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AEE Renews Spezial - Energiespeicher

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Technologien und ihre Bedeutung für die Energiewende

14 RENEWS SPEZIAL RENEWS

14 RENEWS SPEZIAL RENEWS SPEZIAL 15 2.2 BEDEUTUNG VON SPEICHERN FÜR DIE WÄRMEVERSORGUNG Auch wenn im Fokus der öffentlichen Diskussion meist die Energiewende in der Stromversorgung und die hierfür benötigten Speicher stehen, ist die Umstellung der Wärmeerzeugung auf Erneuerbare Energien für den Klimaschutz genauso wichtig. Im Wärmebereich stagniert der Anteil Erneuerbarer Energien seit Jahren bei 13 bis 14 Prozent. Für hohe Anteile erneuerbarer Wärme werden ebenfalls Speicher benötigt. Wärmespeicher sorgen dafür, dass Wärme, die zum Beispiel bei der Stromerzeugung in Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) anfällt und an warmen Tagen nicht benötigt wird, zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann. Auch die Nutzung von Wärme aus Industrieprozessen oder Solarthermieanlagen kann durch Speicher in Zeiten mit hohem Wärmebedarf verlagert werden. Langzeit-Wärmespeicher sorgen dafür, dass der Wärmebedarf das ganze Jahr über gedeckt werden kann. Wärmespeicher sind ein wichtiger Baustein für die Kopplung von Strom- und Wärmesektor. Wind und Sonne werden in Zukunft den größten Teil der Energieerzeugung stellen. Um ihre wetterabhängige Energiebereitstellung bestmöglich zu nutzen, rückt die Nutzung von elektrischem Strom zur Wärmeerzeugung in den Fokus („Power-to-Heat“). Die hierbei erzeugte Wärme (oder auch Kälte) kann gespeichert und dadurch eine zeitversetzte Nutzung ermöglicht werden. Ziel ist es, Strom- und Wärmebedarf zeitlich zu entkoppeln. Strom soll dann zur Wärme- und Kälteerzeugung genutzt werden, wenn gerade reichlich Wind- und Sonnenenergie vorhanden ist. In den Zeiten, wenn Wind und Sonne knapp sind, soll die benötigte Energie hingegen möglichst aus Speichern oder Biomasse bereitgestellt werden. So lässt sich klimafreundlich Raumwärme, Klimakälte, Prozesswärme oder Prozesskälte für Gebäude, Industrie und Gewerbe bereitstellen. Solarthermie Solarthermie Wärme aus Sonnenstrahlung ... ... A … für heißes Wasser Kollektor Solarregler 2 1 3 Warmwasser Zusatzheizung Zusatzheizung Wärmetauscher Frischwasseranschluss B Solarregler … und zum Heizen 2 1 Kombispeicher Kollektor Pufferspeicher 3 Warmwasser Heizung 4 Wärmetauscher Frischwasseranschluss Der Speicher ist ein wesentlicher Bestandteil der Solarthermieanlage, egal, ob die Solarthermie nur zur Trinkwassererwärmung oder auch zur kombinierten Heizungsunterstützung genutzt wird. Er sorgt dafür, dass die Solarwärme auch nachts oder bei schlechtem Wetter genutzt werden kann. Wärmenetze, die vor allem aus Bioenergie, Solarthermie, Erdwärme und strombasierten Anlagen (z.B. Großwärmepumpen) gespeist werden, sind ein zentraler Baustein der Wärmewende. Das Beispiel Dänemark zeigt, dass es möglich ist, den Anteil der Erneuerbaren Energien mit dem Ausbau von Wärmenetzen und -speichern schnell zu steigern. Auch in deutschen Kommunen gibt es bereits Langzeitwärmespeicher, die ein Überangebot von Wärme im Sommer speichern und bei steigender Nachfrage in den kalten Wintermonaten wieder entnehmen. Wärmenetze müssen diesen neuen Anforderungen entsprechend umgebaut werden. 2.3 FLEXIBILISIERUNG DER KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) leistet einen effektiven Beitrag zum Klimaschutz, da sie gegenüber einer getrennten Erzeugung von Strom und Wärme Brennstoffe einspart und damit den Schadstoffausstoß senkt. Durch die Auskopplung der bei der Stromerzeugung anfallenden Wärme erhöht sich der Wirkungsgrad von etwa 40 Prozent auf 80 Prozent. Deshalb wird die KWK über das Kraft-Wärme- Kopplungsgesetz (KWKG) gefördert. Strom aus KWK-Anlagen genießt ebenso wie Strom aus Erneuerbaren Energien Einspeisevorrang. Besonders klimafreundlich sind Heizkraftwerke und Blockheizkraftwerke (BHKW), die anstelle von fossilen Ressourcen erneuerbare Quellen wie Holz oder Biogas nutzen. Vor allem Biogas-Blockheizkraftwerke sind prinzipiell gut steuerbar, sie können innerhalb von Minuten von Stillstand auf maximale Leistung hochgefahren werden. Somit sind sie prinzipiell prädestiniert, die Stromerzeugung durch Wind- und Sonnenenergie flexibel und klimaschonend zu ergänzen. Wärmespeicher: Ein zentraler Baustein einer flexiblen Strom- Wärmespeicher: und Wärmeversorgung Ein zentraler Baustein einer flexiblen Strom- und Wärmeversorgung Mit Wärmenetzen Wärmenetzen und und Wärmespeichern Wärmespeichern lassen lassen sich KWK-Anlagen sich KWK-Anlagen flexibilisieren flexibilisieren und Erneuerbare und Energien Erneuerbare effizient ins Energien Energiesystem effizient integrieren. ins Energiesystem integrieren. Industrieabwärme Wärmenetz Wärmespeicher mit „Power-to-Heat“ (elektrisches Heizelement) Solarthermie 1 2 Sonnenstrahlung trifft auf die Absorberfläche im Kollektor. Es entsteht Wärme, die von der Wärmeträgerflüssigkeit aufgenommen wird. Die bis zu 90°C heiße Flüssigkeit zirkuliert zwischen Kollektor und Pufferspeicher. 3 4 Der Wärmetauscher gibt Solarwärme an das Wasser im Pufferspeicher ab. Der Pufferspeicher stellt die Wärme auch nachts und an kalten Tagen zur Verfügung. Heizkraftwerke (z.B. Biomasse, Abfall) Groß-Wärmepumpen Quelle: Eigene Darstellung, Stand: 2015 Blockheizkraftwerke (Biogas, EE-Gas, Erdgas) Quelle: nach Hamburg Institut. Stand: 02/2015 © 2017 Agentur für Erneuerbare Energien e.V. Wind- und Solarstrom Quelle: nach Hamburg Institut, Stand: 2/2015

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