Foto von der Travoanlage auf dem Geländer der Stadtwerke Flensburg

15.04.21

Wie die zentrale Wärme­speicherung und -versorgung zur Energiewende beiträgt

1. Elektrodenheizkessel

Funktionsweise der Elektrodenheizkessel

Elektroheizer können genutzt werden, um überschüssigen erneuerbaren Strom in thermische Energie (Power-to-Heat) umzuwandeln. Die aus dem Überschussstrom erzeugte Wärme kann in großen Warmwasserspeichern gelagert und bedarfsabhängig in das Fernwärmenetz eingespeist werden.

Schematische Abbildung zur Funktion der Wasserstofftechnologie mit Elektrodenheizkessel.

Elektrodenheizkessel bei den Stadtwerken Flensburg

Neben Wirbelschichtkesseln und erdgasbetriebenen Erzeugungsanlagen verfügen die Stadtwerke Flensburg über einen Elektrodenheizkessel mit einer Leistung von 30 MW sowie einen Elektroheizer mit 10 MW in einem Reserveheizwerk. Im Heizkraftwerk Tarp, einer Nachbargemeinde Flensburgs, in der die Stadtwerke Fernwärmeversorger sind, wird ein kleinerer Elektroheizer mit 800 kW eingesetzt.

2. Energiespeicherung

Ein Erfolgsbeispiel der Sektorenkopplung

Die Aufnahme des Überschussstromes trägt dazu bei, dass erneuerbare Erzeugungsanlagen, wie Windkraft- oder Photovoltaikanlagen, in ihrer Stromproduktion nicht gedrosselt oder sogar abgeschaltet werden müssen, wenn eine Überlastung der Stromnetze droht. Diese Umwandlung von Strom in Wärme ist ein erfolgreiches Beispiel für die sogenannte Sektorenkopplung.

Was versteht man unter Sektorenkopplung?

Unter der Sektorenkopplung wird die physische Kopplung verschiedener Infrastrukturen der Energieversorgung verstanden. Dabei werden die Sektoren Energiewirtschaft (Strom, Wärme, Gas), Mobilität und Industrie miteinander verknüpft. Das Ziel der Sektorenkopplung ist, die Potentiale der erneuerbaren Energien nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch in den Sektoren Wärme, Gas sowie in der Mobilität und Industrie nutzbar zu machen. Dadurch wird der Einsatz fossiler Energieträger wie z.B. Kohle, Erdöl und Erdgas reduziert.

Power-to-Heat

Zentrale Wärmenetze als Voraussetzung für funktionierendes Power-to-Heat

Die Sektorenkopplung funktioniert nur effizient mit einem zentralen, größeren Wärmenetz, da der Anlagenaufwand für kleinere dezentrale Wärmenetze zu aufwändig wäre. Die Energieumwandlung und -speicherung (Power-to-Heat) wird bei den Stadtwerken Flensburg schon seit einigen Jahren ausgeübt.

Die zentrale Wärmespeicherung und -versorgung unter Einsatz erneuerbaren Stromes leistet einen wesentlichen Beitrag zur Energie- bzw. Wärmewende und somit für den Klimaschutz.

Klaus Schrader, Leiter Strategische Sonderprojekte

Unabhängig davon, ob der Strom bei den Stadtwerken mittels Wirbelschichtkessel, Gas- und Dampfanlage (GuD-Anlage) erzeugt oder extern als erneuerbarer Strom zugekauft wird: Ein ausreichend dimensionierter Wärmespeicher zur Schaffung von Mengen- und Preisflexibilität ist unverzichtbar. Dieses Erzeugungskonzept mit zentraler Einspeisung in ein Wärmenetz schafft die Möglichkeit, den Wärmebedarf flexibel zu decken und die ansonsten nicht nutzbare erneuerbare Energie sinnvoll zu nutzen.

Bei Haushalten und Betrieben, deren Wärmeversorgung ausschließlich über Einzelfeuerungsanlagen wie Öl- oder Gasheizungen funktioniert, wäre ein derartiges flexibles Erzeugungskonzept nicht realisierbar. Genauso wenig, wie eine zeitnahe Erreichung einer CO2-Neutralität machbar wäre.

Alternative Methoden der Stromspeicherung:

Power-to-Gas

Eine weitere, aber immer noch recht kostenintensive Möglichkeit der Stromspeicherung, ist die Umwandlung von Strom in Gas (Wasserstoff, synthetisches Methan) als Power-to-Gas. Eine direkte Stromspeicherung findet in Großakkumulatoren statt.

E-Mobilität

Eine andere Form der Sektorenkopplung und Stromspeicherung ermöglicht die Elektromobilität. Mit Überschussstrom können Fahrzeugbatterien geladen werden. An der Nutzbarkeit der Akkus als flexible Stromspeicher mit einer Entlademöglichkeit zur Stromabgabe zurück in das Stromnetz wird ebenfalls geforscht.

Promotionsfoto zur Energiewende und der Elektromobilität.

Forschung für die Energiewende

EU-Projekt “DG-Store“ forscht an weiteren Stromspeichermöglichkeiten

Ein EU-Forschungsprojekt mit deutschen und dänischen Partnern unter dem Titel „DG STORE“ untersucht verschiedene Stromspeichermöglichkeiten. So steht z. B. die Betriebsoptimierung eines Elektrodenheizkessels in Verbindung mit einem Wärmespeicher in Hinsicht zukünftiger Erzeugungsstrategien auf dem Prüfstand. Und auch die Entladung von Fahrzeugbatterien betrieblicher PKW-Flotten wird betrachtet.

In diesem Forschungsprojekt werden nicht nur Elektro-PKW und deren Ladeverhalten untersucht, sondern auch die Ladeinfrastruktur zum Betrieb von Elektrobussen, die über einen größeren Stromspeicher verfügen.

Klaus Schrader, Leiter Strategische Sonderprojekte