Überschüssige Energie speist Fernwärmenetz

Die Produktion von nachhaltigem Strom ist Standard – aber erneuerbare Energien sind schwer zu steuern. Deshalb gewinnt die Sektorkopplung an Bedeutung, wie zum Beispiel die Umwandlung von Strom in Wärme: Mit der überschüssigen Energie wird Wasser erwärmt und in das Fernwärmenetz eingespeist. Ein Beispiel für gelungene Sektorkopplung ist die Power-to-Heat-Anlage des Vattenfall Konzerns in Berlin, für die Caliqua die Elektrokessel designt und gebaut hat.

Erneuerbare Energien, wie Wind- und Solarstrom, sind nicht einfach zu steuern. Neben der Frage der Speicherung ist der Netzausbau nicht ausgereift und Lastmanagement nur bei Grossverbrauchern Standard. In Deutschland wird deshalb wird der Überschuss aus erneuerbaren Energien abgeregelt bzw. ausgeschaltet. In der Schweiz wird sich ein ähnliches Bild zeigen: Laut Empa wird die erwartete Überschuss-Elektrizität nach dem AKW-Ausstieg und einem Ausbau der PV-Potentials auf 50% bei rund 10 TWh liegen. Diese überschüssige Energie kann lokal nicht verbraucht werden und die vorhandenen Netzkapazitäten reichen für den Transport nicht aus – ein Fall für die Sektorkopplung.

Grafik Quelle: EMPA


Sektorkopplung. Denn überschüssige Energie abregeln ist keine Lösung.

Die Sektorkopplung unterscheidet zwischen drei Verbrauchssektoren: Stromverbrauch, Mobilität und Wärmeverbrauch. Die Infrastruktursysteme dieser Verbrauchssektoren werden gekoppelt, um überschüssige nachhaltige Energie zu nutzen. Zum Beispiel mit einer Power-to-Heat-Anlage, die überschüssigen Strom nutzt, um Wasser zu erwärmen und diese Wärme über Wärmetauscher in das das Fernwärmenetz einzuspeisen. Dadurch wird die Nutzung fossiler Energieträger zur Wärmeerzeugung verringert und gleichzeitig CO2-Emissionen reduziert. Die Power-to-Heat-Anlage liefert eine Lösung, wie das schwankende Angebot erneuerbarer Energien effizient in die vorhandene Energieerzeugung integriert werden und das Stromnetz stabilisieren kann. Den erzeugten Strom macht sie für die Dekarbonisierung des Wärmesektors nutzbar, nämlich für umweltschonende Fernwärme. Dieses Prinzip ist für die Schweiz hochinteressant: Aktuell macht der Wärmeverbrauch ca. 50% des Endenergieverbrauchs aus, wobei rund zwei Drittel aus fossilen Energieträgern stammen.

Elektroheisswassererzeuger – wie elektrische Wasserkocher?

Die Power-to-Heat-Anlage von Vattenfall in Berlin nutzt die Sektorenkopplung zur Flexibilisierung des Verbrauchs und vermindert so Abregelungen. Die ENGIE-Tochtergesellschaft Caliqua designte und baute für Vattenfall drei hocheffiziente Elektrokessel mit einer Gesamtleistung von 120 MWth. Wie die Energie in warmes Wasser umgewandelt wird? Während bei einem Wasserkocher der Strom über einen Heizstab erhitzt, fliesst bei den Elektrodenheisswassererzeugnern der Strom von Elektrode zu Gegenelekrode. Die Power-to-Heat-Anlage lässt sich äusserst flexibel betreiben. Gerade in Norddeutschland ist dies von grossem Wert, denn in der Nähe der grossen Windkraftanlagen fällt teilweise sehr viel Energie an. So viel, dass Stromnetzbetreiber kurzfristig Abnehmer dafür brauchen: «Berlin gewinnt mit der neuen Power-to-Heat-Anlage einen entscheidenden Hebel, um erneuerbare Energien zu integrieren», sagt Gunther Müller, Vorstandschef der Vattenfall Wärme Berlin. Die P2H-Anlage in Spandau bricht Stromspitzen und wandelt den überschüssigen Strom in Wärme um. So kann Vattenfall mit diesem neuen Kraftwerk am Regelenergiemarkt teilnehmen und mithelfen, das Stromnetz zu stabilisieren.