Smart-Grid fähige Wärmepumpen im intelligenten Stromnetz

Von | 19. Januar 2017

Wie Wärmepumpentechnik als flexibler Stromspeicher Netzstabilität gewährleistet

Die zunehmende Energiegewinnung aus umweltfreundlichen Energieträgern betrifft nicht nur den Verkehrssektor und die Wärmeversorgung, sondern auch die öffentlichen Stromnetze. So könnte der Anteil ökologischer Energiequellen wie Sonnenlicht oder Windkraft bis 2020 47 Prozent an der gesamten Stromproduktion betragen. Dies zeigt eine Prognose des Bundesverbandes Erneuerbarer Energien. Welchen Beitrag Wärmepumpen mit smarter Regelungstechnik bei einer zunehmend ökologischen und dezentralen Strom- und Wärmeversorgung leisten, zeigt dieser Beitrag im Folgenden.

Einbindung der Wärmepumpe in intelligente Stromnetze

Smart-Grid-Ready Schnittstellen dienen der Integration von Wärmepumpen in Smart Grids, um eine Kopplung bei der Strom- und Wärmegewinnung zu erzielen. Wärmepumpenmodelle mit diesem Label verfügen über eine entsprechend smarte Regelungstechnik. Der Bundesverband Wärmepumpe e.V. veröffentlicht auf seiner Website eine Liste smart-grid-fähiger Wärmepumpen sämtlicher Hersteller. Die dort veröffentlichte Übersicht gibt zudem für jedes Wärmepumpenmodell Aufschluss über den Zeitraum der Gültigkeit der Smart-Grid Zertifizierung.

Wärmepumpentechnik fängt Stromüberschüsse ab

Neben großen Gas- oder Kohlekraftwerken produzieren zunehmend Windkraft- und Photovoltaikanlagen von privaten Haushalten, Betriebsgebäuden oder öffentlichen Einrichtungen dezentral Strom. Dies stellt das öffentliche Stromnetz vor neue Herausforderungen. Denn je nach vorliegenden Witterungsverhältnissen liefern erneuerbare Energieträger unterschiedlich hohe Energiemengen, sodass im Hochsommer oder Tagen mit hohem Windaufkommen vielfach Leistungsspitzen in der Stromerzeugung resultieren. An das Smart Grid angeschlossene Wärmepumpen leisten einen wichtigen Beitrag zum Ausgleich dieser Stromüberschüsse. Denn über die Smart-Grid-Ready Schnittstelle nimmt die Wärmepumpe das Überangebot an regenerativem Strom zu günstigen Preisen entgegen und speichert dieses als Heizenergie im Puffer- oder Brauchwasserspeicher ab. Dies ist auch unter dem Begriff Power-to-Heat bekannt und senkt die Stromkosten bei der eigenen Heizung. Zeitgleich sind die Stromnetze vor Überlastung oder Spannungsschäden geschützt.

Kommunikation zwischen Energiemanager und Wärmepumpe

Vorteilhaft beim Betrieb einer Wärmepumpe sind die flexibel zur Verfügung stehenden Betriebsmodi, die zeitlich jederzeit anpassbar sind. Ein Energiemanager kommuniziert dabei mit der Wärmepumpe und gibt vor, in welchen Betriebsmodus diese schaltet. Der Energiemanager lässt sich dabei mit bestimmten Schwellenwerten bespielen. Die vorgenommenen Einstellungen regeln und bestimmen die Ein- und Abschaltzeiten der Wärmepumpe. Liegt ein erhöhtes Stromaufkommen vor, setzt sich die Wärmepumpe in Betrieb. Dies geschieht auch, wenn aktuell kein Heizbedarf besteht. Die erzeugte Wärme speist die Wärmepumpe in das Speichersystem ein und lagert sie dort zwischen, um sie später für Heizzwecke nutzbar zu machen. Intelligent geregelte Wärmepumpen reduzieren damit die Differenz zwischen Stromangebot und -nachfrage und sorgen für mehr Gleichgewicht und Stabilität auf dem dezentralen Strommarkt.

Verstärkte Nachhaltigkeit beim Heizen mit Umweltwärme

Da eine Wärmepumpe nicht nur Umweltwärme, sondern auch Strom für die Bereitstellung von thermischer Energie nutzt, gerät sie zum Thema Nachhaltigkeit immer wieder in die Kritik. So bemängeln Kritiker, dass der Betrieb des Wärmepumpenmotors Strom benötigt. Dieser wird vielfach aus fossilen Energieträgern gewonnen. Über die Einbindung in intelligente Stromnetze ist die Wärmepumpe hingegen in der Lage mehr Strom aus erneuerbaren Energiequellen effektiv zu nutzen und die eigene Ökobilanz zu steigern. Dies leistet einen wichtigen Beitrag für die Durchsetzung der Wärmewende in Deutschland und unterstützt die von der Bundesregierung beabsichtigte Reduzierung der CO2 Emissionen.

Weitere Infos zu Ausführungen, Modellen, Kosten und zur Funktionsweise einer Wärmepumpe gibt es hier.

Smart Metering und Wärmepumpe

Smart Meter übertragen Betriebszustände und den Stromverbrauch der Wärmepumpe mithilfe einer Kommunikationseinheit. So können sowohl Hersteller als auch Wärmepumpenbesitzer Verbrauchsdaten der eigenen Wärmepumpe jederzeit einsehen. Strom- und Energiekosten der eigenen Heizungsanlage werden so kontinuierlich visualisiert und nicht erst am Ende der Heizperiode. Energiekosten lassen sich dadurch zielgerichteter kontrollieren. Smart Meter speichern Verbrauchsdaten ab und senden diese automatisiert an den Stromversorger. Herausforderungen liegen hier in einer verschlüsselten Datenübertragung. Seit dem 1. Januar 2017 sind Smart Meter für Wärmepumpenbetreiber Pflicht, sofern die Wärmepumpe aus dem Stromnetz ansteuerbar ist und einen Verbrauch von mehr als 10.000 Kilowattstunden Strom im Jahr aufweist.

 

 01 – Quelle: https://www.bee-ev.de/fileadmin/Publikationen/Studien/090318_IfnE-Studie_AEE-BEE-Ausbau-EEStrom2020.pdf 

 

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