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Heidelberg, 19. Oktober 2017
Thermische Speicher in Bestandsgebäuden
Forschungsvorhaben ThermSpe4EE
Karin Maar
Wärmewende
Verbundforschungsprojekt ThermSpe4EE
Dezentrale Energiewelt
Thermische Speicherung im Gebäudebestand
Prinzip Wärmepumpe
Lastverschiebung
ThermSpe4EE-Praxistest
Ausblick
Thermische Speicher in Bestandsgebäuden
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Wärmewende
• Klimaschutz - Energiepolitische Vorgaben Bundesregierung
• Überschüsse der Energieerzeugung aus EE
• Wärmebedarf:
40 % des Gesamtenergieverbrauchs Deutschland
20 % des CO2-Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes
• Anpassung von Bedarf an Erzeugung → Lastverschiebungen
Laststeuerung
Speichertechnologien
→ Strom und Wärme intelligent vernetzt
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• Trends
Anwendungen: dezentral statt zentral
Erzeugung: regenerativ statt konventionell
Einspeisung: fluktuierend statt kontinuierlich
• Lösungen
Smart Grids
Smart Markets
Flexibilität
Neue Spielräume für Verbraucher
Transformation des Energiesystems
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• ThermSpe4EE:
Thermische Speicher für Erneuerbare Energien
• „Förderinitiative „Zukunftsfähige Stromnetze“
• Interdisziplinärer Forschungsansatz
Stromgeführte Wärmepumpen
Gebäudemasse als Energiespeicher
Einsatz thermischer Speicher
Variable Stromtarife zur Lastverschiebung
Potentialuntersuchungen Metropolregion
• Dauer 11/2014 – 08/2017
Verbundprojekt zur thermischen Speicherung
Projektabschluss September 2017
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ThermSpe4EE Interdisziplinärer Ansatz
• Zeitvariable Stromtarife
• Intelligente Wärmepumpentechnik
• Gebäude + Speichermedien
• Potenziale Metropolregion
Schema: Technische Universität Kaiserslautern
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Verbundpartner im Forschungsprojekt ThermSpe4EE
Thermische Speicherung im Gebäudebestand
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• Wärmepumpen-Anlagen bei Kunden im Gebäudebestand (Metropolregion)
Wärmebedarf im Gebäudebestand
Entwicklung Neubautätigkeit?
Zur Nutzung der CO2-Senkungspotentiale sind Wärmepumpen im
Gebäudebestand nötig
• Wärmepumpe + Pufferspeicher
Bewährte, effiziente Technologie
Günstige Speicherung
von Nutzenergie
Speicher vorhandenQuelle: www.mrn.de
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• Ziel: Betrieb der Wärmepumpe bei hohen EE-Anteilen im Netz (stromgeführt)
• Kunden beeinflusst den Netzbetrieb:
Speicher füllen bei hohem Dargebot, Verbrauch reduziert bei niedrigem EE-Dargebot
• Anreiz für Kundenanlage: Preissignale
• Am Day-Ahead-Markt/Börse orientiert
• 4 fixe Tarifstufen, ohne feste Zeitfenster
• Stündliche Auflösung, 24 Stunden Vorlauf
Lastverschiebungssignale
Konzeption zeitvariable Tarife
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• > 50% Preisbestandteile fix (Steuern / Abgabe / Netzentgelte)
• Chance Digitalisierung:
Günstige und sichere Kommunikation, nicht flächendeckend kurzfristig
verfügbar
• Bildet nicht unbedingt Knappheiten in
einem lokalen Verteilnetz ab
Neue Spielräume für Verbraucher
Randbedingungen zeitvariable Tarife
Quelle: BDEW 2017
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• Kundenwunsch: Erneuerbare Energien spielen eine große Rolle
• Keine Verhaltensänderung erforderlich (intelligente Steuerung)
• Änderungen im System:
Bilanzierungsprozesse (SLP), Netznutzungsentgelte, Flexibilitäts-Prämien?
• Betriebskostenersparnis möglich, aber: Mehrkosten Investition
Nutzeffekte rechtfertigen Mehraufwand derzeit nicht
Perspektiven
Fazit zeitvariable Tarife
Konzeption thermische Speicher
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• Einsatz weiterer Speicher: Phasenwechselmaterialen, Gebäudemasse
• Nutzbarkeit der Masse steigt mit sinkendem Wärmebedarf
• Kurzzeitspeicher für 1-12 h
• Größere Speicher → geringere Betriebskosten, höhere Investitionen
Wirtschaftliche Auslegung für ca. 6 h
Auswirkungen auf das Verteilnetz
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• Keine Entlastung der Niederspannungsnetze
• Netzverstärkung ermöglicht sowohl weitere Integration von Wärmepumpen
als auch von Photovoltaik
Unterstützung der Integration von EE
Verschiebung der elektrischen Last möglich
Quelle: Technische Universität Kaiserslautern
Räumliches Marktpotential von Wärmepumpen in der MRN
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• Eignungsprüfung per App nutzt Web-Service
• Anwendung z.B. zur Vertriebsunterstützung
(Vergleichbar etwa einer Verfügbarkeitsabfrage der
Telekomanbieter)
• Status: Demonstrator
Datenbank-Funktion für ausgewählte Gebäude
potentielle Standortfläche berechnet
gewünschte Attribute abfragt
Nutzung interaktiver digitaler Karten in einem
Webportal
Web APP, Quelle: geomer
Geoinformationssysteme zeigen Potenziale
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• www.maps.thermspe4ee.de/
arcgis/home/
• Abschätzung des
Wärmepumpen-Potenzials im
Hinblick auf die
Ersetzung von Ölheizungen
Ca. 500.00 Gebäude
(EFH, MFH, RH)
geeignet
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• Winter 2016/17: Pilotanlage in Hagenbach installiert
• Einfamilienhaus Baujahr 1991
• Installation von Heizung und Speicher
Wärmepumpe 9,8 Kilowatt, Warmwasserspeicher 1.800 Liter
• 13 Radiatoren ausgetauscht (Niedertemperaturheizkörper)
• Einbau der intelligenten Steuerung (Test-Modus)
• Messung von
Gebäude, Wärmeverteilung, Heizung, Speichern
Praxistauglichkeit und Behaglichkeit!
Verifikation der Simulationen
ThermSpe4EE-Praxistest
Heizungssteuerung über App
Quelle: ait
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Fazit ThermSpe4EE
• Mögliche Modellansätze für Tarife analysieren
• Kommunikationssysteme weiter verfolgen
• Verschiebung elektrischer Lasten möglich
• Keine Entlastung der Niederspannungsnetze
• Energiespeicher
Nutzbarkeit der Gebäudespeichermasse steigt mit sinkendem Wärmebedarf
Weitere Speicher können integriert werden
• Potentiale MRN:
Räumliche Verteilung des Potentials analysiert
Interaktive digitale Karten erarbeitet
Ganzheitlichen Ansatz entwickelt
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Ausblick
• Praxistest
Abschließen
Ergebnisse bewerten
• Ausblick
Interdisziplinäres Vorgehen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie
Intelligente Anwendungen wie Energiemanagement, Energiespeicherung
Flexibilitätsoptionen im Smart Grid
Projekt Designetz – Wege zur Umsetzung der Energiewende
Viele weitere Innovationsprojekte
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Vielen Dankfür Ihre Aufmerksamkeit.
PFALZWERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Kurfürstenstraße 29
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