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Sektorkopplung und Wärmespeicher für die Energiewende im Wärmesektor

 

Das Thema Sektorkopplung ist seit 2016 zum vielzitierten Schlagwort der Energiebranche geworden. Es kristallisiert sich heraus, dass der Wärmesektor in den Fokus der öffentlichen Diskussion rückt. Kein Wunder, ist er doch mit einem Energiebedarf von rund 1.300 TWh mehr als doppelt so groß wie der Stromsektor mit rd. 600 TWh. Klar wird damit: Die Umsetzung der Energiewende kann nur gelingen, wenn neben der Strommarktwende auch eine Wärmewende vollzogen wird. Damit aber Strom- und Wärmesektor bei weiterem Ausbau fluktuierender Stromerzeuger stärker gekoppelt werden können, sind vor allem zwei Technologien entscheidend: Große Wärmespeicher und Power-to-Heat-Anlagen.

Erneuerbare auch in der Wärmeerzeugung
Die Aufgabe ist offensichtlich: Erneuerbare Energien aus Biomasse oder Solarthermie können den Wärmebedarf bei Weitem nicht abdecken. Die Lösung kann nur darin liegen, Wind- und Solarstrom auch für die Wärmewende einzusetzen. Dieser Einsatz von Exergie im Wärmemarkt darf kein Tabu  sein. Ablehnende Denkweisen stammen aus dem Zeitalter der fossilen Energieträger und müssen im Sinne einer erneuerbaren Energieversorgung überwunden werden.

Schlüsseltechnologie Fernwärmespeicher
Der Anteil der Fernwärme von 106 TWh an der gesamten Endenergie laut Energiebilanz 2014 verdeutlicht, dass hier ein erhebliches Potenzial zur Optimierung und Flexibilisierung liegt. Ein Hebel, diese Potenziale zu nutzen, sind große Fernwärmespeicher. Wurde Fernwärme jahrzehntelang weitgehend „on demand“ zeitgleich zur Wärmelast produziert, zeigen die zahlreichen aktuellen Projekte zur Planung und zum Bau großer Fernwärmespeicher, dass es einen Bedarf an zeitlicher Entkopplung von Strom- und Wärmeerzeugung gibt.

Energiewirtschaftliche Gründe für den Bau von Speichern vorhanden
Neben den betriebstechnischen Argumenten (Erhöhung der KWK-Produktion und Verlängerung von Anlagenlaufzeiten) spielen bei der Bauentscheidung für Speicheranlagen zunehmend auch energiewirtschaftliche Gründe eine Rolle. Das liegt auch daran, dass die Marktfähigkeit des KWK-Stroms mit dem Strompreisverfall und der mit dem KWK-Gesetz 2017 geänderten Förderkulisse zunehmend sinkt. Die Produktion eines marktfähigen KWK-Stromprodukts ist im Zeichen der Energiewende wichtiger geworden: KWK-Anlagen wandeln sich mehr und mehr vom Grundlasterzeuger zum flexiblem Backup für erneuerbare Energien und Mittellasterzeuger in wind- und sonnenschwachen Zeiten.

Sektorkopplung für die Elektrifizierung des Wärmemarkts
Ein weiterer Treiber für den Bau von Fernwärmespeichern ist die Sektorkopplung, die bei der Elektrifizierung des Wärmemarkts notwendig wird. In rückwärtiger Richtung kann die Sektor-kopplung mit Power-to-Heat-Prozessen vollzogen werden, während die klassische KWK-Erzeugung bereits eine vorwärtsgerichtete Sektorkopplung ist.

Bei vielen Speicherprojekten ist die Entscheidung zum Speicherbau somit auch mit der Entscheidung zum Einsatz von Elektrodenkesseln verbunden. Das zeigen die Projekte in Kiel, Flensburg, Nürnberg oder Potsdam. Diese werden aktuell nur am Regelenergiemarkt eingesetzt, können aber – sobald die regulatorischen Rahmenbedingungen hinsichtlich Abgaben und Umlagen es zulassen – zur Nutzung von überschüssiger erneuerbarer Energie genutzt werden. Einen Überblick aller Speicherprojekte mit mehr als 5.000 m³  Volumen und ausgewählte PtH-Projekte zeigt die Abbildung.

 Ausblick
Schon jetzt spielen große Wärmespeicher vor allem bei der Flexibilisierung der KWK eine große Rolle. Diese Entwicklung wird mit dem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien anhalten. Soll auch die Wärmewende gelingen, müssen Power-to-Heat-Technologien verstärkt zur Verwertung erneuerbaren Stroms eingesetzt werden. Hierzu müssen von der Politik zunächst der Ordnungsrahmen hinsichtlich Abgaben und Umlagen angepasst werden. Die weitere Entwicklung von Power-to-Heat wird den Bedarf an Wärmespeichern antreiben. Der Ausbau von Wärmespeichern ist derzeit immer noch in seinen Anfängen, doch aufgrund des enormen Potenzials durch die Energiewende ist künftig ein weiterer Zuwachs zu erwarten.

 

         Weitere Informationen: EW 3_2017_Sektorenkopplung treibt den Bedarf an Wärmespeichern