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Enerige & Management > Stromnetz - Fluch und Segen der Wärmepumpen
Bild: Luft-Wasser-Wärmepumpe; Viessmann
STROMNETZ:
Fluch und Segen der Wärmepumpen
Die Auswirkungen von Wärmepumpen auf die Netzstabilität werden bei der Netzplanung zu wenig berücksichtigt und könnten zu Versorgungsengpässen in kalten Wintern führen, warnt das EWI.
 
Mit Grünstrom betriebene Wärmepumpen tragen zur Dekarbonisierung des Heizens bei. Unter bestimmten Umständen bringen sie durch Lastspitzen aber das Netz an seine Grenzen, so eine Studie des Energiewirtschaftlichen Instituts (EWI) an der Universität zu Köln.

In sehr kalten Wintern, wie zuletzt im Jahr 2012, könnte künftig eine Lücke von bis zu 3,2 Mrd. kWh Strom auftreten. Um solche drohende Versorgungslücken in Nordwesteuropa zu vermeiden, seien daher robuste und gut koordinierte Ausbaupläne gefragt. Das zeigt die Studie „2030 Peak Power Demand in North-West Europe“ des EWI und des französischen Beratungsunternehmens „E-CUBE Strategy Consultants“ im Auftrag des französischen Energieversorgers Engie.

Gemeinsam haben EWI und E-Cube in der Studie untersucht, wie das Stromsystem in Deutschland, Frankreich, Dänemark und den Benelux-Staaten auf Kälteperioden im Jahr 2030 reagieren könnte. Die Autoren haben dazu drei Szenarien für die Stromnachfrage definiert, die von unterschiedlichen Elektrifzierungsgraden im Gebäude- und Verkehrssektor ausgehen.

„Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende“, sagt Eglantine Künle, Managerin und Chief Modeller am EWI. In kalten Wintern spielen sie eine besondere Rolle. „Zum einen müssen sie dann besonders viel Raumwärme bereitstellen. Zum anderen sinkt der Wirkungsgrad von Wärmepumpen, je kälter es wird“, so Künle. Es müsse also überproportional viel Strom zum Heizen eingesetzt werden. Die Folge: Das Risiko von Lücken in der Stromversorgung bei Kälte steigt.

Für die Versorgungssicherheit ist es zentral, wie groß dieser Effekt genau ist. Doch die Abschätzung ist mit vielen Unsicherheiten verbunden:
  • Die reale Effizienz von Wärmepumpen ist in der Regel geringer als bei der Zertifizierung festgestellt wird. Das liegt an sich ändernden Betriebspunkten, Über- oder Unterdimensionierung von Wärmepumpen, Feuchtigkeit, Über- oder Unterladung des Arbeitsmittels.
  • Es ist wichtig, welche Art von Wärmepumpen genau eingesetzt wird, da die benötigte Strommenge je nach Situation und Technologie variiert. So beeinflussen Erdwärmepumpen die Spitzenlast weniger als Luftwärmepumpen, da ihre Effizienz weniger empfindlich auf die Außentemperatur reagiert. Hybrid-Wärmepumpen wiederum senken den Strombedarf bei niedrigen Temperaturen, indem ein gekoppelter Gaskessel oder eine Pellet-Heizung einen Teil des Wärmebedarfs deckt.
  • Darüber hinaus spielt es eine Rolle, welche Flexibilität Wärmepumpen bieten können, also wieviel Last innerhalb eines Tages verschoben werden kann.

    Drei Wege für mehr Versorgungssicherheit

„Da die Investitionszyklen insbesondere im Gebäudesektor sehr lang sind, hängt die Versorgungssicherheit bei Kälte im Jahr 2030 von Entscheidungen ab, die heute getroffen werden“, sagt Künle. Bis zum Jahr 2050 könnte sich das Problem der Spitzenlast in kalten Wintern noch verschärfen.

Neben der Erhöhung der disponiblen Kapazität, etwa durch Gaskraftwerke, ergeben sich nach Meinung der Wissenschaftler drei zentrale Handlungsoptionen:

  • Erstens müssen Szenarien auch sehr kalte Winter sowie die reale Effizienz von Wärmepumpen besser abbilden. Das gilt insbesondere für die Netzplanung.
  • Zweitens kann die Spitzenlast gezielt durch einen bestimmten Mix von Heiztechnologien gesenkt werden. So könnten weniger elektrische Widerstandsheizungen und mehr Hybrid-Wärmepumpen mehr Flexibilität liefern.
  • Drittens sind Koordinierungsmechanismen wichtig, um das Flexibilitätspotenzial von Wärmepumpen zu entfalten. Intelligente Zähler und zeitvariable Strompreise können unter anderem für weitere Flexibilität sorgen.

Die Studie 2030 Peak Power Demand in North-West Europe    kann von der Website des EWI heruntergeladen werden.


 
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