ThermSpe4EE - EE-Integration durch stromgeführte Wärmepumpen, Nutzung der Bestandsgebäude als Energiespeicher, Einsatz thermischer Speicher und Anwendung zeitvariabler Tarife

Die energiepolitischen Vorgaben der Bundesregierung werden zukünftig für begrenzte Zeitdauern zu erheblichen Leistungsüberschüssen aus regenerativen Elektrizitäts-Erzeugungsanlagen führen. Der Einsatz von Energiespeichern zur Sicherung der Energieversorgung bei zunehmend volatiler Stromerzeugung steht daher außer Frage. Hierzu werden unterschiedliche Speichertechnologien gemeinsam zur Anwendung kommen.

Die Nutzung elektrischer Energie zur Wohnraumheizung mittels Wärmepumpen und Pufferspeichern ist eine bewährte Technologie. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Klärung der Möglichkeiten zur Nutzung thermischer Energiespeicher sowie der Speicherfähigkeit des Gebäudes selbst zur Unterstützung des Demand-Side Managements in der elektrischen Energieversorgung. Es wird erwartet, dass durch eine geeignete Auslegung der Anlagen überschüssige Energiemengen vergleichsweise kostengünstig und energetisch effizient gespeichert werden können.

Untersucht werden soll auf Basis einer Technologie- und Potentialanalyse das verfügbare thermische Speichervolumen, die resultierende steuerbare elektrische Last, die Zeitdauern T, um die diese Lasten zeitlich verschoben werden können und daraus schlussendlich der verfügbare Speicherinhalt auf der elektrischen Seite, sowie die energetische Effizienz. Im Fokus sind kleine, dezentrale Anlagen im Gebäudebestand um vor dem Hintergrund der geringen Neubautätigkeit zügig ein nennenswertes Potential erzielen zu können.

Neben der technischen Machbarkeit soll insbesondere die Wirtschaftlichkeit aus Sicht privater Investoren betrachtet werden. In diesem Zusammenhang sollen auch die Vorteile und Grenzen zeitvariabler Stromtarife für eine stromgeführte Wärmeerzeugung und Wärmespeicherung aufgezeigt werden. Ein Praxistest, auch des Einsatzes zeitvariabler Tarife, wird angestrebt

Am Beispiel der länderübergreifenden Metropolregion Rhein-Neckar (MRN) wird eine Potentialanalyse des Gebäudebestandes und des Wärmeenergiebedarfs durchgeführt. Mit den daraus gewonnenen Daten werden Simulationen des Wärmebedarfs und des Speicherverhaltens der Gebäude sowie der zusätzlich einzubringenden Pufferspeicher durchgeführt und die Ergebnisse technisch und wirtschaftlich bewertet. Aus den Simulationen werden Kriterien für die gesamtwirtschaftlich optimale Auslegung der Wärmepumpenanlagen und der thermischen Speicher abgeleitet.

Diese theoretischen Erkenntnisse werden anschließend anhand von ausgesuchten Pilotprojekten verifiziert, von den beteiligten Industriepartnern bewertet und weiter entwickelt.

„ThermSpe4EE“ ist ein Verbundprojekt und wird im Rahmen der Förderinitiative „Zukunftsfähige Stromnetze“, die Bestandteil des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung ist, gefördert.

Neben dem Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement der TU Kaiserslautern sind dabei folgende Verbundpartner am Projekt beteiligt:

·  Pfalzwerke Aktiengesellschaft

·  geomer GmbH

·  ait-deutschland

·  Lehrstuhl für Hauskybernetik, TU Kaiserslautern

·  Lehrstuhl für Massivbau und Baukonstruktion, TU Kaiserslautern

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stephan Röhrenbeck

M. Sc. Anes Benzarti