Integration erneuerbarer Energien durch Power-to-Heat
Innovation & Technik • 27.02.2020
#sektorkopplung #powertoheat #erneuerbareenergien
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 erneuerbare Stromproduktion bleibt ungenutzt. Sinnvoller ist es, den Strom in diesen Zeiten mittels einer Power-to-Heat-Anlage smart zur Wärmeerzeugung einzusetzen. Diese flexible Technologie verbindet intelligent den Strom- und Wärmesektor und trägt zur Dekarbonisierung bei.
In Berlin-Spandau am Standort Reuter West hat Vattenfall die größte Power-to-Heat Anlage Europas errichtet. Die neue Anlage kann überschüssigen erneuerbaren Strom aufnehmen und in erneuerbare Wärme für die Vattenfall Stadtwärmekunden umwanden.
Das Besondere an der Spandauer Power-to-Heat-Anlage ist die Kombination mit der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Fernwärmesystem. Bei wenig erneuerbarer Stromproduktion wird die Stadtwärme durch KWK erzeugt. Bei hoher erneuerbarer Stromproduktion, zum Beispiel bei einem Sturmtief mit sehr viel Windstrom, kann Vattenfall die Power-to-Heat-Anlage nutzen, um Stadtwärme zu produzieren. Ist das "Windstromtief" durchgezogen, fährt die Anlage herunter und die KWK-Anlagen produzieren wieder die benötigte Wärme bei gleichzeitiger Stromproduktion. Mit dem Hybrid aus KWK und Power-to-Heat werden die Infrastrukturen Fernwärmesystem, Strominfrastruktur und Gasinfrastruktur intelligent verbunden und gekoppelt.
Diese Wärmeleistung entspricht 60.000 Wasserkochern
Wärmeleistung für Heizung und Warmwasser im Winter
Warmwasserleistung im Sommer
mit Dr. Andreas Schnauß
Leiter Grundlagen Wärme, Vattenfall Wärme Berlin AG
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 Kunden und deren Gebäude erneuerbare Energie über die Versorgungskette erneuerbare Stromerzeugung, Stromnetz und Fernwärmesystem. 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.
Im Tageszeiten- und Saisonverlauf variiert die gesamte Stromverbrauchslast der Stadt Berlin zwischen 1000 und 2400 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 trägt unsere Power-to-Heat-Anlage sehr stark zur Integration der Erneuerbaren Energien in die Metropole Berlin bei. Sie leistet damit einen sehr großen Beitrag für die urbane Energiewende.
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 der Ausstieg aus dem fossilen Gaseinsatz bis spätestens 2050. Bis 2030 ergeben sich die größten CO2-Einsparungen aus der Umstellung von Kohle- auf Gas-KWK. Als Sektorkopplungstechnologie wird die KWK im Transformationspfad bis 2050 zusätzlich mit Power-to-X ergänzt. Nach 2030 ergeben sich die größten CO2-Senkungen mit Power-to-DistrictHeat (P2DH) und später mit synthetischen Brennstoffen.
„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.“
Markus Witt
Leiter Asset Management,
Vattenfall Wärme Berlin AG
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