Intelligente Verknüpfung von EE-Strom und Wärme

Erzeugung und Speicherung von Solarwärme und -strom zur Realisierung hoher solarer Deckungsanteile und zum Lastmanagement (Sol2Heat)

Die Herausforderung der Energiewende bezieht sich auf alle Energieformen, besonders Elektrizität, Heizwärme und Mobilität. Schlüssel für ein wirtschaftliches, auf bis zu 100 % erneuerbaren Energien basierendes Energiesystem ist die intelligente Verknüpfung der Techniken für die unterschiedlichen Bereiche. In diesem Sinne Wärme- und Stromversorgung zu koppeln und für beides erneuerbare Energien maximal zu nutzen ist das Ziel des Projekts „Sol2Heat- Intelligente Erzeugung und Speicherung von Solarwärme und -strom zur Realisierung hoher solarer Deckungsanteile und zum Lastmanagement“ am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Das System verbindet eine Wärmepumpe mit thermischen Solar-Kollektoren, modularen thermischen Speichern und Photovoltaik-Modulen.

Betrieb mit variablen Strompreisen

Dazu entwickeln die Wissenschaftler ein integriertes Energiemanagement, das den lokalen Verbrauch so weit wie möglich an die zeitlich schwankende Stromerzeugung anpasst und den Betrieb mit variablen Strompreisen erlaubt. „Sol2Heat“ ermögliche, den durch Photovoltaik erzeugten Strom vor Ort maximal zu nutzen und das Netz zu entlasten, berichtet das KIT. Das Verbundprojekt kombiniert ein Wärmepumpen-Heizsystem mit Photovoltaik und einer intelligenten Steuerung. „Dadurch wird es möglich, Heizung und Stromversorgung zu koppeln, den Primärenergieeinsatz zu minimieren und CO2-Emissionen zu reduzieren“, erklärt Projektleiter Tillman Faßnacht. Dabei wird sowohl die individuelle Energieversorgung eines Hauses als auch die effektive Einbindung der lokalen Energieversorgung in das gesamte, von erneuerbaren Energien bestimmte Energiesystem betrachtet.

Wärmepumpenheizsystem mit PV-Anlage und innovativem Speichersystem gekoppelt

Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung in Deutschland stellt enorme Anforderungen an den Ausgleich von Stromerzeugung und -verbrauch. Um das Stromnetz weitestgehend zu entlasten, ist beispielsweise eine Speicherung von lokal erzeugtem PV-Strom direkt vor Ort ideal. Eine Möglichkeit zur Stromspeicherung stellen thermische Speicher dar, die über Wärmepumpen geladen werden. Bei Sol2Heat wird das Wärmepumpenheizsystem SOLAERA mit einer PV-Anlage sowie einem innovativen modularen Speichersystem gekoppelt. Dabei wird ein integriertes Energiemanagement entwickelt werden, das den lokalen Verbrauch unter Ausnutzung aller thermischen Speicher (Wärmespeicher, Gebäude,…) so weit wie möglich an die zeitvariable Stromerzeugung anpasst. In das Energiemanagement werden neben der Wärmepumpe und der Photovoltaikanlage sowohl Haushaltgeräte als auch Anreizsignale (z. B. zeitvariable Stromtarife)  der Energieversorger einbezogen.

Ziel ist die Wärmeversorgung von Gebäuden mit maximalem Solaranteil. Gleichzeitig wird durch die Berücksichtigung von zeitvariablen Stromtarifen in der Regelung der Bezug von regenerativ erzeugtem Strom maximiert und das Stromnetz entlastet.
->Quelle: kit.edu