Wärmepumpen und fluktuierende Stromerzeugung - eine energiewirtschaftliche Verträglichkeitsanalyse
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- Hajo Hofmann
- vor 8 Jahren
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1 Wärmepumpen und fluktuierende Stromerzeugung - eine energiewirtschaftliche Verträglichkeitsanalyse Katherina Grashof Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) 13. Forum Solarpraxis Berlin, 22. November 2012
2 Gliederung Wie passen Wärmepumpen in das heutige und künftige Stromsystem? 1. Stromverbrauch von Wärmepumpen im Jahresverlauf 2. Erneuerbarer Stromverbrauch heutiger Wärmepumpen? 3. Ausgleich von fluktuierender Stromerzeugung aus Wind und PV? 4. Fazit 2 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
3 Absatz von Wärmepumpen seit 2001 Quelle: BDH 3 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
4 Boom der Luft-Wärmepumpen Wärmepumpen-Bestand 1978 bis Wasser Luft Sole Quelle: BWP 4 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
5 Temperaturabhängigkeit des Strombedarfs 1200 kwh Außentemperatur 25 C 20 C 1000 kwh 15 C 800 kwh 10 C 600 kwh 400 kwh 5 C 0 C -5 C 200 kwh -10 C 0 kwh -15 C 5 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
6 Temperaturabhängigkeit des Strombedarfs 1200 kwh Außentemperatur 25 C 20 C 1000 kwh 15 C 800 kwh 10 C 600 kwh 400 kwh Wärmeerzeugung 5 C 0 C -5 C 200 kwh -10 C 0 kwh -15 C 6 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
7 Temperaturabhängigkeit des Strombedarfs 1200 kwh Außentemperatur 25 C 20 C 1000 kwh 15 C 800 kwh 10 C 600 kwh 400 kwh Wärmeerzeugung 5 C 0 C -5 C 200 kwh 0 kwh Stromverbrauch -10 C -15 C 7 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
8 Graphik IZES auf Basis von Daten der EPEX Die heutige Perspektive: Überschüsse aus FEE-Erzeugung? 0 Uhr 23 Uhr 80 GW 22 Uhr 70 GW 21 Uhr 60 GW 50 GW 20 Uhr 40 GW 30 GW 19 Uhr 20 GW PV 10 GW 18 Uhr 0 GW 17 Uhr 1 Uhr 2 Uhr 3 Uhr 4 Uhr Wind Last 5 Uhr 6 Uhr 7 Uhr 0 Uhr 23 Uhr 80 GW 22 Uhr 70 GW 21 Uhr 60 GW 50 GW 20 Uhr 40 GW 30 GW 19 Uhr 20 GW 10 GW 18 Uhr 0 GW 17 Uhr 1 Uhr 2 Uhr 3 Uhr 4 Uhr 5 Uhr 6 Uhr 7 Uhr 16 Uhr 8 Uhr 16 Uhr 8 Uhr 15 Uhr 9 Uhr 15 Uhr 9 Uhr 14 Uhr 13 Uhr 12 Uhr 10 Uhr 11 Uhr 14 Uhr 13 Uhr 12 Uhr 10 Uhr 11 Uhr Niedrigste Residuallast im Sommerhalbjahr Höchste Residuallast im Sommerhalbjahr [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
9 Graphik IZES auf Basis von Daten der EPEX Die heutige Perspektive: Überschüsse aus FEE-Erzeugung? 0 Uhr 23 Uhr 80 GW 22 Uhr 70 GW 21 Uhr 60 GW 50 GW 20 Uhr 40 GW 30 GW 19 Uhr 20 GW 10 GW 18 Uhr 0 GW 1 Uhr 2 Uhr 3 Uhr 4 Uhr 5 Uhr 6 Uhr 0 Uhr 23 Uhr 80 GW 22 Uhr 70 GW 21 Uhr 60 GW 50 GW 20 Uhr 40 GW 30 GW 19 Uhr 20 GW 10 GW 18 Uhr 0 GW 1 Uhr 2 Uhr 3 Uhr 4 Uhr 5 Uhr 6 Uhr 17 Uhr 7 Uhr 17 Uhr 7 Uhr 16 Uhr 8 Uhr 16 Uhr 8 Uhr 15 Uhr 9 Uhr 15 Uhr 9 Uhr 14 Uhr 13 Uhr 12 Uhr 10 Uhr 11 Uhr 14 Uhr 13 Uhr 12 Uhr 10 Uhr 11 Uhr Niedrigste Residuallast im Winterhalbjahr 2011/ Höchste Residuallast im Winterhalbjahr 2011/12 9 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
10 Preis ( /MWh) Merit-Order Beispiel: Hälfte des Wind- und PV- Angebots soll Wärmepumpen versorgen Börsenstrompreis Wind und Solar Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Nachfrage (MWh) 10 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
11 Preis ( /MWh) Merit-Order Ergebnis: stärkere Auslastung konventioneller Erzeugungsanlagen und Anstieg des Börsenstrompreises - Ausnahme: lokale Netzengpässe Börsenstrompreis Wind und Solar Kernenergie Braunkohle Steinkohle Erdgas Nachfrage (MWh) 11 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
12 Aktuelle Lastprofile für Wärmepumpen Vattenfall Stadtwerke München EnBW 12 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
13 Graphik IZES auf Basis von Daten der Leistudie 2011 Wann ist mit Überschüssen zu rechnen? Residuallast 2020 Überschüsse Wind und PV Residuallast [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
14 Thermosensibilität und Lastauswirkungen von Wärmepumpen Steigende Stromnachfrage je Grad sinkender Außentemperaturen in Frankreich um 70 MW / K. 14 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012] Quelle: RTE 2012, S32ff.
15 Lastverschiebepotential von Wärmepumpen I Einspeisung PV Stundenwerte 2011 Einspeisung PV Wochendurchschnitte [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
16 Lastverschiebepotential von Wärmepumpen II Einspeisung Wind Stundenwerte 2011 Einspeisung Wind Wochendurchschnitte [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
17 Lastverschiebepotential von Wärmepumpen III Lastverschiebung setzt voraus, dass Anlagen durch den Netzbetreiber ferngesteuert werden oder über zeitlich variable Stromtarife vom Nutzer entsprechend geregelt werden können. Das Lastverschiebungspotential steigt einerseits, wenn große Wärmespeicher vorhanden sind und/oder bei guter Wämedämmung, weil längere Pausen zwischen den Heizphasen möglich werden. Zugleich reduziert eine bessere Wärmedämmung jedoch den Heizbedarf und damit die verschiebbaren Lasten je Gebäude. 17 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
18 Fazit I Wenn Wind und PV die dominierenden Stromerzeugungstechnologien werden - welche Wärmesysteme passen zu dieser fluktuierenden Erzeugung? Auf den ersten Blick verschärft die Lastcharakteristik insbesondere von Luft-Wärmepumpen saisonale Ungleichgewichte des Stromverbrauchs. Empirische Fragen für eine fundierte Bewertung Wie sind die verschiedenen Wärmepumpen-Typen auf unterschiedlich energiesparende Gebäude verteilt (Neubau: Erd- Wärmepumpen, sanierter Altbau: Luft-Wärmepumpen)? 18 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
19 Fazit II Welche Temperaturabhängigkeit weist der Strombedarf der heute installierten Wärmepumpen-Typen auf? Welche Arbeitszahlen liegen in der Praxis vor? Welche der Wärmepumpen sind durch den Netzbetreiber nicht nur ab-, sondern auch anschaltbar? Welches Verschiebepotential haben die heute installierten Wärmepumpen-Heizungssysteme (über Pufferspeicher und Gebäude)? Wie groß perspektivisch sind die zum Ausgleich von Erzeugungsschwankungen aktivierbaren Lastverschiebepotentiale, verglichen mit den zu erwartenden Überschüssen? Welche Potentiale bieten in diesem Zusammenhang bivalente Wärmesysteme? 19 [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
20 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Katherina Grashof Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) Zimmerstraße Berlin Tel Fax [Leprich, Hauser, 24. Juli 2012]
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