre: 4 / t CO 2 )

13 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 13 Weiterlesen Quelle:

14 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 14 Weiterlesen 2014 im Springer-Verlag Quelle:

15 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 15 Kontakt Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher (FENES) Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg + 49 (0) michael.sterner at oth-regensburg.de

16 Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 16 Segelenergie: Energieschiff der 2 5 MW Klasse Konstante Ernte von Windenergie Hohe Auslastung der Anlagen

17 Quelle: auf Basis von Prof. Dr. Sterner, OTH R, S. 17 Segelenergie: Potentiale vorhanden Routenoptimierung: Gestehungskosten H 2 : 80% Auslastung (Wind Grundlast) ab 16 Cent/kWh - derzeitiger Marktpreis: 33 ct./kwh