Power-to-Heat für die Berliner Fernwärme

Innovation & Technik  •  02.02.2022

#fernwärme #nachhaltigkeit #berlin

 

Bei starkem Wind oder an sonnigen Tagen steht oft deutlich mehr erneuerbar erzeugter Wind- oder Photovoltaikstrom zur Verfügung, als in diesen Momenten aufgrund des Stromverbrauchs durch das Stromnetz aufgenommen werden kann. Dann werden Windräder abgeregelt und die mögliche Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen bleibt ungenutzt. Sinnvoller ist es, den Strom in diesen Zeiten mittels einer Power-to-Heat-Anlage zur Wärmeerzeugung einzusetzen. Diese flexible Technologie verbindet intelligent den Strom- und Wärmesektor und kann so zur Dekarbonisierung beitragen.

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Europas größte Power-to-Heat-Anlage

Werfen Sie einen detaillierten Blick in Europas größte Anlage und erfahren Sie, warum Power-to-Heat eine wichtige Schlüsseltechnologie für die Wärmewende, Sektorkopplung und eine klimaschonende Fernwärmeversorgung ist.

Intelligente Hybrid-Lösung

In Berlin-Spandau am Standort Reuter West hat die Vattenfall Wärme die größte Power-to-Heat-Anlage Europas errichtet. Die neue Anlage kann erneuerbaren Strom aufnehmen und in erneuerbare Wärme für die Fernwärmekund:innen umwandeln.

Das Besondere an der Spandauer Power-to-Heat-Anlage ist die Kombination mit der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) am Standort. Bei wenig erneuerbarer Stromproduktion wird die Fernwärme durch die KWK-Anlagen erzeugt. Ist ein Überschuss an erneuerbarem Strom im Netz, kann die Power-to-Heat-Anlage diesen Strom nutzen, um Fernwärme zu produzieren. Ist der Überschuss verbraucht, fährt die Anlage herunter und die KWK-Anlagen produzieren wieder die benötigte Wärme bei gleichzeitiger Stromproduktion. Durch diese Hybrid-Lösung aus KWK und Power-to-Heat werden die Infrastrukturen Fernwärmenetz, Strominfrastruktur und Gasinfrastruktur intelligent gekoppelt.


Wärme- und Energieversorgung von Vattenfall | Energie News | Sektorkopplung (Illustration)

Alles auf einen Blick

Wärme- und Energieversorgung von Vattenfall | Energie News | Sektorkopplung (Wasserkocher)

120 MW

Diese Wärmeleistung entspricht 60.000 Wasserkochern

Wärme- und Energieversorgung von Vattenfall | Energie News | Sektorkopplung (Winter)

30.000 Haushalte

Wärmeleistung für Heizung und Warmwasser im Winter

Wärme- und Energieversorgung von Vattenfall | Energie News | Sektorkopplung (Sommer)

360.000 Haushalte

Warmwasserleistung im Sommer

Interview

mit Dr. Andreas Schnauß
Leiter Grundlagen Wärme, Vattenfall Wärme Berlin AG

 

Was ist das Besondere an der Hybridlösung in Spandau?

Der Hybrid aus der Kraft-Wärme-Kopplung und Power-to-Heat ähnelt hinsichtlich der Integration von erneuerbarem Strom einer Batterie. Bei viel Wind oder Photovoltaik wird aus dem Stromnetz Strom entnommen. Die Batterie wird gewissermaßen beladen bzw. Power-to-Heat betrieben. Hierdurch erhalten unsere an die Fernwärme angeschlossenen Kund:innen und deren Gebäude umweltschonende Fernwärme über die Versorgungskette erneuerbare Stromerzeugung, Stromnetz und Fernwärmenetz. Anders ist es, wenn wenig Wind oder Photovoltaik in hohem Maße einspeisen. Dann wird diese erneuerbare Energie dem System zugeführt. Die „Batterie“ wird also entladen und der Strom und die Wärme während dieser Zeit wieder durch Kraft-Wärme-Kopplung auf der Basis von Gas erzeugt.

 

Wie groß ist der Anteil der Power-to-Heat-Anlage am gesamten Berliner Energiemarkt?

Im Tageszeiten- und Saisonverlauf variiert die gesamte Stromverbrauchslast der Stadt Berlin zwischen 1.000 und 2.400 Megawatt (MW). Die Vattenfall Power-to-Heat-Anlage generiert mit 120 MW somit ein zusätzliches Integrationspotenzial an erneuerbaren Energien von 5 bis 12 Prozent der gesamten Berliner Stromverbrauchslast. Hierdurch kann unsere Power-to-Heat-Anlage sehr stark zur Integration der erneuerbaren Energien in die Metropole Berlin beitragen und einen großen Beitrag für die urbane Energiewende leisten.

 

Wie sieht der weitere Weg der Dekarbonisierung bis 2040 in Berlin aus?

Der angestrebte Dekarbonisierungspfad lässt sich durch drei Phasen beschreiben: Die erste war der Braunkohleausstieg. Dieser wurde in 2017 bereits abgeschlossen. Der Steinkohleausstieg soll bis spätestens 2030 erfolgen und danach geht es darum, die Dekarbonisierung der Fernwärme bis 2040 weitgehend abzuschließen.

Im Wesentlichen gibt es zwei verschiedene Power-to-Heat-Systeme. Zum einen jene, die Strom direkt in Wärme umwandeln, wie der Wasserkocher zu Hause oder mehrere Dutzend Megawatt starke Anlagen der Energiewirtschaft für die Fernwärme und zum anderen Wärmepumpen, die den Strom als Antrieb nutzen, um aus anderen Quellen Wärme zu gewinnen, etwa aus der Umgebungsluft, der Abwärme aus Industrieprozessen, von Abwasser oder aus dem Erdboden. Das funktioniert im kleinen Maßstab für Einfamilienhäuser wie auch im großen für ganze Wärmenetze. Wärmepumpen gelten als besonders effizient, da sie mit jeder eingesetzten Kilowattstunde Strom die drei- bis vierfache Menge Wärme erzeugen.

Neben diesem direkten Stromeinsatz in den Wärmenetzen besteht die Option, Strom in synthetische Energieträger – beispielsweise E-Fuels für den Betrieb von schwer zu elektrifizierenden Fahrzeugen wie Schiffen und Flugzeugen – oder in Gase wie Wasserstoff umzuwandeln. Ein Vorteil ist, dass hierfür bestehende

Infrastruktur genutzt werden kann, das Erdgasnetz zum Beispiel. Hier kommt die Kraft-Wärme-Kopplung ins Spiel, kurz KWK, das Bindeglied zwischen dem Strom- und dem Wärmemarkt und ein wichtiges Instrument der Sektorkopplung. KWK-Anlagen gelten als besonders effizient, da sie Strom und Wärme gleichzeitig erzeugen. Im Vergleich zur getrennten Erzeugung von Strom und Wärme liegt der Wirkungsgrad des verwendeten Brennstoffes deutlich höher. In Zukunft wird nachhaltig erzeugter Wasserstoff das fossile Gas als Energieträger für KWK–Anlagen ersetzen. Um die saisonalen Schwankungen bei Erzeugung und Bedarf von Strom und Wärme auszugleichen, werden wir künftig im Sommer mit der Überschussenergie von Wind und Photovoltaik CO2-neutral Wasserstoff erzeugen und diesen zwischenspeichern – und können damit im Winter die KWK-Anlagen fahren. So schließt sich der Kreis.
 

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Die regenerativen Energien müssen im Wärmemix der Zukunft eine größere Rolle spielen. Mit unseren Power-to-Heat-Anlagen können wir dieses Potenzial für den städtischen Ballungsraum nutzen und aus überschüssigem erneuerbaren Strom Wärme erzeugen.

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