Section D: Flexibility options in generation and storage of power and heat

Thursday, 14 September 2017, 16:15-16:45h/D04

Decarbonisation by using the flexibility of district heating systems with central generation facilities

Prof. Dr. Eckhard Ritterbach and Dr. Tammo Wenterodt, Ramboll Energy, Germany

(The abstract is available in German only.)

Dekarbonisierung steht ganz oben auf der politischen Tagesordnung – inzwischen wird dabei auch der Wärmeversorgung Aufmerksamkeit geschenkt. „Erneuerbare Wärme“ oder auch kurz „Wärmewende“ sind in kurzer Zeit zu neuen Schlüsselbegriffen der Energiewende geworden. Bisher tragen die Erneuerbaren jedoch nur ca. 13 % (2015) zur Wärmeversorgung bei.

Gleichzeitig verlangen die Strommärkte nach Flexibilitätsoptionen. Der Wärmesektor wäre eine große und einfach zugängliche Senke für die sich zunehmend ergebenden Stromspitzen aus Wind und Fotovoltaik. Vor allem Wärmenetze können hier wesentliche Beiträge leisten – zur Bereitstellung von Flexibilität für die Stromversorgung und zur Erreichung der Klimaziele in der Wärmeversorgung. Mit Blick auf 2030 und insbesondere auf 2050 wird die hocheffiziente KWK-Technologie auf Basis fossiler Brennstoffe oder Abfall dazu alleine nicht ausreichen. Viele Kommunen, Versorger und Betreiber streben inzwischen die Realisierung einer CO₂-freien Wärmeversorgung bis spätestens 2050 an.

Damit rücken in einer ersten Phase Lösungen wie weitgehende Nutzung von Abwärme aus Industrie- und Kühlprozessen und der Einsatz von Biomasse-KWK (z.B. durch Kraftwerkskonversion) noch stärker in den Fokus. Als weitere Technologien stehen innovative Wärmespeicher zur Verfügung, als „virtuelle Großbatterien“ im gekoppelten Strom- und Wärmesystem. Mittlerweile können auch druckbehaftete Wärmespeicher kostengünstig realisiert werden, z.B. durch das Ramboll-Design.

Eine zunehmende Rolle kann auch die Solarthermie spielen. Im nördlichen Nachbarland Dänemark beispielweise wurden bisher über 70 solcher Großanlagen (mit bis zu 110 MWth) errichtet, auch in Kombination mit saisonalen Erdbeckenspeichern, welche die Sonnenwärme vom Sommer bis in den Winter hinein speichern und die fossile Erzeugung durch Gaskessel weitestgehend und auf wettbewerbsfähiger Basis verdrängen.

Letztlich sind die Potentiale aber auch hier nicht unbegrenzt. In einer zweiten Phase, über 2030 hinaus, werden deshalb Power-to-Heat-Technologien wie große Wärmepumpen und Elektrokessel einen zunehmenden Beitrag zur Flexibilisierung und Dekarbonisierung leisten müssen.

Basis für alle diese Technologien sind moderne Wärmenetze, deren Bedeutung für das Gelingen der Wärmewende nicht hoch genug eingeschätzt werden kann – gleichermaßen als großmaßstäblicher flexibler Partner des fluktuierenden Grünstroms und als wirtschaftliche Möglichkeit, die Wärmeversorgung der Zukunft CO₂-neutral zu gestalten.

Im Vortrag werden die genannten Lösungskonzepte und Technologiebausteine anhand realisierter Projektbeispiele aus Deutschland, Dänemark und anderen Ländern vorgestellt. Der ökologische und ökonomische Erfolg wird letztlich bestimmt von der angepassten Auswahl, Kombination und Dimensionierung aller Bausteine im Rahmen einer intelligenten Gesamtplanung.