Strom in Wärme- und Kältespeichern: eine energiewirtschaftliche Betrachtung

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Strom in Wärme- und Kältespeichern: eine energiewirtschaftliche Betrachtung Eva Hauser, M.A. hauser@izes.

1 Strom in Wärme- und Kältespeichern: eine energiewirtschaftliche Betrachtung Eva Hauser, M.A. Berliner Energietage 2013, Veranstaltung Perspektiven effizienter Stromnutzung des BMU, Berlin,

2 Ziele und Umsetzungsmaßnahmen der Energiewende 2 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

3 Quelle: IZES (Kompassstudie) 2012 Segmente des zukünftigen Stromsystems Fluktuierende Erneuerbare Energien 3 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

4 EE-Strom gehört ins Stromnetz! Elektrische Energie ist in alle anderen Energieformen wandelbar. "Einige Bilder und/oder Fotos auf dieser Seite sind das urheberrechtlich geschützte Eigentum von 123RF Limited oder autorisierten Lieferanten, die gemäß der Lizenzbedingungen genutzt werden. Diese Bilder und/oder Fotos dürfen nicht ohne Erlaubnis von 123RF Limited kopiert oder herunterladen werden. Raumwärme besitzt eine geringere energetische Wertigkeit da sie kaum in andere Energieformen umgewandelt werden kann. 4 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

5 Lastdaten Sommerhalbjahr BRD 2010 (Quelle entso-e) 5 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

6 Lastdaten Winterhalbjahr BRD 2010 (Quelle entso-e) 6 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

7 Graphik IZES auf Basis von Daten der EPEX Stromüberschüsse aus FEE-Erzeugung? Selbst an lastschwachen sommerlichen Samstagen mit dem Ausnahmefall gleichzeitig hoher Einspeisung von Wind und PV in den frühen Nachmittagsstunden erreichen die EE nicht die öffentliche Netzlast. In diesen Zeiträumen bestehen meistens nur geringe Heizwärmebedarfe. 7 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

8 Graphiken: links: IZES auf der Basis von Daten der EPEX und BMU; rechts: RTE 2012b Korrelation von Heizwärmebedarf und FEE-Dargebot? An (sehr) kalten Wintertagen mit hohen Heizwärmebedarfen ist nicht systematisch mit ausreichendem EE-Dargebot zu rechnen. Dies wirft weitere Fragen auf: Wie ist die Lastwirksamkeit von Wärmepumpen auf die Stromnachfrage? Entsteht ein Bedarf für weitere (und wenn ja, welche) Back-up-Kapazitäten bei längeren Perioden ohne FEE-Überschüsse zur Versorgung der Haushalte mit WP bzw. Zusatzheizstab? 8 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

Residuallast 2020 Überschüsse Wind und PV Residuallast 2030 9

9 Graphik IZES auf Basis von Daten der Leistudie 2011 Wann sollten Stromüberschüsse auftreten? Residuallast 2020 Überschüsse Wind und PV Residuallast Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

10 Meßwerte einer Luftwärmepumpe (ungedämmter Altbau, mit Fußbodenheizung) - Graphik IZES Lastauswirkung von Wärmepumpen bei niedrigen Außentemperaturen 10 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

11 Effizienz und Lastauswirkungen von Wärmepumpen bei niedrigen Außentemperaturen Es zeigt sich, dass die Arbeitszahlen von Luftwärmepumpen gerade bei niedrigen Außentemperaturen weit unter den Jahresarbeitszahlen liegen können. Neben der Jahresarbeitszahl sollte bei einer energiewirtschaftlichen und ökologischen Bewertung von Wärmepumpen die Temperaturabhängigkeit der Lastanforderung (der jeweiligen Wärmepumpentypen) betrachtet werden. Gerade dieses Phänomenen der Thermosensibilität (d.h. der Stromlaststeigerung pro Kelvin sinkender Außentemperatur) sollte bei der aktuellen Diskussion über den Einsatz von Wärmepumpen zum Ausgleich der FEE stärker beachtet werden. 11 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

Quelle: RTE 2012, S32ff. Thermosensibilität und Wärmepumpen Der französische Übertragungsnetzbetreiber RTE konstatiert seit Jahren eine steigende Stromnachfrage bei sinkenden Temperaturen.

12 Quelle: RTE 2012, S32ff. Thermosensibilität und Wärmepumpen Der französische Übertragungsnetzbetreiber RTE konstatiert seit Jahren eine steigende Stromnachfrage bei sinkenden Temperaturen. Dieser Wert steigt aktuell jährlich um rund 70 MW / K trotz stagnierender Installationszahlen von Stromdirektheizungen, jedoch bei einer zunehmenden Zahl v.a. von Luftwärmepumpen. 12 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

13 Nachfragesteigerung durch thermische Stromsenken /MWh Benötigte Strommenge zum Verbrauch bleibt konstant MWh Zusätzliche Nachfrage durch Stromspeicher/ Stromsenken Stromspeicher und Stromsenken erhöhen die Nachfrage, sofern sie nicht in der Lage sind, physisch (und wegen ihrer räumlichen Nähe zu) FEE-Strom, der sonst abgeregelt würde, einzuspeichern. Dadurch müssen gegenwärtig zusätzliche Kraftwerke (zumeist AKW oder Braunkohle) laufen, um die Zusatznachfrage zu befriedigen! 13 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

14 Forschungsbedarf Energiewende bedeutet nicht nur den Aufbau einer neuen Stromerzeugungsinfrastruktur, sie bedeutet auch mögliche bzw. notwendige Anpassungen der Nachfrageseite. Gerade Wärmepumpen in ihrer Funktion als Stromsenken zukünftig möglicherweise überschüssigen EE-Stroms bedürfen der näheren Erforschung beim einem Einsatz zum Ausgleich der FEE. Die Lastauswirkungen des prognostizierten Zubaus von Wärmepumpen (mit besonderen Augenmerk auf die sog. Thermosensibilität sowie deren Abhängigkeit vom Wärmepumpentyp) sollten dringend erforscht werden. Es sollte auch untersucht werden, inwieweit Wärme-und Kältespeicher nicht eher zur Laststeigerung beitragen, solange noch keine FEE-Überschüsse vorhanden sind. Die Rolle der Solarthermie als (primärenergie)effiziente Form der Wärmebereitstellung sollte in Privathaushalten, für die industrielle Prozesswärme und in (EE-)Wärmenetzen mit Einspeisung aus mehreren Energieträgern ist 14 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

15 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Eva Hauser (mit Unterstützung durch und herzlichen Dank an: Katherina Grashof, Andreas Hemmerling, Patrick Hoffmann, Matthias Sabatier und Andreas Weber!) IZES ggmbh Altenkesseler Str. 17a D Saarbrücken hauser@izes.de 15 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

16 Graphik IZES auf Basis von Daten aus AGEB 2013, S. 28 und RW I2012, S. 18 Stromverbrauch 2011 nach Nutzungsarten Stromverbrauch 2011 gesamt: ~ 542 TWh, davon ~ 140 TWh in HH ( 27%) 16 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

17 Anzahl Wärmepumpen im bundesdeutschen Baubestand Wärmepumpen-Bestand 1978 bis Wasser Luft Sole Quelle: BWP 17 Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

18 Graphik IZES auf Basis von Daten der EPEX und der ENTSO-E Residuallast im öffentlichen Stromnetz Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

19 Negative Preise am EPEX-day-ahead-Markt Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

Negative Preise am EPEX-Intraday-Markt 2012 20 Eva Hauser BMU-Tagung:

20 Negative Preise am EPEX-Intraday-Markt Eva Hauser BMU-Tagung: Perspektiven effizienter Stromnutzung ; Berliner Energietage 2013,

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