Dezentrale direktelektrische Power-to-Heat Anlagen – Analyse des Potenzials zur Erbringung von Flexibilität

Der wachsende Anteil fluktuierender Stromerzeugung in Deutschland bedingt einen zunehmenden Flexibilitätsbedarf im Energiesystem. Zusätzliche Flexibilität soll helfen, die volatile Stromerzeugung möglichst umfänglich und kostengünstig in die Energieversorgung zu integrieren. Power-to-Heat – die Nutzung elektrischer Energie im Wärmesektor – stellt eine potenziell sehr kostengünstige Flexibilitätsoption dar. Eine mögliche Umsetzung eines derartigen Konzeptes besteht in der Installation von Heizpatronen in vorhandenen Endkundenheizsystemen, die koordiniert als Verbund betrieben werden und dadurch stabilisierend auf das Energiesystem einwirken können.

Um das Potenzial derartiger Konzepte zur Erbringung von Flexibilität im Energiesystem abzuschätzen, wird eine simulationsgestützte Analyse eines solchen Ansatzes realisiert. Dazu werden Bewertungsgrößen definiert, um das Flexibilitätspotenzial technisch und ökonomisch quantifizieren zu können. Diese Bewertung erfolgt für einen auf Basis bekannter Strommarktgegebenheiten berechneten optimalen Systembetrieb; darüber hinaus werden auch verschiedene konkret technisch realisierbare Implementierungsvarianten simulationsgestützt analysiert und mit dem optimalen Betrieb verglichen.

Die Analysen zeigen, dass durch das Power-to-Heat Konzept in einer Vielzahl der Zeitpunkte, in denen der Strompreis einen Flexibilitätsbedarf signalisiert, umfänglich auf diesen reagiert werden kann. Dabei können durch den Betrieb der Heizpatronen (ausschließlich in Zeiten mit Flexibilitätsbedarf) potenziell mehr als 20 % der jährlichen Heizenergienachfrage der Endkundenheizsysteme elektrisch gedeckt werden. Gleichzeitig lassen sich dadurch – abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung des Strom- bzw. Energiemarktes – auch die Kosten für die Wärmebereitstellung reduzieren. Dabei beeinflusst die konkrete technische Implementierung die Fähigkeit der Power-to-Heat Systeme, flexibel zu agieren, grundsätzlich besteht jedoch selbst bei technisch sehr einfach ausgestalteten Systemen ein deutliches Flexibilitätspotenzial. Damit zeigt sich insgesamt für entsprechende dezentrale direktelektrische Power-to-Heat Anlagen ein energiewirtschaftlich relevantes Potenzial zur Erbringung von Flexibilität.