Die umfassende Sektorkopplung

Für die Kopplung von Strom- und Wärmeversorgung hat sich ein Heiztechnikhersteller eine ausgeklügelte Technik ausgedacht und diese bereits in der Praxis erprobt.
nach Quelle: E&M powernews, 06.02.2018

Die 1991 gegründete Ratiotherm Heizung und Solartechnik GmbH & Co. KG im bayerischen Dollnstein bietet Schichtspeicher, Wärmepumpen und Solarkollektoren an. Zusammen mit einer PV-Anlage kann aus diesen Bausteinen ein regeneratives Heizsystem werden, in dem sich auch Stromüberschüsse als Wärme speichern lassen. Julian Kruck, Produktmanager bei Ratiotherm, stellte grundsätzliche Überlegungen dazu auf einer Tagung über Sektorkopplung und Wärmewende in München vor.

Ausgangspunkt seiner Überlegungen sind die Preisentwicklungen für Photovoltaikstrom, Heizöl, Erdgas und für elektrischen Strom in Haushalten. Deutlich wird bei den Verlaufskurven, das sich die Kosten für PV-Strom und für die klassischen Energieträger im Wärmemarkt immer mehr annähern. Noch sind zwar Öl und Gas billiger als PV-Strom (bei dem Kruck mit etwa 10 Ct/kWh rechnet), aber der Abstand zwischen den Preisen verringert sich.


Kombination von PV-Anlage, Wärmepumpe und Speicher

Die Frage liegt deswegen auf der Hand, ob es sinnvoll ist, PV-Strom vom eigenen Dach, der augenblicklich nicht im Haus gebraucht wird, in speicherbare Wärme umzuwandeln. Eine einfache Nutzung mittels Heizstab soll es allerdings nicht sein, verdeutlicht Kruck. Vielmehr treibt der Photovoltaikstrom eine Wärmepumpe an.

Damit sinken nach den Berechnungen des Anbieters die Kosten der um einen erneuerbaren Anteil ergänzten Wärme unter die von fossilen Energieträgern.
Das System kann insbesondere dann interessant sein, wenn PV-Anlagen aus der EEG-Förderung herausfallen oder wenn es zur Kappung von Bedarfsspitzen eingesetzt wird. Der Anbieter hat dazu nicht nur den Schichtspeicher und die Wärmepumpe entwickelt, sondern auch eine Kontrolleinheit, die dafür sorgt, dass Überschussstrom aus der PV-Anlage immer dann gespeichert wird, wenn ihn kein Haushaltsgerät verbraucht.

Noch besser funktioniert die Sektorkopplung, wenn man nicht ein einzelnes Haus betrachtet, sondern eine Quartierlösung mit Nahwärmenetz. In Dollnstein wird ein derartiges System erprobt. Hier ist auch eine Solarthermieanlage installiert, die Wärme direkt in das Nahwärmenetz einkoppelt, genauso wie ein Blockheizkraftwerk und ein Holzhackschnitzelkessel. Die einzelnen Abnehmer will man über dezentrale Übergabestationen, die derzeit entwickelt werden, mithilfe einer Wärmepumpe anschließen. Die intelligente Kopplung von Photovoltaik, Solarthermie, von Speichern und Nahwärmenetzen ermögliche auf der Quartiersebene eine wirtschaftliche und erneuerbare Komplettversorgung, sagt Kruck.

Die Ausbeute von Solaranlage und Wärmepumpe steigt

Die Einbindung von Wärmepumpen in das System steigert auch den Energieertrag aus den Solarkollektoren. Denn dann reicht mitunter auch die Einstrahlung aus einem bewölkten Himmel aus, um über die Wärmepumpe noch nutzbare Wärme zu gewinnen. Durch die Kombination mit der Solaranlage steigt außerdem die Leistungszahl der Wärmepumpe. Insgesamt kann nach Berechnungen des Anbieters der Solarertrag aus der gleichen Kollektorfläche verdoppelt werden.

Mit der Einbindung von Wärmepumpen in eine Nahwärmeleitung wird auch die Realisierung eines „kalten“ Nahwärmenetzes möglich. Es transportiert Wärme mit niedrigerer Temperatur und damit mit geringeren Wärmeverlusten und hebt sie beim Verbraucher mit der Wärmepumpe auf das gewünschte Temperaturniveau an.
Eine derartige Energieversorgung hat Ratiotherm 2015 in der Gemeinde Bodenmais im Bayerischen Wald installiert. Angeschlossen sind private Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie Gewerbebauten, etwa die Dorfbäckerei, eine Tankstelle, ein Wellnesshotel oder die Pizzeria im Ortskern. Insgesamt erstreckt sich das Wärmenetz über eine Fläche von 50 000 m2.

Es arbeitet mit flexiblen Temperaturen, die sich dem tatsächlichen Verbrauch anpassen. So wird die Netztemperatur von April bis Oktober von 70 bis 80 Grad Celsius auf 20 bis 40 Grad Celsius abgesenkt.

Mit einem solchen „kalten“ Betriebsmodus lässt sich der Wärmebedarf der Anschlussteilnehmer in der warmen Jahreszeit vollständig durch erneuerbare Energien abdecken. In Bodenmais sind dazu 110 m2 Solarthermiekollektoren an der Außenfassade der Heizzentrale angebracht. Außerdem speist ein Hackschnitzelkessel mit 400 kW Leistung seine Wärme ein. Ergänzt wird das Wärmenetz von einem Pufferspeicher mit 25 000 Liter Fassungsvermögen.

Autor: Armin Müller