PtH4GR²ID - Power to Heat for the Greater Region's Renewables Integration and Development

Aktion 7 "Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen und Marktdaten für den Betrieb von Wärmepumpen in der Großregion" ist abgeschlossen. Die Berichte liegen zum Download bereit:

>> Bericht Aktion 7, Langfassung

>> Bericht Aktion 7, Kurzfassung

 

Um die Klimaschutzziele der Europäischen Union zu erfüllen, ist es notwendig, den Anteil Erneuerbarer Energien (EE) bei der Elektrizitätserzeugung zu erhöhen. Die Großregion (GR) hat sich als Ziel einen Anteil von 15,2 % regenerativer Energieerzeugung am Gesamtenergieverbrauch bis zum Jahre 2023 gesetzt. Hierfür reicht eine alleinige Steigerung der Regenerativen bei der Stromerzeugung nicht aus. Auch bei der Wärmeerzeugung muss ein Wandel erfolgen.

Der zunehmende Anteil regenerativer Energien (hauptsächlich aus variablem Wind- und Solarstrom) erfordert ein verstärktes Stromnetzmanagement. Die 20-20-20-Ziele der EU sind in den ver­schiedenen Ländern mit unterschiedlichen spezifischen Zielen umgesetzt worden. Der Anteil der erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch ist wie folgt: Wallonien (13 %), Deutschland (35 %), Frankreich (23 %) und Luxembourg (11 %). Dieser Ausbautrend wird sich voraussichtlich in der Zukunft fortsetzen und es wird erwartet, dass bspw. in 2025 in Rheinland-Pfalz die installierte Leistung bei den Regenerativen das Doppelte der elektrischen Spitzenlast beträgt. Diese Entwicklung wird entsprechende Netzmanagementaufgaben in diesen Regionen erfordern.

Basis des Forschungsprojekts bildet die Entwicklung eines nachhaltigen EE-einspeiseabhängigen Steuerungskonzeptes für Wärmepumpen- und Wärmespeicher. Nach der Durchführung von Simulationsrechnungen werden die Erkenntnisse an­hand von Pilotinstallationen in der Großregion evaluiert. Hierbei spielt neben der technischen Machbarkeit und der Wirtschaftlichkeit die Nutzerakzeptanz eine entscheidende Rolle. Ziel ist es, neben der Heiz- auch die Kühlperiode mit hoher Photovoltaik-Einspeisung zu berücksichtigen und über innovative Steuerungskonzepte für reversible Wärmepumpen einen optimalen Betrieb der Wärmepumpe-Speicher Technologie zu identifizieren. Hierbei sind neben klassischen technischen Speichern auch neue Technologien, wie Bau­teil­aktivierung und Phase Change Materials (PCMs) von Bedeutung. Durch die Wärmepumpe-Speicher-Tech­nologie sollen klassische Heizsysteme wie Ölheizungen aus dem Markt ver­drängt und somit die Umweltfreundlichkeit der Großregion durch CO2-Reduktion gesteigert werden. Des Weiteren fungiert diese Technologie als Demand Side Integration (DSI) Instru­ment. Durch den zeitlich angepassten Stromverbrauch an die Erzeugung wird eine Ver­ringerung des Aus­baubedarfs der Verteilnetze untersucht und später angestrebt. Die Feldtestphase bietet hier die Möglichkeit der Validierung der Simulationsergebnisse und einer besseren Übertragung der Erkenntnisse auf die Großregion.

Die damit verbundenen Netzmanagementaufgaben sollen aus einer grenzüberschreitenden Perspektive für die Großregion analysiert werden. Wie kann ein lokaler Überschuss an erneuerbar erzeugtem Strom bspw. aus dem Saarland und Rheinland-Pfalz technisch, wirtschaftlich und umweltfreundlich durch ein intelligentes Management in den Nach­barländern ausgeglichen werden? Dabei werden neben den technischen auch wirt­schaftliche und soziale Aspekte (wie die Nutzerakzeptanz) analysiert. Zudem sind alle Akteure dieser Wertschöpfungs­kette im Projekt als beratende Partner eingebunden. Auch die Kommunikation mit den politischen Ent­schei­dungsträgern ist Teil des Projekts, um dessen Ergebnisse möglichst schnell in die Praxis umsetzen zu können.

 

Rolle der IZES gGmbH:

Die IZES gGmbH, als Projektpartner mit energiewirtschaftlichen Kern­kompe­tenzen, fokussiert sich auf entsprechende energiewirtschaftlichen Rahmen­bedingungen und Marktdaten in der Großregion in Verbindung mit entsprechenden zu­gehörigen Zukunfts­szenarien. Dies findet sich in den Arbeitspaketen 4 und 11 (IZES ist hier AP-Ver­ant­wortlicher) wieder:

AP7 - Ermittlung von energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen und Marktdaten für den Betrieb von Wärmepumpen in der Großregion
Beschreibung und Charakterisierung des energiewirtschaftlichen Rahmens (Stromsektor) für die GR. Aufzeigen der verschiedenen Stromtarife für Wärmepumpen in Verbindung mit den unterschiedlichen Teilmärkten. Evaluation des Marktrahmens und seine Weiterentwicklung hinsichtlich Versorgungssicherheit, um einen netzdienlichen Einsatz der Wärmepumpe zu gewährleisten.

Zu erwartende Ergebnisse:

  • Stromhandelspreise und Einflussfaktoren für eine zukünftige Strompreisentwicklung
  • Szenarien für zukünftige Erzeugungssituationen in der GR sowie Auftreten gesetzlicher Regelungen für eine Einspeiseregelung
  • Spezifische (zeit- oder lastabhängige) Stromtarife für Wärmepumpen-Kunden inkl. möglicher Prämien für Sperrzeiten

 

AP11 - Regionale Potentialermittlungen und Zukunftsszenarien für den Einsatz von Wärmepumpen in der Großregion
Evaluation des Gebäudebestandes und Neubauprognosen. Ermittlung der Markt­durchdringungen der Wärmepumpen, um das (Markt)Potential der Wärmepumpen­technologie zu ermitteln.
Darstellung der Wärmepumpenpotentiale mittels unterschiedlicher Marktannahmen im Rahmen von drei Zukunftsszenarien (gemäßigt, normal, progressiv) bis zum Jahr 2050. Evaluation des gesamten wirtschaftlichen Rahmens für Wärmepumpen in der GR.

Zu erwartende Ergebnisse:

  • Charakterisierter Gebäudebestand bei aktueller Marktdurchdringung von Wärmpumpen.
  • Marktprognosen der unterschiedlichen Märkte.
  • Zukunftsszenarien (bis 2050) bei Darstellung entsprechender Marktpotentiale für Wärme-pumpen in der GR.
  • Empfehlungen zur Ausgestaltung von Rahmenbedingungen für einen netzdienlichen Einsatz von Wärmepumpen.
     

Zusätzlich, basierend auf Kompetenzen in der Wärme­bilanzierung- und Simulation im Gebäudebereich mit dem Programm „TRANSYS“ erfolgt eine Unterstützung der TU Kaiserlautern im Arbeitspaket 4 (Bewertung des Potenzials der Gebäude der Großregion und deren Beitrag zum Stromnetzmanagement) und Arbeitspaket 6 (Entwicklung und Evaluierung von thermischen Speichern zur Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien und zur Lastverschiebung).

 

Download:

  • Pressemitteilung zum Projektstart, 12.01.2017
    >> PDF

 

Projekt-Konsortialführer:
  • Universität Lüttich / Building Energy Monitoring and Simulation (ULg/BEMS)

 

Projektantragsteller:
  • Technische Universität Kaiserslautern / Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiemanagement (TUK/ESEM)
  • Technische Universität Kaiserslautern / Fachgebiet Hauskybernetik (TUK/ARCH)
  • Fachgebiet Facility Management und Technische Gebäudeausrüstung (TUK/FMTGA)
  • Technische Universität Kaiserslautern / Fachgebiet Immobilienökonomie (TUK/RE)
  • Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES)
  • Universität Luxemburg (Energieeffizienz von Gebäuden, Technische Gebäudeausrüstung)
  • Universität Lothringen / Labor LERMAB (UL)

 

Strategische Partner:
  • Enovos Luxembourg SA
  • VSE Verteilnetz GmbH
  • DTC (Distribution de Techniques Climatiques)
  • Energieagentur Rheinland-Pfalz
  • StoREgio Energiespeichersysteme e.V.
  • STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG
  • BOUYGUES BATIMENT NORD EST
  • Universität der Großregion a.s.b.l.
  • EIfER Europäisches Institut für Energieforschung EDF-KIT EWIV
  • Bundesverband Wärmepumpen
  • Ministerium für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung Rheinland-Pfalz
  • Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Energie und Verkehr des Saarlandes

 

Zuwendungsgeber:

                   

Laufzeit: 
09/2016 bis 08/2019
Arbeitsfeld: