Potenziale analysiert
Sektorkopplung: Überschuss-Strom unterstützt Wärmeversorgung

Im Projekt "P2H@Adlershof" haben Forschende analysiert, wie lokaler und regionaler Überschussstrom in Nordostdeutschland sektorübergreifend verwertet werden kann. Betriebskonzepte und Planungshilfsmittel - unter anderem für Stadtwerke - sind jetzt online verfügbar.

Der Anteil erneuerbarer Energien am Wärmeverbrauch stagniert seit etlichen Jahren auf niedrigem Niveau. Im Jahr der Antragsstellung (2015) erreichte er 14 %. Zugleich hat die rasante Umsetzung der „elektrischen“ Energiewende in Deutschland zu einem stark steigenden Anteil von Strom aus Erneuerbaren Energien (EE) geführt. Sektorkopplungstechnologien wie Power-to-Heat  und zukünftig Power-to-Gas  bieten die Möglichkeit, den Strom in den Wärmesektor zu integrieren und damit einen Beitrag zur Vermeidung fossiler Brennstoffe in der leitungsgebundenen Wärmeversorgung zu leisten.

Durch den verzögerten Netzausbau im Stromübertragungsnetz, kam es in der Vergangenheit vermehrt zu Netzengpässen. Das heißt der Strom kann nicht vom Erzeugungsort zum Verbraucher gelangen, weil das Stromnetz überlastet ist. Da der erzeugte EE-Strom folglich zeitweise weder transportiert noch anderweitig verwendet werden kann, müssen EE-Anlagen temporär abgeregelt werden.

Die aufgrund von Netzengpässen entstehenden Stromüberschüsse treten überwiegend lokal und regional auf. Grundsätzlich ist Engpassstrom bundesweit ungleich verteilt. Während es im Süden Deutschlands kaum zu Abregelungen kommt, ist der Norden und Osten massiv betroffen. In der Regelzone von 50Hertz in Nordostdeutschland stiegen die Einspeisereduzierungen von erneuerbaren Erzeugern seit 2010 kontinuierlich an. Im Jahr der Antragsstellung zu diesem Forschungsprojekt nahm die abgeregelte Erneuerbare Energie Ausmaße von über 1,3 TWh an. Es könnte volkswirtschaftlich sinnvoll sein, diesen Engpassstrom zu nutzen, anstatt die EE-Erzeuger wie bisher abzuregeln.

Forschungsfokus

In diesem Projekt haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Potenziale für die sektorübergreifende Verwertung von lokalem und regionalem Überschussstrom in Nordostdeutschland untersucht und quantifiziert. Dazu analysierten sie die technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Perspektiven für die regenerative Wärmeversorgung von Quartieren durch EE-Stromerzeugung aus Netzengpasssituationen.

Des Weiteren entwickelten sie Betriebskonzepte. Eingebettet in das Quartierskonzept „Energiestrategie Berlin Adlershof 2020“ simulierten die Forschungspartner mithilfe der bestehenden Power-to-Heat-Anlage am Standort Adlershof, wie sich die Integration von erneuerbarem Überschussstrom in den Wärmemarkt technisch und organisatorisch umsetzen lässt.

Erfolge

Im Projekt wurden folgende Ergebnisse erzielt:

• Betriebserfahrungen mit der Pilotanlage in Adlershof zeigen, dass es möglich ist, negative Sekundärregelleistung zuverlässig bereit zu stellen. Die Anlagen erzielen damit die nötige Flexibilität, um als zuschaltbare Last Netzengpässe beheben zu können. Die Abregelung erneuerbarer Erzeugungsanlagen bei Netzüberlastungen könnte somit vermieden werden.
• Die Untersuchung der historischen Ursachen für Abregelungen zeigt, dass die bisherige Entwicklung wenig aussagekräftig für die zukünftige ist. Es besteht eine starke Abhängigkeit vom Zubau erneuerbarer Energien, von den Wetterbedingungen und dem Ausbaustand der Netze.
• Wärmesenken und Netzengpässe sind bei innerstädtischen Power-to-Heat-Anlagen meist weit voneinander entfernt. Damit verfügen diese nur über eine geringe netzphysikalische Wirksamkeit. Die zu erwartenden Strommengen durch Abregelungen erneuerbarer Anlagen werden für den gesamten Wärmemarkt nicht besonders relevant sein. Für einzelne Standorte könnten sich jedoch über befristete Zeiträume nennenswerte Energiemengen ergeben.
• Unter heutigen regulatorischen Rahmenbedingungen ist der Einsatz von Power-to-Heat Anlagen zur  Bereitstellungen von Systemdienstleistungen zur Vermeidung oder Behebung von Netzengpässen grundsätzlich möglich, jedoch wirtschaftlich unattraktiv.