Thermische Speicher in Bestandsgebäuden

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1 Heidelberg, 19. Oktober 2017 Thermische Speicher in Bestandsgebäuden Forschungsvorhaben ThermSpe4EE Karin Maar

2 Thermische Speicher in Bestandsgebäuden Wärmewende Verbundforschungsprojekt ThermSpe4EE Dezentrale Energiewelt Thermische Speicherung im Gebäudebestand Prinzip Wärmepumpe Lastverschiebung ThermSpe4EE-Praxistest Ausblick 2

3 Wärmewende Klimaschutz - Energiepolitische Vorgaben Bundesregierung Überschüsse der Energieerzeugung aus EE Wärmebedarf: 40 % des Gesamtenergieverbrauchs Deutschland 20 % des CO 2 -Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes Anpassung von Bedarf an Erzeugung Lastverschiebungen Laststeuerung Speichertechnologien Strom und Wärme intelligent vernetzt 3

4 Transformation des Energiesystems Trends Anwendungen: dezentral statt zentral Erzeugung: regenerativ statt konventionell Einspeisung: fluktuierend statt kontinuierlich Lösungen Smart Grids Smart Markets Flexibilität Neue Spielräume für Verbraucher 4

5 Verbundprojekt zur thermischen Speicherung 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/ /2017 Projektabschluss September

6 ThermSpe4EE Interdisziplinärer Ansatz Zeitvariable Stromtarife Intelligente Wärmepumpentechnik Gebäude + Speichermedien Potenziale Metropolregion Schema: Technische Universität Kaiserslautern 6

7 Verbundpartner im Forschungsprojekt ThermSpe4EE 7

8 Thermische Speicherung im Gebäudebestand Wärmepumpen-Anlagen bei Kunden im Gebäudebestand (Metropolregion) Wärmebedarf im Gebäudebestand Entwicklung Neubautätigkeit? Zur Nutzung der CO 2 -Senkungspotentiale sind Wärmepumpen im Gebäudebestand nötig Wärmepumpe + Pufferspeicher Bewährte, effiziente Technologie Günstige Speicherung von Nutzenergie Speicher vorhanden Quelle: 8

9 Konzeption zeitvariable Tarife 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 9

10 Randbedingungen zeitvariable Tarife > 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 Quelle: BDEW

11 Fazit zeitvariable Tarife 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 11

12 Konzeption thermische Speicher 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 12

13 Auswirkungen auf das Verteilnetz 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 13

14 Räumliches Marktpotential von Wärmepumpen in der MRN 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 14

15 Geoinformationssysteme zeigen Potenziale arcgis/home/ Abschätzung des Wärmepumpen-Potenzials im Hinblick auf die Ersetzung von Ölheizungen Ca Gebäude (EFH, MFH, RH) geeignet 15

16 ThermSpe4EE-Praxistest Winter 2016/17: Pilotanlage in Hagenbach installiert Einfamilienhaus Baujahr 1991 Installation von Heizung und Speicher Wärmepumpe 9,8 Kilowatt, Warmwasserspeicher Liter 13 Radiatoren ausgetauscht (Niedertemperaturheizkörper) Einbau der intelligenten Steuerung (Test-Modus) Messung von Gebäude, Wärmeverteilung, Heizung, Speichern Praxistauglichkeit und Behaglichkeit! Verifikation der Simulationen Heizungssteuerung über App Quelle: ait 16

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 17

18 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 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. PFALZWERKE AKTIENGESELLSCHAFT Kurfürstenstraße Ludwigshafen 19

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