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Alternative Betreibermodelle sind notwendig

Kennzahl zeigt Netzdienlichkeit von Wärmepumpen

03.11.2015, 10:30

Regelung für Wärmepumpe
Einzelne Wärmepumpen können Lastverschiebung kaum netzdienlich nutzen. © IDM

Kann man messen, wie gut das Auf und Ab des Strombezugs einer Wärmepumpe zum Großhandelspreis oder zum Erneuerbaren-Anteil des Stroms passt? Das ist leicht, wenn man Daten eines intelligenten Stromzählers hat. Kann man aus den Ergebnissen über ein ganzes Jahr eine einfache Kennzahl errechnen, die aussagt, wie gut diese Koppelung funktioniert? Das haben Doreen Kalz vom Fraunhofer ISE und zwei ihrer Mitarbeiter geschafft. Aber lässt sich mit dieser Kennzahl der Betrieb von Wärmepumpen - oder auch Blockheizkraftwerken - so optimieren, dass überschüssiger Wind- und Solarstrom kostenoptimal für Gebäudebetreiber, Volkswirtschaft und Netz verwertet wird? Da beginnen die Probleme.

Entwickelt haben die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg  die Kennzahl Grid Support Coefficient (GSC) zur Bewertung der Netzdientlichkeit. Wer sich mit dem Konzept auseinandersetzen will, kommt an der Berechnungsformel für die GSC nicht vorbei.

Zuerst werden eine Bezugsgröße und ein Zeitabschnitt gewählt, nach der die GSC den Verlauf des Strombezugs bewerten soll. Das ist zum Beispiel der Großhandelspreis an der Strombörse EEX über eine Zeit von drei Stunden. Angenommen, eine Wärmepumpe würde in der ersten und der zweiten Stunde jeweils stillstehen (0 Kilowatt Leistung) und in der dritten mit der maximalen Leistung von 10 Kilowatt (kW) durchlaufen. Und weiter angenommen, es sei vom Betreiber der EEX-Großhandelspreis zu zahlen; dieser wäre in der ersten Stunde 5 Cent/Kilowattstunde, in der zweiten 10 Cent/kWh und in der dritten Stunde 15 Cent/kWh. Dann würde zum Berechnen des GSC im Nenner das  Produkt aus Leistung und Preis stehen: 0 mal 5 plus 0 mal 10 plus 10 mal 15 = 150 Cent. Im Zähler steht das Produkt von Summe des Strombezugs und durchschnittlichem Preis in den drei Stunden stehen, also 0 plus 0 plus 10 x (5 plus 10 plus 15, geteilt durch 3) = 100 Cent. Das ergibt den GSC, der in diesem Fall 1,5 wäre.

Koeffizient bewertet Netzdienlichkeit von Wärmepumpen

Ein GSC von 1,5 sagt aus, dass der in den betrachteten drei Stunden bezogene Strom für die so betriebene Wärmepumpe pro Kilowattstunde 1,5-mal teurer wäre, als wenn das Gerät drei Stunden lang gleichmäßig durchgelaufen wäre. Der Betreiber könnte also beispielsweise die Steuerung so verändern, dass die Wärmepumpe zukünftig gedrosselt auf 3,33 kW von Anfang bis Ende läuft (GSC zirka 1,0), oder - noch besser - mit 10 kW nur in der günstigen ersten Stunde (GSC = 0,5). In der zweiten und dritten Stunde müsste die benötigte Wärme dann zum Beispiel aus einem in der ersten Stunde aufgeheizten Warmwasserspeicher kommen. Auch die thermische Trägheit einer im Estrich verlegten Fußbodenheizung und Ähnliches könnte eine solche Lastverschiebung erlauben.

Doch je höher man von der Einfachheit des Rechenbeispiels auf realistische Betrachtungszeiträume wechselt - auf 24 Stunden, einen Monat, ein Jahr -, desto größer werden die nötigen Speicher und damit die Probleme für den Wärmepumpenbetreiber, der einen niedrigen GSC ausnutzen will, wenn er keine Ersatz-Wärmequelle hat.

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