Power-to-Heat

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 Stadtwärme angeschlossenen Kund:innen und deren Gebäude umweltschonende Stadtwärme über die Versorgungskette erneuerbare Stromerzeugung, Stromnetz und Stadtwärmenetz. 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 Stadtwärme 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.