Berliner Energietage 2016
11.04.2016
Power-to-Heat in Hybridheizungen -Sektorkopplung von Strom- und Wärmemarkt
1 www.zukunftsheizen.de/pth
• Sektorkopplung zur Integration von Strom-Angebotsspitzen in den EnergiemarktBjörn Spiegel, ARGE Netz GmbH & Co. KG
• Die Ölheizung wird Power-to-Heat fähig - Modulierende Öl-Brennwerttechnik mit serienmäßiger Internet Konnektivität Till Wodraschka, Buderus Deutschland
• Erkenntnisse aus dem IWO-Power-to-Heat Feldtest Christian Halper, IWO e. V.
• Feldtest zur Einbindung von Überschüssen aus der hauseigenen PV-Anlage in HybridheizungenSimon Kruppa, easyOptimize GmbH
• Handlungsempfehlungen zur Sektorkopplung durch Power-to-Heat in HybridheizungenSimon Jastrzab, IWO e. V.
Inhalt
Sektorkopplung zur Integration von Strom‐Angebotsspitzen in den Energiemarkt
Björn Spiegel
Berliner Energietage11.04.2016
I. ARGE Netz ‐ Energie 4.0
Wir sind deutschlandweit die größte Gruppe von Erneuerbaren‐Anlagenbetreibern mit mehr als 300 kleineren und mittelständischen Gesellschaftern.
Wir sind ein führendes Unternehmen der Erneuerbaren‐Branche und bündeln ca. 3,5 Gigawatt installierte EE‐Leistung aus Wind, PV, Biomasse und Speicher).
Wir verbinden Erneuerbare‐Anlagen aus sechs Bundesländern (Schleswig‐Holstein, Mecklenburg‐Vorpommern, Niedersachsen, Sachsen‐Anhalt, Thüringen und Hessen).
Wir sind Erneuerbare‐Kraftwerksbetreiber und integrieren als regionaler Aggregatorfluktuierende Leistung aus erneuerbaren Energien und Power‐to‐X‐Lösungen.
Wir haben einen breiten Industriefokus und übernehmen eine Führungsfunktion beim SINTEG‐Projekt „NEW 4.0“ zur Energieversorgung der Zukunft.
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II. Ziele Energiekonzept 2010 und Energiewende 2011 der Bundesregierung
Quelle: BMUB, 2015
Ziele 2030: 55 % weniger Treibhausgasemissionen. 30 % Bruttoendenergie aus Erneuerbaren, 50 % im Stromsektor.
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III. Zieldreieck auf alle Akteure ausweiten und neu definieren!
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Dekarbonisierung
Lösungen aus Verbrauchersicht
Versorgungssicherheit mit erneuerbaren
Energien
Erneuerbarer Strom für alle Märkte
(u.a. mit Power‐to‐X)
Erneuerbare Energien sind jetzt Leitenergie! 1/3 des deutschen Stromverbrauchs basiert auf erneuerbaren Energien und
Energiewende genießt weiter stabile Zustimmung von 90 % in der Bevölkerung.
2015 wurden weltweit 329 Mrd. Dollar in Solar‐, Wind‐ und Biomasseprojekte gesteckt ‐mehr als in alle neuen konventionellen Kraftwerke zusammen.
Klimaschutzgipfel COP 21 in Paris wird zum Game Changer! Alle Sektoren müssen jetzt eine Antwort auf die Dekarbonisierung entwickeln.
Jede Kilowattstunde aus erneuerbarer Energie muss – und kann – genutzt werden, um die Klimaziele zu erreichen.
Power‐to‐X ist zentrale Chance – Umsetzung bedarf einer Doppelstrategie! Ausbau der Stromnetze weiter beschleunigen und
Mengen, die das Stromnetz nicht aufnehmen kann, für Power‐to‐X verwenden.
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IV. Die Zeit ist reif: 3 Thesen zur Systemtransformation
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Die Erneuerbaren liegen klar im Fokus der Energiepolitik. Die Erneuerbaren sind Leitenergie und übernehmen Verantwortung für das
Gesamtsystem.
Daraus leiten sich vier wichtige Prinzipien ab: Alle Märkte müssen für EE geöffnet werden, damit Erlössituationen entstehen und
Geschäftsmodelle und Produkte entwickelt werden können. EE‐Erzeugung muss Verantwortung für das Energiesystem übernehmen dürfen,
Beispiel ist das Erneuerbare Kraftwerk der ARGE Netz. EE in alle Energiesektoren integrieren: Märkte für Strom, Wärme, Kraftstoffe und
Rohstoffe verknüpfen, ebenso die Infrastrukturen. Energieeffizienzmuss gestärkt werden, um einen rationellen Energieeinsatz und die
notwendige Flexibilität im Energieverbrauch zu gewährleisten.
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V. Die Zukunft der Erneuerbaren ‐Voraussetzungen
VI. Lösungsvorschlag: Erneuerbares Kraftwerk als Betriebsplattform für die Energiewende
Das Erneuerbare Kraftwerk ist die Betriebsplattform für die Energiewende, für ein Energiesystem auf Basis erneuerbarer Energien.
Aktuell 1.200 MW erneuerbare Leistung aufgeschaltet.
Erzeugung von immer mehr vernetzten erneuerbaren Anlagen wird verstetigt und schafft Versorgungssicherheit auf Basis erneuerbarer Energien.
Übernahme einer Aggregatorrolle, Abbildung eines Kraftwerksbetriebs.
Veredelung: Erweiterung der Wertschöpfung, Bedienung neuer Energiemärkte.
Vorbereitung der Marktrolle Anlagenbetreiber (Energieinformationsnetz, Network‐Codes, Kraftwerkseinsatzplanung).
Datendrehscheibe als Dienstleistung für Kunden (Markt, Netz, Erzeuger, Verbraucher).
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VII. Lösungsvorschlag: Transformationsmodell umsetzen ‐Erneuerbare Energie nutzen statt verschwenden!
Hintergrund
2014: Erzwungener Produktionsausfall von 1580 GWh und Kosten von 83 Mio. Euro. 2015: vrs. über 3000 GWh und Kosten von ca. 300 Mio. Euro.
Entschädigungen für Abregelungen betonen hohen Stellenwert des Investitionsschutzes. Der bezahlte Strom steht der Wirtschaft aber nicht zur Verfügung.
Ziel
Unternehmen müssen Strom wirtschaftlich nutzen können, der nicht in das Stromnetz abgegeben werden kann oder soll.
Weiterproduktion trotz Abregelung und Weiternutzung der EE‐Anlage (Vorortverbrauch, regional).
Aufbau von Schnittstellen zwischen EE‐Strom, Wärme, Verkehr und Industrie.
Über kostenneutrale Maßnahmen den Markt als Entdeckungsverfahren nutzen und neue Märkte wie Power‐to‐Heat, Power‐to‐Liquid, oder Power‐to‐Gas voranbringen.
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VII. Akuter Auslöser: Mangelnder Netzausbau – Beschleunigung notwendig!
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Quelle: FCH‐JU/McKinsey 2015
Aber: Trotz Netzausbau und Speicher (P2P) können perspektivisch große erneuerbare Strommengen nicht im Stromsystem aufgenommen werden.
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Bsp. 1: Ein Unternehmen, das einen Windpark betreibt, investiert in einen Batteriespeicher oder einen Elektrolyseur. Die Investition bleibt unternehmerisches Risiko. Gewinne werden zum Teil mit der Härtefall‐abrechnung verrechnet. So kann das Härtefallkonto entlastet werden.
Bsp. 2: Ein Wärmevertrieb betreibt eine Power‐to‐Heat‐Anlage oder bündelt Hybridheizungen und bezieht in Zeiten von Engpassmanagement Strom von einem Windpark. Zwischen Wärmevertrieb und dem Windpark wird ein Liefervertrag abgeschlossen.
VIII. Potenziale in allen Sektoren konsequenter nutzen ‐Schlüsseltechnologien Power‐to‐X voranbringen!
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Bsp. 3: Ein energieintensives Industrieunternehmen betreibt einen Elektrolyseur und bezieht in Zeiten von Engpassmanagement Strom von einem Windpark. Zwischen Industrie‐unternehmen und dem Windpark wird ein Liefervertrag abgeschlossen.
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IX. Modellregion ‐ Power‐to‐Heat (PtH) in Hybridheizungen
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IX. Potenzial der Erneuerbaren durch Power‐to‐Heat in Hybridheizungen nutzen
Ziele:
Chancen von PtH in Öl‐Hybridheizungen für die Optimierung und Entlastung der Stromnetze in einer Region mit hohen EE‐Anteilen aufzuzeigen.
Nutzung von regional erzeugten EE‐Strommengen vor Ort (Akzeptanz, regionale Flexibilitätsmärkte).
Umsetzung:
Ca. 200 PtH‐fähige Ölheizungsanlagen (Pilotprojekt) mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von jeweils rd. 10 kW werden errichtet (Austausch veralteter Ölheizungstechnik, Erweiterung von Bestandsanlagen um PtH‐Technologie ).
Ansteuerung der PtH‐Anlagen über das Erneuerbare Kraftwerk.
• Anpassung der Abgaben und Umlagen für eine wirtschaftliche Nutzung von ansonsten abgeregelten EE‐Strommengen (level‐playing‐field).
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X. Koalitionsvertrag und Weißbuch weisen den Weg……im Strommarktgesetz fehlen jedoch Konkretisierungen
Koalitionsvertrag CDU/CSU und SPD (2013): „In einem Strommarkt mit einem weiter zunehmenden Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien werden wir Strom, der sonst abgeregelt werden müsste, für weitere Anwendungen, etwa im Wärmebereich, nutzen.“
Weißbuch BMWi, (2015):„Handlungsfeld 4: Durch Sektorkopplung erneuerbaren Strom für Wärme, Mobilität und Industrie nutzen.“
Strommarktgesetz, §1a (2015):„Ein Wettbewerb zwischen effizienten und flexiblen Erzeugungsanlagen, Anlagen zur Speicherung elektrischer Energie und Lasten, eine effiziente Kopplung des Wärme‐ und des Verkehrssektors mit dem Elektrizitätssektor sowie die Integration der Ladeinfrastruktur für Elektromobile in das Elektrizitätsversorgungssystem sollen die Kosten der Energieversorgung verringern, die Transformation zu einem umweltverträglichen, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgungssystem ermöglichen und die Versorgungssicherheit gewährleisten.“
© ARGE Netz GmbH & Co. KG, 2016 1411.04.2016
XI. Transformationsmodell ‐Kurzfristige Handlungsempfehlungen
Das Transformationsmodell… ist kostenneutral und senkt Energiewendekosten, schafft Schnittstellen und leitet Transformationsprozess zur Energiewende ein, kann kurzfristig eingeführt werden.
Dringender Handlungsbedarf :
Öffnung der Märkte: Marktintegration heißt, dass erneuerbare Energien jetzt in die Märkte gehen dürfen und Geschäftsmodelle entwickeln können.
Anpassung des Strommarkgesetzes / EEG 2016: Integration einer Option, um Strom, der nicht in das Stromnetz abgegeben werden kann (Engpassmanagement) oder soll (Spitzenkappung), wirtschaftlich nutzbar zu machen. Härtefallregelung und Investitionsschutz bleiben davon unberührt.
Letztverbraucher‐Pflichten für Speicher auflösen: Zuschaltbare Lasten aus Power‐to‐X‐Lösungen sind keine Letztverbraucher und müssen von Steuern und Abgaben befreit werden.
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XII. Für Rückfragen stehen wir gerne zur Verfügung:
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Die Ölheizung wird Power-to-Heat fähig
Modulierende Öl-Brennwerttechnik mit serienmäßiger Internet Konnektivität
Dipl.-Ing. Till WodraschkaBuderus Produktmarketing
Wetzlar
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Moderne Öl-Brennwerttechnik- Stand der Technik
Stufenlose Leistungsanpassung Modulationsbereich 1:3 Kleinste Dauerleistung von 4,8 kW Raumheizungs-Energieeffizienz ηs von 93%
Einfaches Handling Leicht und kompakt Betrieb ohne Weiche Robust und langlebig
Hoher Komfort Niedrige Geräuschemissionen Kein Ölgeruch, RLU
*
* Die Klassifizierung zeigt die Energieeffizienz des Buderus Systems bestehend aus Logano plus GB145. Systembedieneinheit Logamatic RC300 plus Eco Control-Technologie (lieferbar ab 2016). Die Klassifizierung kann je nach Komponenten oder Leistungsgrößen eventuell abweichen.
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So wenig wie nötig - von Automobiltechnologie profitieren
Brennereinspritzventil Langlebig Millionenfach bewährt
Lambda Sonde Kalibriert sich selbst Keine Brennereinstellung notwendig Optimale Öldosierung und Emissionswerte
Nutzervorteil Optimale bedarfsangepasste Leistung
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Systemtechnik mit Effizienz und Komfort - aber einfach!
Systemtechnik… fördert sparsamen und effizienten
Einsatz fossiler Brennstoffe Schont Umwelt und Geldbeutel verbindet unterschiedliche
Technologien Oftmals bereits vorgeschrieben
Voraussetzungen… Intelligente Regelung Einfache und klare Bedienung Kommunikation der Komponenten
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Systemtechnik aus der PraxisBerliner Energietage 2016
Modulierender Öl-Brennwertkessel stufenlos 5-15 kW
500 Liter Pufferspeicher zur Heizungsunterstützung und Trinkwasserbereitung
9 kW Elektroheizer PV Anlage
Effiziente Nutzung von Heizöl Nutzung von Überschüssen der
hauseigenen PV Anlage sowie negativer Regelenergie aus dem Netz als Wärme
Musteranlage im Einfamilienhaus in Berlin
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Ein Stecker revolutioniert die HeizungBerliner Energietage 2016
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6.593 Milliarden Geräte 2015
0.062 Milliarden Fahrzeuge
0.019 Milliarden in der Telemedizin
0.070 Milliarden im Sicherheitsbereich
0.120 Milliarden Smart Meters
0.260 Milliarden TVs
0.625 Milliarden Tablets
3.000 Milliarden Mobiltelefone
1.498 Milliarden Laptops
0.895 Milliarden PCs
0.044 Milliarden Server
Vernetzte GeräteVernetzte Nutzer
Weltbevölkerung
Menschen mit Internetzugang
1995 2005 2015
1995 2005 2015
5.7 Mrd.
0,7%
6.5 Mrd.
15%
7.3 Mrd.
75%
Alles vernetzt
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Die IP Schnittstelle generiert Kundennutzen
Endverbraucher Heizung in den Focus rücken Einfache Apps mit Spaßfaktor Energiesparen ohne Komforteinbußen Zukünftige Einbindung weiterer
Informationen und Technologien kostenfrei
Fachkunden Steigerung der Kompetenz Verbesserung Serviceangebot Effizientere EinsatzplanungWirtschaftlichkeit steigern Praktische Tools zur Anlagenbetreuung Attraktive Preise
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Anlagenbetreiber
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ObjektmanagementFachfirma
Bedienung und Information…
EasyControlPROControl Center ConnectPRO
SmartHome / Hausautomation
IPinside / web KM50/100/200
EasyControl / EasyFuel Control Center Connect
… + Monitoring und Service…
IPinside / web KM50/100/200
SmartServiceKey / EasyService Kommunikation zu DDC / GLT
… + Optimierung
PC-Software EcoSoft
Portal 5000
web KM300 Logamatic 5000
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EasyControl- die komfortable Fernbedienung mit Spaßfaktor
Betriebsartenumschaltung Einstellung Solltemperatur Einstellung Zeitprogramm Informationen Solarertrag Automatische Updates Sicherheit
Für Apple und Android Kostenfrei
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EasyFuel- Ihre Öl-Brennwertheizung stets im Blick
Die Tankanzeige für Ihre Hosentasche
Tages-, wochen-, monats- und jahresgenaue Verbräuche
Reichweitenermittlung Tankerinnerung einstellbar Nie mehr „trocken“ fahren
Für Apple und Android Kostenfrei
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Buderus Control Center Connect- das Portal für Endkunden
Ansprechende Bedienoberfläche Schneller Überblick Historiendaten Verbrauch analysieren Heizungsanlage einfach auf
individuelle Bedürfnisse anpassen Tipps zur Energieeinsparung ohne
Komfortverzicht
Erhältlich auf www.buderus.de Kostenfrei
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Buderus und SmartHome-Systeme
Das Smart Home ist die Idee von einem intelligent vernetzten Zuhause, das sich auf Ihre Bedürfnisse einstellt und das Leben komfortabler macht.
Buderus bietet über das IP-Gateway eine intelligente Vernetzung mit:- RWE SmartHome- myGekko- Bosch SmartHome
…und ist universell über zusätzliches KNX-Gateway vernetzbar !
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Bosch Smart HomeProdukt-/Gewerke- übergreifender Ausbau
Energie Weiße WareKlima Sicherheit UnterhaltungLicht Garten
Weitere Partner in Planung
BoschSmart Climate
12/2015
12/2015 05/201601/2016 10/2016
Mobilität
10/2016
Smart Home: Die Idee von einem intelligent vernetzten Zuhause, das sich auf Ihre Bedürfnisse einstellt und das Leben komfortabler macht.
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Anlagenbetreiber
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ObjektmanagementFachfirma
Bedienung und Information…
EasyControlPROControl Center ConnectPRO
SmartHome / Hausautomation
IPinside / web KM50/100/200
EasyControl / EasyFuel Control Center Connect
… + Monitoring und Service…
IPinside / web KM50/100/200
SmartServiceKey / EasyService Kommunikation zu DDC / GLT
… + Optimierung
PC-Software EcoSoft
Portal 5000
web KM300 Logamatic 5000
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Buderus App EasyControlPRO für Fachleute- immer einen Schritt voraus
Betreute Anlagen stets im Blick Statusmeldungen in Echtzeit Wartungen optimal planen Behebung von Störungen bevor es
der Betreiber merkt Kompetenz erhöhen Wirtschaftlichkeit steigern
Für Apple und Android Bis 2 Anlagen kostenfrei
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Buderus App EasyControlPRO - Ihr zukünftiges Lieblingswerkzeug
Anlagenparameter aus der Ferne
optimieren
Übersicht der wichtigsten
Monitorwerte
Anlagen- und Betriebszustände
im Überblick
Navigation zum nächsten Kunden
persönliche Notizen,
Sprachmemos und Fotos
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Buderus EasyControlPRO 1.) kleine Ursache, große Wirkung
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Buderus Control Center ConnectPRO- das Profiportal für Ihr Büro
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Buderus Control Center ConnectPRO –- optimieren Sie Ihr Serviceangebot
Ihr kompetentes Auftreten Anlagenstandort Wärmeerzeuger Anlagenstatus Einschätzung der Dringlichkeit voraussichtlichen Einsatzdauer
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Effizienz und Planungssicherheit Lösungsweg zur Fehlerursache benötigten Ersatzteilen Bestellung Erstellung eines Arbeitsauftrages
mit technischen Unterlagen
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Buderus Control Center ConnectPRO- mit Selbstlerneffekt
Dokumentation Arbeitsauftrag abschließen mit
einfachster Rückmeldung
Eingebauter Lerneffekt Das System „füttert“ sich selbst Jede Rückmeldung führt zur
Anpassung / Optimierung der angegebenen, priorisierten Fehlerursache
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Konnektivität für praktisch jeden Leistungsbereich
5 – 1200 kW
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Gemeinsam neue Geschäftsfelder erschließenDie „Effizienz der Branche“ erhöhen
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Power-to-Heat in der Praxis
11.04.2016
Erkenntnisse aus dem IWO-FeldtestChristian Halper
41 www.zukunftsheizen.de/pth
Konzept der drei IWO-PtH-Praxisbeispiele und Projekt-Partner
Mobilfunk-netz
Stromnetz / ÜNBKommuni-kationsbox
Virtuelles Kraftwerk
Öl-BW-Gerät,Elektroheizer,Wärmespeicher
Heizöl
42 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat im Praxistest –ein Einfamilienhaus in Berlin
43 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat im Praxistest –ein Einfamilienhaus in Berlin
Öl-Brennwertgerät 5 bis 15 kW modulierend
ElektrischeHeizeinrichtung
9 kW, automatische externe Ansteuerungdurch Regelenergieanbieter
Pufferspeicher 500 Liter für Heizung und Warmwasser
44 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat im Praxistest: Elektroheizer ist Teil eines virtuellen Kraftwerks
Elektroheizer zur Nutzung
von Regelenergie
Kommunikationsbox
45 www.zukunftsheizen.de/pth
Messtechnische Begleitung:Einsatz von Wärmezählern
46 www.zukunftsheizen.de/pth
PtH-Praxisbeispiel Berlin: Wärmebedarf für Heizung und Trinkwassererwärmung
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
kWh/Monat
Wärme für den Heizkreis
Wärme für die Trinkwassererwärmung
2015
47 www.zukunftsheizen.de/pth
12.377 kWh/a
1.625 kWh/a
∑ 2015
Wärme für den Heizkreis
Wärme für die Trinkwassererwärmung
PtH-Praxisbeispiel Berlin: Wärmebedarf für Heizung und Trinkwassererwärmung
(10 %)
(88 %) = 83 kWh/(m²a)≈ 8 Liter/(m²a)
= 11 kWh/(m²a)≈ 1 Liter/(m²a)
(12 %)
∑ 14.002 kWh/a
48 www.zukunftsheizen.de/pth
Real genutzt wurden:• Heizöl als Basis- und Backup-Energieträger• Strom aus dem öffentlichen Netz in Form von Regelenergie
Wie wurde dieser Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser gedeckt?
49 www.zukunftsheizen.de/pth
… und was hat es gebracht?
50 www.zukunftsheizen.de/pth
€-
€10
€20
€30
€40
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
€in
kl. M
wSt
.
Vermiedene Heizölkosten durch RegelenergienutzungErlöse Regelenergie
PtH-Praxisbeispiel Berlin: Erlöse für Regelenergie & vermiedene Heizölkosten
2015 ∑ 188 €
51 www.zukunftsheizen.de/pth
901 €/Jahr
713 €/Jahr
ohne Power-to-Heat mit Power-to-Heat(im Jahr 2015)
€in
kl. M
wSt
.
PtH-Praxisbeispiel Berlin: Heizkosten vermindert um Erlös & Einsparung durch PtH
- 188 €/Jahr (- 21 %)
52 www.zukunftsheizen.de/pth
30.03.2015: Sturmtief Mike
53 www.zukunftsheizen.de/pth
30.03.2015: Sturmtief Mike
54 www.zukunftsheizen.de/pth
30.03.2015: Regelenergieaufrufe
∑ Regelenergiean diesem Tag:
30 kWh
30.03. 13:00
55 www.zukunftsheizen.de/pth
30.03.2015: Temperatur im Wärmespeicher
25
35
45
55
65
75
85
5:00
7:00
9:00
11:0
0
13:0
0
15:0
0
17:0
0
19:0
0
21:0
0
23:0
0
1:00
3:00
5:00
°C oben mitte unten
Der Elektroheizer nutzt dieRegelenergie, um denWärmespeicher aufzuheizen
56 www.zukunftsheizen.de/pth
30.03.2015: Wärme vom Öl-Kessel
von 14 bis 20 Uhr istder Öl-Kessel aus
Regelleistungsbereitstellungzur Stromnetz-Stabilisierungbewirkt Heizöleinsparung
57 www.zukunftsheizen.de/pth
• 6,4 kWP
• 40° Neigung, Süd-Ausrichtung• 39,4 m²• 24 Module
Praxisbeispiel Berlin:Eckdaten der Photovoltaik-Anlage
58 www.zukunftsheizen.de/pth
Praxisbeispiel Berlin:Stromverbrauch & -bezugsquellen in 2015
14.04.2016
66128 172
276 224 231 211 227165 151
86 90
555 402
486
433
271 304227
262312
460516 523
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
kWhelPV-Eigenverbrauch Netzbezug
∑ Stromverbrauch 6.778 kWh/a, davon 2.027 kWh von PV-Anlage & 4.751 kWh aus dem öffentl. Netz bezogen
59 www.zukunftsheizen.de/pth
Praxisbeispiel Berlin:Nutzung der PV-Erträge in 2015
14.04.2016
66 128 172276 224 231 211 227 165 151 86 90
48
268355
512 567 562 590673
463
307
117 132
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
kWhel
PV-Eigenverbrauch Netzeinspeisung
∑ PV-Ertrag 6.621 kWh/a, davon 2.027 kWh im Haus genutzt & 4.594 kWh ins öffentl. Netz eingespeist
60 www.zukunftsheizen.de/pth
Konzept Power-to-Heat in Hybrid-heizungen – PV-Erweiterung
61 www.zukunftsheizen.de/pth
Praxisbeispiel Berlin: Wärmeverbrauch & PV-Überschüsse in 2015 verlaufen gegenläufig
2.651
2.266
1.938
1.094
519
19281 147
305
1.196
1.615
1.998
48268 355
512 519
19281 147
305 307117 132
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
kWhel Wärme für Hzg & WWMax. zur Wärmeversorgung nutzbare PV-Überschussstrommenge
∑ Wärmeverbrauch 14.002 kWh/a,∑ max. zur Wärmeversorgung nutzbare PV-Überschussstrommenge 2.983 kWh/a
62 www.zukunftsheizen.de/pth
1.4.2016: Netzeinspeisung erreicht 70-%-Wirkleistungsbegrenzung
14.04.2016
Netz-bezug
PV-Bezug
Eigenverbrauch
Netz-einspeisung
Verb
rauc
hEr
zeug
ung
70-%-Begrenzung
Wirkleistungs-einspeisung
63 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat im Praxistest -weitere Häuser mit Technik ausgestattet
64 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat im Praxistest –eine Doppelhaushälfte in Remscheid
Öl-Brennwertgerät 10 kW in Stufe 1, 15 kW in Stufe 2
ElektrischeHeizeinrichtung
10 kW, automatische externe Ansteuerungdurch Regelenergieanbieter
Pufferspeicher 500 Liter für Heizung und Warmwasser
65 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat in Remscheid - E-Heizer ist Teil eines virtuellen Kraftwerks
Elektroheizer zur Nutzung
von Regelenergie
Kommunikationsbox
66 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat im Praxistest –ein 2-Familienhaus in Bastorf (MV)
Öl-Brennwertgerät 18 kW in Stufe 1, 27 kW in Stufe 2
ElektrischeHeizeinrichtung
13 kW, automatische externe Ansteuerungdurch Regelenergieanbieter
Pufferspeicher 2x 600 Liter für Heizung und WarmwasserSolarthermie 11,5 m²
67 www.zukunftsheizen.de/pth
Praxisbeispiel Bastorf: Hybridheizung kombiniert Solarthermie und PtH
14.04.2016
68 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat-fähige Ölhybridheizungen sind universell einsetzbar
14.04.2016
Regionale Nutzung von sonst abgeregeltem Strom
PV-Überschüsse
Regelenergie
Variable Strompreise
PtH-fähige Hybridheizungen = flexibles, auch
extern ansteuerbares Stromnachfragepotenzial
69 www.zukunftsheizen.de/pth
• Das Konzept der Power-to-Heat-fähigen Ölhybridheizung hat sich in allen drei Praxisbeispielen bewährt• einfach und zuverlässig durch Standard-Heiztechnikkomponenten• Installation des elektrischen Heizelements im Rahmen der Heizungsmodernisierung
senkt Investitionskosten• Technische Herausforderung: Kommunikationstechnik muss günstiger werden Integration in Heizgeräteelektronik
• Die Heizkosten konnten durch die Generierung von Erlösen am Regelenergiemarkt und die dadurch vermiedenen Heizölkosten reduziert werden
Fazit 1/2
70 www.zukunftsheizen.de/pth
• Die Stabilisierung des Stromnetzes wird aktiv unterstützt• Zukunftstauglich: PtH-fähige Hybridheizungen bieten ein
flexibles, auch extern ansteuerbares Stromnachfrage-potenzial und sind damit universell einsetzbar
• Modernisierer, die heute Öl-Brennwerttechnik mit einem geeigneten Wärmespeicher kombinieren, können Power-to-Heat auch später ergänzen
Fazit 2/2
Berliner Energietage
„Feldtest zur Einbindung von Überschüssen aus der hauseigenen PV-Anlage in Hybridheizungen“
e a s y O p t i m i z e G m b H
11. April 2016
1V o r s t e l l u n g u n dV i s i o n
2Z u k ü n f t i g eK u n d e n -a n g e b o t e
3A k t u e l l e P r o d u k t e
4I W O -F e l d t e s t
Inhalt
Vorstellung easyOptimize GmbH
• 100 % Tochter der RWE
• Startup im Bereich dezentrale
Energieversorgung/ erneuerbare Energien
• Standorte: Essen und Almelo (NL)
• Gegründet Dezember 2015
• Aktuell ca. 20 Mitarbeiter
• Internetpräsenzen www.shinepowered.de
und www.rwe-easyoptimize.de
• Zwei Marken
VisionWe believe in a future where people power people
Haushalte werden unabhängiger…
Energie wird in der Community geteilt…
überschüssige Energie wird im
Haushalt genutzt und unter Nachbarn
gehandelt
Zukünftige Kundenangebote
C o n n e c t• Verbindung zu einer
Community• Energiehandel in der
Community
E n e r g i e b e r a t u n g• individuelle
Onlineberatung• Expertenmeinungen• Austausch mit anderen
Kunden
V i s u a l i s i e r u n g • Monitoring von
Verbrauch und Einspeisung
• Simulation von Energiesystemen
L ö s u n g e n• Eigenstromoptimierung
als Dienstleistung• Komplettlösungen von
Energiesystem inkl. Finanzierungen
S w i t c h• Empfehlung von lokalen
grünen Energielieferanten• Anbieterwechsel als Service
Strukturbild IWO-Feldtest PV+P2H
Endkundenvisualisierung IWO Feldtest
Messwerte eines Haushalts mit 6kW PV
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1
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
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Uhrzeit
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07
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Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
Uhrzeit
666 W
1.332 W
04
.04
.16
07
.04
.16
Messwerte eines Haushalts mit 6kW PV
IWO FeldtestMotivation• EEG-Einspeisevergütung für Neuanlagen sinkt
(Laufzeit der Förderung: 20 Jahre + Jahr der Inbetriebnahme)
• Anteil der Erneuerbaren Energien am Heizwärmebedarf kann durch PV-Stromnutzung erhöht werden
• PV-Anlagenbetreiber baut seine Unabhängigkeit bei der Energieversorgung aus
Ziele• Verdeutlichung der guten Kombinierbarkeit von
PV-Anlagen und Öl-Heizungen• Nachweis der Praxistauglichkeit von
Power2Heat-Anlagen• Gewinnung von Erfahrungen und Messdaten• Installation von 5-10 Anlagen
IWO FeldtestKundennutzen• Heizöl-Einsparung, da das Warmwasser mit
eigenem Strom erzeugt wird• Photovoltaik-Anlage wird bereits heute für eine
sinnvolle Nutzung nach Ablauf der Einspeisevergütung vorbereitet
• Erhöhter Anteil der Eigenstromnutzung• Mehr Unabhängigkeit in der
Wärmeversorgung: im Haus produziert – im Haus verbraucht
Teilnahmevoraussetzungen • Öl-Brennwertheizung mit Warmwasser-
und/oder Pufferspeicher• Photovoltaik-Anlage• DSL-Internetanschluss• Interesse an mehr Unabhängigkeit in der
Energieversorgung
J e t z t b e w e r b e n ! I n f o s u n t e r w w w . z u k u n f t s h e i z e n . d e / f e l d t e s t
Was erhalten die Teilnehmer?• Kostenloses easyOptimize-Paket
- easyOptimize-Box- 2 kW Heizstab- Relais-Box- Energiezähler- Anschlusskabel- Onlinevisualisierung
• Einmalige Teilnahmevergütung von 500,- EUR nach Inbetriebnahme
Handlungsempfehlungen zur Sektorkopplung durch
Power-to-Heat in Hybridheizungen
11.04.2016
Simon Jastrzab
84 www.zukunftsheizen.de/pth
Abgeregelter Strom ist ein Thema…
17.01.2016
85 www.zukunftsheizen.de/pth
• Ausfallarbeit in Deutschland (GWh)
Kosten für abgeregelten Strom steigen
Quelle: http://www.schleswig-holstein.de/DE/Schwerpunkte/Energiewende/Strom/_documents/einspeisemanagement.html, http://www.bundesnetzagentur.de/cln_1432/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Versorgungssicherheit/Stromnetze/Netz_Systemsicherheit/Berichte/Berichte_node.html
127
421 385555
1581
2687
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2010 2011 2012 2013 2014 1.-3. Quartal 2015
86 www.zukunftsheizen.de/pth
Einige Kennzahlen aus 2015 zu Strom- und Wärmemarkt
33 % 43 GW0 GW 276 Mio. €
92 % 9,9 % 2,9 %
im 1.-3. Quartal 2015
87 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-X: Vielfältige Sektorkopplungs-technologien Strom - Wärmemarkt
Power-to-X
Power-to-Heat Power-to-Gas/Liquid
Power-to-H2 Power-to-CH4Fernwärme Individualheizung
Elektroden-kessel
Monovalente Systeme
Hybride Systeme
Nachtspeicherheizung/Direktheizung
Wärme-pumpe
Wärmepumpe + Brennwert
Direktheizung + Brennwert
Groß-Wärmepumpe
Power-to-H2 Power-to-CH4 Power-to-Liquid
88 www.zukunftsheizen.de/pth
1. Regionale Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom• Netzbetreiber schaltet Verbraucher zu anstatt Erzeuger ab
2. Negative Regelleistung • Poolbildung und externe Ansteuerung von Heizgeräten durch Regelenergieanbieter
3. Dezentral erzeugter PV-Strom • Nutzung von Überschüssen aus der hauseigenen PV-Anlage im Heizgerät
4. Variable Stromtarife • Heizgerät reagiert auf Strompreissignal und nutzt Strom zum Heizen,
wenn dieser kostengünstig ist
Nutzungsmöglichkeiten von Überschuss-strom in Power-to-Heat-Systemen
89 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat mit monovalenter Stromheizung: vorwiegend EE-Strom
90 www.zukunftsheizen.de/pth
Beispiel Januar 2015: Zeiten mit „Dunkelflaute“
Quelle: Fraunhofer ISE, www.energy-charts.de
91 www.zukunftsheizen.de/pth
Power-to-Heat mit monovalenter Stromheizung: vorwiegend fossiler Strom
92 www.zukunftsheizen.de/pth
Verlauf der täglichen Maximalwerte der Heizstromnachfrage bei 3,8 Mio. Stromheizungen
01
23456789
10
MaximaleHeizstromnachfrageam Tag
GW• 2013 gab es rund 5,8 Mio. mit
Heizöl und über 13 Mio. mit Gas betriebene zentrale Wärmeerzeuger.
• Szenario: 20% werden auf Strom-Wärmepumpen umgestellt. Für diese wird angenommen:
• Elektr. Leistungsaufnahme: 3 kW• Heizleistung (Output): 9 kW• Arbeitszahl: 3,0
• Ergebnis: ca. 9 GW zusätzliche Heizstromnachfrage
Quelle: Bräuninger, Der Einfluss monovalenter Strom-Wärmepumpen auf den Bedarf an gesicherter Kraftwerksleistung, August 2015
93 www.zukunftsheizen.de/pth
Konzept Power-to-Heat in Hybridheizungen: wenig EE-Strom
94 www.zukunftsheizen.de/pth
Konzept Power-to-Heat in Hybridheizungen: viel EE-Strom
95 www.zukunftsheizen.de/pth
• Berechnungen von BMWi und BMF aus 01/15 zeigen, dass der Großteil der Kunden Investitionen im Bereich <10.000 € favorisiert
>80% der KfW-Förderungen liegen im Bereich <10.000 €
Einzelmaßnahmen insgesamtdavon
320.000
Einzelmaßnahmen bis 6.500 € 20.000Einzelmaßnahmen bis 10.000 € 260.000Einzelmaßnahmen bis 25.000 € 40.000Effizienzhaus 55 8.000Effizienzhaus 70 32.000
96 www.zukunftsheizen.de/pth
• Ölbeheizte Gebäude häufig mit Keller: Raum für Pufferspeicher vorhanden
• Ölbeheizte Gebäude in regionaler Nähe zu Windkraftanlagen und Groß-Photovoltaik-Anlagen
• Leitungsungebundene Energieträger vermeiden Kosten für Netzinfrastruktur
Ölheizung besonders vorteilhaft für die Nutzung von Strom in Hybrid-Heizsystemen
97 www.zukunftsheizen.de/pth
Politischer Willen zur Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom vorhanden?
Stellungnahme Bundesrat 542/15: „Die Bundesregierung wird gebeten, gemeinsam mit den relevanten Akteuren kurzfristig Handlungsoptionen für die Nutzung zuschaltbarer Lasten zur Engpassbewirtschaftung zu prüfen und noch in dieser Legislaturperiode konkrete Umsetzungsvorschläge vorzulegen. Voraussetzung ist, dass die volkswirtschaftlichen Kosten gesenkt und die Stromverbraucher entlastet werden.“
Weißbuch Strommarktdesign: „Flexible Nachfrage: … Bei geringer Residuallast kann mit Strom auch direkt Wärme erzeugt und damit Heizöl oder Gas eingespart werden…“
KoaV: „In einem Strommarkt mit einem weiter zunehmenden Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien werden wir Strom, der sonst abgeregelt werden müsste, für weitere Anwendungen, etwa im Wärmebereich, nutzen.“
Entwurf StrommarktG: Bisher keine Regelungen pro Power-to-Heat enthalten
98 www.zukunftsheizen.de/pth
• Die Stiftung Umweltenergierecht und das Fraunhofer ISI haben im März 2016 ein Gutachten zu zuschaltbaren Lasten vorgestellt
• Auftraggeber: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes SH (MELUR)
• Empfehlung des Gutachtens: Ausschreibungen von zuschaltbaren Lasten zur Nutzung von ansonsten abgeregeltem Strom einführen• Pflicht zur Ausschreibung zuschaltbarer Lasten durch ÜNB/ggf. VNB • Pflicht zum Einsatz kontrahierter Lasten vor Abregelung EE • Dafür Privilegierungen bei staatlich induzierten
Strompreisbestandteilen; Alternative: rückwirkende Kostenerstattung
Gutachten zu zuschaltbaren Lasten
99 www.zukunftsheizen.de/pth
• Welcher Anpassungen bedarf es, um das Potenzial von Power-to-Heat in Hybridheizungen zu heben?
Handlungsempfehlungen an die Politik
100 www.zukunftsheizen.de/pth
• Anpassung von Abgaben und Entgelten für ansonsten abgeregelten Strom• VO zuschaltbare Lasten oder• Anpassungen in EEG, EnWG, … oder• Alternativ: Experimentierklauseln
• Erleichterung des Zugangs von gepoolten PtH-Hybridheizungen zum Markt für Regelenergie/neuen Märkten
• Einführung eines Primärenergiefaktors von Null für ansonsten abgeregeltenerneuerbaren Strom• für extern steuerbare
Stromverbraucher, die keine zusätzliche gesicherte Leistung benötigen
Rahmenbedingungen müssen angepasst werden
101 www.zukunftsheizen.de/pth
• Kein Aufbau neuer Subventionen, sondern Abbau bestehender Sanktionen für Verbraucher
• Verbraucher werden entlastet: Zusätzliche Stromnutzung durch PtH, die bisher keinen Beitrag zu den Abgaben und Entgelten geleistet hat, trägt nun einen Teil der Last
Abgaben und Entgelte für ansonsten abgeregelten Strom reduzieren
102 www.zukunftsheizen.de/pth
• ARGE Netz und IWO beabsichtigen die Errichtung einer Modellregion für Power-to-Heat in Hybridheizungen in SH
• Ansteuerung der Hybridheizungen soll durch Integration in das Erneuerbaren Kraftwerk der ARGE Netz erfolgen
• Heute abgeregelte Strommengen aus EE könnten so sinnvoll im Wärmemarkt genutzt werden
• Projektziele:• Nachweis der Systemdienlichkeit• Ermittlung der integrierbaren
Mengen EE in den Wärmemarkt• Erprobung von geeigneten
Geschäftsmodellen
Modellregion Power-to-Heat in Hybridheizungen
14.04.2016
103 www.zukunftsheizen.de/pth
• Die Nutzung von ansonsten abgeregeltemStrom in Hybridheizungen bietet Vorteile:• Einsparung von fossilen Brennstoffen im
Wärmemarkt• Integration erneuerbarer Energien• Geringe Investitionskosten für den Endkunden
möglich• Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes• Keine zusätzlichen konventionellen Kraftwerke
notwendig
ZukunftstechnologiePower-to-Heat in Hybridheizungen
104 www.zukunftsheizen.de
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