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Erschienen in: Zeitschrift für Energiewirtschaft 4/2020

28.10.2020

Power-to-Heat – Wo könnte es hingehen?

verfasst von: Katinka Välilä, Doerte Laing-Nepustil, Ulrich Nepustil

Erschienen in: Zeitschrift für Energiewirtschaft | Ausgabe 4/2020

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Zusammenfassung

Zum Gelingen der Energiewende wird der Sektorkopplung und damit auch der Power-to-Heat-Technologie eine Notwendigkeit von Seiten der Wissenschaft, Wirtschaft und Politik zugesprochen. Trotzdem werden die Potenziale der Power-to-Heat-Technologie für eine weitere Flexibilisierung der Energieversorgung in Deutschland noch vergleichsweise wenig genutzt. Ziel dieser Veröffentlichung ist es daher, den aktuellen Stand des Ausbaus von Power-to-Heat-Anlagen und vielversprechende Forschungsbemühungen an technischen Entwicklungen aufzuzeigen. Dazu werden die unterschiedlichen Ausprägungen der Power-to-Heat Technologie und Wärmespeicher kurz vorgestellt. Der aktuelle Stand des Ausbaus und noch ungenutze Potenziale werden aufgezeigt.
Die installierte Leistung aller Power-to-Heat-Anlagen in Deutschland hat Ende 2019 die Marke von 1 GW überschritten, dabei handelt es sich hauptsächlich um Anwendungen in Kombination mit Fernwärmenetzen. Entsprechend beschränken sich auch die Wärmespeichertechnologien im Wesentlichen auf drucklos oder druckaufgeladene geschichtete Wasserspeicher mit einer Temperatur bis maximal 200 °C. Seit 2014 ist ein innovativer Zwei-Zonen-Speicher auf dem Markt zu finden. Darauf aufbauend wird die aktuelle Forschung im Bereich Hochtemperaturwärmespeicher und die damit verbundene Möglichkeit Power-to-Heat-to-Power diskutiert. Abrundend werden die aktuelle Gesetzgebung und deren zukünftige Ausgestaltung zum Thema Power-to-Heat, sowie aktuelle Reformvorschläge erörtert. Damit wird auch ein Appell an die Politik gerichtet, die regulatorischen Rahmenbedingungen weiter anzupassen, um Geschäftsmodelle im Bereich Power-to-Heat auf breiter Ebene tragfähig zu machen.

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Fußnoten
1
Vgl. zum Begriff „Sektorkopplung“ (Wietschel et al. 2019).
 
2
In Deutschland stieg der Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch insgesamt von 37,8 % im Jahr 2018 auf 42,1 % im Jahr 2019 (Umweltbundesamt 2020).
 
3
Vgl. zur Funktionsweise des Regelleistungsmarkts (Regelleistung 2020). Die ÜBN sind dazu verpflichtet einen stabilen Stromnetzbetrieb zu gewährleisten. Dazu ist die Netzfrequenz im europäischen Verbundnetz auf einen Wert um 50 Hertz stabil zu halten. Um Prognosefehler auszugleichen gibt es den Regelleistungsmarkt mit den Produkten Primärregelleistung (PRL), Sekundärregelleistung (SRL) und Minutenreserveleistung (MRL) (Böttger 2017).
 
4
Vgl. dazu z. B. (Agora Energiewende 2014; Bücken et al. 2017; Pieper et al. 2018).
 
5
Vgl. §3 StromStG.
 
6
Gem. §12b Abs. 5 StromStV sind mit „räumlichen Zusammenhang“ Entnahmestellen in einem Umkreis von bis zu 4,5 km um die jew. Stromerzeugungeinheit gemeint.
 
7
Demnach müssen die KWK-Anlagen hocheffizient sein und Nutzungsgrad von mindestens 70 % pro Monat oder Jahr aufweisen.
 
8
Das EEG nennt vier weitere Eigenverbrauchsfälle, die im vorliegenden Anwendungsfall in der Regel irrelevant sind vgl. hierzu §61a EEG.
 
9
Vgl. dazu §13 Abs. 6a EnWG in Verbindung mit §§36c Abs. 1 und 88b EEG.
 
10
Vgl. dazu §118 Abs. 22 EnWG.
 
11
Vgl. auch Agora Energiewende (2014).
 
12
Vgl. zum Begriff „Überschussstrom“ (Drünert et al. 2019) und (Zapf 2017).
 
13
Ähnlich dem Vorschlag von Agora (Agora Energiewende 2017) weiter oben.
 
Literatur
Zurück zum Zitat Agentur für Erneuerbare Energien (2017) ERNEUERBARE ENERGIE FÜR DIE INDUSTRIE : PROZESSWÄRME AUS BIOENERGIE SORGT FÜR UNABHÄNGIGKEIT UND KLIMASCHUTZ. Renews Kompakt, Bd. 38. Agentur für Erneuerbare Energien, Berlin, S 1–4 Agentur für Erneuerbare Energien (2017) ERNEUERBARE ENERGIE FÜR DIE INDUSTRIE : PROZESSWÄRME AUS BIOENERGIE SORGT FÜR UNABHÄNGIGKEIT UND KLIMASCHUTZ. Renews Kompakt, Bd. 38. Agentur für Erneuerbare Energien, Berlin, S 1–4
Zurück zum Zitat Agora Energiewende (2014) Power-to-Heat zur Integration von ansonsten abgeregeltem Strom aus Erneuerbaren Energien. Agora Energiewende, Berlin (Juni 2014) Agora Energiewende (2014) Power-to-Heat zur Integration von ansonsten abgeregeltem Strom aus Erneuerbaren Energien. Agora Energiewende, Berlin (Juni 2014)
Zurück zum Zitat Agora Energiewende (2017) Neue Preismodelle für Energie. Grundlagen einer Reform der Entgelte, Steuern, Abgaben und Umlagen auf Strom und fossile Energieträger. Hintergrund. Agora Energiewende, Berlin (April 2017) Agora Energiewende (2017) Neue Preismodelle für Energie. Grundlagen einer Reform der Entgelte, Steuern, Abgaben und Umlagen auf Strom und fossile Energieträger. Hintergrund. Agora Energiewende, Berlin (April 2017)
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Zurück zum Zitat bdew (2019) Marktregeln für eine erfolgreiche Sektorkopplung. Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Berlin (Diskussionspapier) bdew (2019) Marktregeln für eine erfolgreiche Sektorkopplung. Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Berlin (Diskussionspapier)
Zurück zum Zitat BNetzA (2017a) EEG in Zahlen 2017. Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Bonn, S 1–77 BNetzA (2017a) EEG in Zahlen 2017. Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Bonn, S 1–77
Zurück zum Zitat BNetzA (2019a) Quartalsbericht zu Netz- und Systemsicherheitsmaßnahmen Gesamtjahr und Viertes Quartal 2018. Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Bonn BNetzA (2019a) Quartalsbericht zu Netz- und Systemsicherheitsmaßnahmen Gesamtjahr und Viertes Quartal 2018. Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Bonn
Zurück zum Zitat BNetzA (2019b) Evaluierungsbericht zum Netzausbaugebiet gemäß § 36c (7) Erneuerbare-Energien-Gesetz Stand: Juni 2019. Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Bonn BNetzA (2019b) Evaluierungsbericht zum Netzausbaugebiet gemäß § 36c (7) Erneuerbare-Energien-Gesetz Stand: Juni 2019. Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Bonn
Zurück zum Zitat Böttger, D., 2017. Energiewirtschaftliche Auswirkungen der Power-to-Heat-Technologie in der Fernwärmeversorgung bei Vermarktung am Day-ahead Spotmarkt und am Regelleistungsmarkt. Dissertation. Universität Leipzig. Böttger, D., 2017. Energiewirtschaftliche Auswirkungen der Power-to-Heat-Technologie in der Fernwärmeversorgung bei Vermarktung am Day-ahead Spotmarkt und am Regelleistungsmarkt. Dissertation. Universität Leipzig.
Zurück zum Zitat Brandstätt C (2017) Kopplung der Stromversorgung mit Wärme‑, Gas- und Verkehrssektor. OLEC-Jahrestagung Oldenburg. 30.08.2017. https//www.ifam.fraunhofer.de. Zugegriffen: 21. Aug. 2019 Brandstätt C (2017) Kopplung der Stromversorgung mit Wärme‑, Gas- und Verkehrssektor. OLEC-Jahrestagung Oldenburg. 30.08.2017. https//www.​ifam.​fraunhofer.​de. Zugegriffen: 21. Aug. 2019
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Zurück zum Zitat Laing D, Nepustil U, Lodemann D, Keil K, Sivabalan R (2015) POWER-TO-HEAT – INNOVATIVE CONCEPT FOR LATENT HEAT STORAGE WITH DIRECT ELECTRICAL CHARGING. In: 9th International Renewable Energy Storage Conference (IRES 2015), S 1–7 Laing D, Nepustil U, Lodemann D, Keil K, Sivabalan R (2015) POWER-TO-HEAT – INNOVATIVE CONCEPT FOR LATENT HEAT STORAGE WITH DIRECT ELECTRICAL CHARGING. In: 9th International Renewable Energy Storage Conference (IRES 2015), S 1–7
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Zurück zum Zitat Pieper C, Unz S, Beckmann M (2018) Betrieb von Power-to-Heat-Anlagen und Möglichkeiten zur Vermarktung. In: Thiel S, Thomé-Kozmiensky E, Quicker PAG (Hrsg) Energie Aus Abfall. Thomé-Kozmiensky Verlag, Neuruppin, S 299–312 Pieper C, Unz S, Beckmann M (2018) Betrieb von Power-to-Heat-Anlagen und Möglichkeiten zur Vermarktung. In: Thiel S, Thomé-Kozmiensky E, Quicker PAG (Hrsg) Energie Aus Abfall. Thomé-Kozmiensky Verlag, Neuruppin, S 299–312
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Zurück zum Zitat VDE-ETG (2015) VDE-STUDIE POTENZIALE FÜR STROM IM WÄRMEMARKT BIS 2050. ETG Taskforce Wärmemarkt, Frankfurt am Main. (Wärmeversorgung in flexiblen Energie-versorgungssystemen mit hohen Anteilen an erneuerbaren Energien) VDE-ETG (2015) VDE-STUDIE POTENZIALE FÜR STROM IM WÄRMEMARKT BIS 2050. ETG Taskforce Wärmemarkt, Frankfurt am Main. (Wärmeversorgung in flexiblen Energie-versorgungssystemen mit hohen Anteilen an erneuerbaren Energien)
Zurück zum Zitat Wietschel M, Plötz P, Klobasa M, Johannes JM, Hermann L, Grosse B, Nacken L, Küster M, Naumann D, Kost C, Fahl U, Timmermann D, Albert D (2019) Sektorkopplung – Was ist darunter zu verstehen ? Z Energiewirtsch 43:1–10. https://doi.org/10.1007/s12398-018-0241-3CrossRef Wietschel M, Plötz P, Klobasa M, Johannes JM, Hermann L, Grosse B, Nacken L, Küster M, Naumann D, Kost C, Fahl U, Timmermann D, Albert D (2019) Sektorkopplung – Was ist darunter zu verstehen ? Z Energiewirtsch 43:1–10. https://​doi.​org/​10.​1007/​s12398-018-0241-3CrossRef
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Zurück zum Zitat Zunft S, Krüger M, Dreißigacker V, Mayer P‑M, Niklasch C, Bertsch C (2012) Adiabate Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung – der ADELE-Wärmespeicher. In: Kraftwerkstechnik, Bd. 4. TK Verlag, Dresden, S 749–757 Zunft S, Krüger M, Dreißigacker V, Mayer P‑M, Niklasch C, Bertsch C (2012) Adiabate Druckluftspeicher für die Elektrizitätsversorgung – der ADELE-Wärmespeicher. In: Kraftwerkstechnik, Bd. 4. TK Verlag, Dresden, S 749–757
Metadaten
Titel
Power-to-Heat – Wo könnte es hingehen?
verfasst von
Katinka Välilä
Doerte Laing-Nepustil
Ulrich Nepustil
Publikationsdatum
28.10.2020
Verlag
Springer Fachmedien Wiesbaden
Erschienen in
Zeitschrift für Energiewirtschaft / Ausgabe 4/2020
Print ISSN: 0343-5377
Elektronische ISSN: 1866-2765
DOI
https://doi.org/10.1007/s12398-020-00288-4

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