Positionspapier Smart Grid: Der Beitrag der Wärmepumpe zum Last - manage ment in intelligenten Stromnetzen
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Positionspapier Smart Grid:
Der Beitrag der Wärmepumpe zum Last-
management in intelligenten Stromnetzen
Energie aus
Erde Wasser Luft
Der Beitrag der Wärmepumpe zum Intelligente Netze
Lastmanagement in intelligenten Stromnetzen
Wärmepumpensysteme bieten ein großes Potenzial für Die Wärmepumpe bietet Potenzial für den Einsatz in Stromanteil aus erneuerbaren Da die Erzeugung immer weniger steuerbar wird,
das Lastmanagement in intelligenten Stromnetzen. intelligenten Netzen. Als schalt- und steuerbares Energien steigt gewinnt das Lastmanagement auf der Verbraucher-
Bis 2020 können sie schaltbare Lasten in Höhe von System kann sie regionale Leistungsspitzen in der seite (Demand-Side-Management) an Bedeutung.
4.400 MW zur Verfügung stellen. Windstrom kann Stromerzeugung, die durch hohe Erzeugungsleistungen Der Anteil erneuerbarer Energien an der Strom Um die Lastschwankungen ausgleichen zu können,
auch bei Überangebot als Wärmeenergie gespeichert bei Wind und Photovoltaik auftreten, glätten und produktion wird bis 2020 nach vorsichtigen Prognosen ist ein Ausbau der Netz- und Speicherkapazitäten
werden. Der zusätzliche Aufwand ist gering. Umweltenergie in Form von Wärme speichern. auf mindestens 30 Prozent steigen; der Bundesverband erforderlich. Die Investitionen in den physikalischen
Dadurch ergibt sich ein einfacher und schneller Weg Somit kann mehr Strom aus erneuerbaren Energien Erneuerbare Energie (BEE) prognostiziert sogar 47 Netzausbau können durch intelligente Netze und
zur Ausschöpfung der Potenziale. effektiv genutzt und so der regenerative Wert der Prozent EE-Anteil. Den größten Teil davon machen steuerbare Verbrauchssysteme reduziert werden.
Wärmepumpe weiter gesteigert werden. Damit wird fluktuierende Energiequellen wie Wind und Die Wärmepumpe kann hierzu einen nennenswerten
die Effizienz der Energieversorgung in Deutschland Photovoltaik aus. Zusätzlich zur zentralen Stromer- Beitrag leisten.
Management Summary weiter erhöht und der CO2-Ausstoß gesenkt. Zudem zeugung gewinnt damit die Einspeisung aus zahlrei- Investitionen in intelligente Netze und steuerbare
sind weniger Investitionen für den Netzausbau nötig, chen dezentralen Anlagen an Bedeutung. Verbraucher werden auch durch politische Vorgaben
Der steigende Anteil regenerativen Stroms führt zu da Wärmepumpen dezentral über das gesamte Da kleinere Erzeugungseinheiten wie zum Beispiel flankiert: Das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG)
immer größeren Lastschwankungen im Stromnetz, Stromnetz verteilt sind. Photovoltaikanlagen auch ins Niederspannungsnetz schreibt elektronische Haushaltszähler und lastvariable
die es intelligent auszugleichen gilt. Daher steht in der Die Basistechnologien sind vorhanden. Über das einspeisen, verläuft der Energiefluss im Netz nicht Tarife bereits heute vor. Die Wärmepumpe ist ein
Energiewirtschaft ein Paradigmenwechsel bevor: Fachhandwerk sind flächendeckend individuelle mehr nur in eine Richtung von höheren Spannungs- wichtiger Baustein für die Umsetzung.
von der generell verbrauchsabhängigen Erzeugung Lösungen verfügbar. Wärmepumpen werden bereits ebenen hin zu niedrigeren, sondern auch umgekehrt.
zum teilweise erzeugungsabhängigen Verbrauch. Eine seit über 20 Jahren für ein statisches Lastmanagement Diese Trends können zu wechselnden regionalen
zunehmende Anzahl dezentraler Erzeuger bewirkt genutzt. Der Bestand von 350.000 Wärmepumpen Überlastungen der Stromnetze führen, die einen Windkraft besser nutzen
bereits heute, dass Stromnetze zum Teil bidirektional bietet bereits heute ein nennenswertes Potenzial für Infrastrukturausbau und dezentrale Lösungen zum
arbeiten müssen. das Lastmanagement, bis 2020 rechnet der Bundes- Lastausgleich erfordern. Wärmepumpen als schalt- und Ziel des Lastmanagements ist es, die Gesamteffizienz
verband Wärmepumpe mit rund 1,2 Millionen steuerbare Lasten helfen, eine zunehmend bedarfs der Energieversorgung in Deutschland zu erhöhen.
Zur Stabilisierung des Gesamtsystems dienen auch Systemen. Weiterer Forschungs- und Entwicklungs- unabhängige Stromerzeugung auszugleichen und Schließlich soll das vorhandene Potenzial zur Erzeugung
Anlagen, die elektrische Energie in Wärme und Kälte bedarf besteht bei Wärmepumpenanlagen im unterstützen damit die Integration erneuerbarer erneuerbaren Stroms möglichst vollständig und sinnvoll
umwandeln und so speichern. Die Energiespeiche- Neubau und Bestand hinsichtlich der Optimierung Stromerzeugung. genutzt werden. Abschaltungen aufgrund fehlender
rung ist somit nicht nur auf Batterien und Pump- der Speicherung, bei der Kommunikation und Netz- oder Speicherkapazitäten sollen vermieden
oder Druckluftspeicherkraftwerke zu beschränken, Steuerung der Anlagen sowie bei der intelligenten werden. Heute zeigen kurzzeitig negative Strompreise
sondern auch auf die Nutzung von thermischen Verknüpfung mit dem Stromnetz. Für eine breite Erzeugungsorientierter Verbrauch an der EEX bereits, dass die Flexibilität der konventio-
Speichersystemen wie Wärmepumpenanlagen für Marktdurchdringung müssen sich die höheren nellen Erzeugung und der Nachfrage noch nicht
die Raumheizung und Warmwasserbereitung Investitionen in zusätzliche Regelungs- und Anlagen- Diese Entwicklung führt zu einem Paradigmenwechsel ausreichen, um die gesamte regenerative Erzeugung
auszudehnen. technik und die Datenkommunikation für alle von der verbrauchsorientierten Erzeugung zum zu integrieren und dass Verbesserungsbedarf besteht.
Diese stellen neben Warmwasserspeichern, Wärme- Beteiligten lohnen. Dafür sind geeignete Anreiz erzeugungsorientierten Verbrauch.
speicherheizungen, Gefriergeräten und Kühlhäusern mechanismen zu entwickeln, zum Beispiel im Bereich
ein Erfolg versprechendes System im Speichermix dar. der Entgelte für die Netznutzung.
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Smart Grid – die Wärmepumpe im Intelligenten Stromnetz Nutzen und Potenzial der Wärmepumpe
Smart Grid – die Wärmepumpe im Intelligenten Stromnetz
Die Wärmepumpenanlage kann ohne Komfortverlust Auf die Funktion der Energiespeicherung hin optimierte
Stromnetz geschaltet und gesteuert werden. Sie besitzt hohe Systeme weisen Besonderheiten auf, die in der zukünf
Flexibilität im Angebot schaltbarer Lasten durch ihre tigen Ausgestaltung der Energieeinsparverordnung
verschiedenen Betriebsweisen. Wärmepumpen (EnEV) und des Erneuerbare-Energien-Wärme-
können sowohl im Regelenergiemarkt als auch im Gesetzes (EEWärmeG) berücksichtigt werden
Lastfolgebetrieb eingesetzt und beispielsweise über müssen.
ein Preissignal gesteuert werden. Um die nutzbare
Leistung und die Zeitdauer zu vergrößern und
relevante Mengen an Regelenergie anzubieten, Elektroauto und Wärmepumpe –
Erneuerbare
Stromerzeugung
Steuerung
Konventionelle
Stromerzeugung
können einzelne Wärmepumpen gebündelt und zu Energiespeicher der Zukunft
virtuellen Großspeichern zusammengeschlossen
werden. Durch die regionale Netzeinbindung bietet Die Wärmepumpe ist seit vielen Jahren als schaltbarer
sich die Wärmepumpe insbesondere für die dezentrale Verbraucher in das Lastmanagement eingebunden
Netzentlastung an. und wird durch die Netzentgeltverordnung (NEV,
Die Wärmebereitstellung bietet im Haushalt das vormals BTO) gefördert. Mit entsprechender
Verbraucher und größte Potenzial für ein Lastmanagement. Wärme- Kommunikations- und Regelungstechnik kann sie
Erzeuger
pumpen mit einer Fußbodenheizung, die als thermischer verstärkt den zukünftig notwendigen flexiblen Last
Speicher dient, überbrücken derzeit bereits bis zu ausgleich unterstützen. Derzeit sind über 350.000
2 Stunden Stromabschaltung (Sperrzeit) am Stück. Wärmepumpen mit einer elektrischen Anschluss
Mit zusätzlichen Investitionen in größere Pufferspeicher leistung von rund 1.400 MW an das Stromnetz
oder bei Gebäuden schwerer Bauart mit einer hohen angeschlossen. Pro Stunde werden aktuell bis zu
thermischen Speicherfähigkeit können Wärmepumpen 3.000 MW Regelleistung gehandelt. Somit können
über deutlich längere zusammenhängende Zeiträume theoretisch bereits die heute installierten Wärme-
in ein Lastmanagement einbezogen werden. Durch die pumpen einen Teil der benötigten Regelleistung
Bündelung zu virtuellen Großspeichern können die bereitstellen.
Wärmepumpe
und Speicher nutzbaren Leistungen sowie die Zeitintervalle weiter Bis 2020 rechnet der Bundesverband Wärmepumpe
Elektrizitätsfluss vergrößert werden. bei entsprechenden politischen Rahmenbedingungen
Kommunikation
Das Hauptpotenzial der Wärmepumpe liegt derzeit mit rund 1,2 Millionen Wärmepumpen in Deutschland,
MUC (Multi-Utility-Controller)
im Heizungsbereich und fällt mit den saisonalen die etwa 4.400 MW elektrischer Anschlussleistung
Windspitzen zusammen. Die Warmwassernutzung darstellen. Wenn Gebäude und Heizungsanlagen auf
kann ganzjährig zum Lastausgleich herangezogen die Funktion der Energiespeicherung hin optimiert
werden. In Neubauten nimmt der Anteil der Warm- werden, kann dieses Potenzial weiter gesteigert werden.
wasserbereitung stetig zu. Zusätzliche Potenziale Bei den Elektroautos wird ebenfalls mit einer
Photovoltaik
können sich durch den reversiblen Betrieb von erheblichen Steigerung des Bestands von derzeit
andere Erneuerbare Wärmepumpen zur Kühlung, die saisonal mit der 1.500 auf 1 Million Fahrzeuge bis 2020 gerechnet.
Licht Lüftung Elektroauto Elektrogeräte Wärmepumpe Energien
Mikro-KWKs Photovoltaik-Einspeisung zusammenfällt, sowie aus Die Energiespeicherung im Wärmemarkt und die
der Erzeugung industrieller Prozesswärme und -kälte Elektromobilität können zukünftig einen erheblichen
ergeben. Beitrag zum Ausgleich von Lastspitzen im Stromnetz
Wärmepumpenanlagen sind ein wichtiger Baustein leisten, wenn die Rahmenbedingungen entsprechend
für die verstärkte Nutzung regenerativer Energien. gesetzt werden.
Ein integriertes Lastmanagement minimiert im Smart Grid die regionale Netzüberlastung
4 5Allgemeine Handlungsempfehlungen Zielgruppenspezifische Handlungsempfehlungen
Damit die Potenziale der Wärmepumpe im Intelligenten Stromnetz genutzt werden können, ist eine technische Handlungsempfehlungen für die Politik
Optimierung in Verbindung mit entsprechenden Anreizstrukturen – wie etwa über Netzentgelte und Stromtarife,
angepasste Steuern und Abgaben, Forschungs- und Fördermittel oder Anrechenbarkeit über Bauvorschriften Rechtliche Rahmenbedingungen: Netzzugang und die Anreizsysteme: Es sollten temporäre Anreizsysteme
(EnEV §5) – hilfreich. Investitionen in zusätzliche Speichervolumina und die Datenkommunikation müssen sich Netzregulierung müssen überprüft werden, um entwickelt werden, die die Marktdurchdringung von
für alle Beteiligten lohnen, damit sich die Technologie in der Praxis durchsetzt. Optimierungspotenzial im Strommarkt für die Unter auf die Speicherung optimierten Wärmepumpen
Es ist somit wichtig, die Wärmepumpe im System der Intelligenten Netze auch hinsichtlich der politischen Ziele – stützung von Intelligenten Netzen zu identifizieren. anlagen effektiv fördern.
etwa als Beitrag zu den 2020-Zielen der EU und der Bundesrepublik Deutschland – zu bewerten. Im Sinne einer zunehmenden Liberalisierung des
Zu betrachten sind sowohl der derzeitige Feldbestand als auch die zukünftigen Anlagenpotenziale. Daher geben die Strommarkts und der netzintelligenten Umstrukturierung • Berücksichtigung der netzunterstützenden Eigen
unterzeichnenden Verbände für Politik, Energieversorger und Hersteller folgende Handlungsempfehlungen: sollten Aktivitäten unterstützt werden, die Einzel schaften der Wärmepumpe bei der zukünftigen
verbraucher bündeln und als virtuelle Großspeicher Ausgestaltung von EEG, StromStG und KWKG
Forschung & Entwicklung: im Strommarkt positionieren. Wichtig ist darüber hinaus • Spezifische Investitionszuschüsse für netzunter
• Potenzialermittlung auch eine angepasste normative Bewertung der Gesamt stützende Wärmepumpensysteme
• Derzeitiges und zukünftiges Potenzial der Wärmepumpe zum Lastmanagement energieeffizienz. Die netzoptimierenden Funktionen
• Zusätzliche CO2-Minderungspotenziale durch verbesserte Nutzung von erneuerbarem Strom der Wärmepumpe sollten in Förderprogrammen
• Potenzial der Gesamtenergieeffizienz-Steigerung (Marktanreizprogramm, KfW, Länderprogramme)
• Technische Optimierung von Anlagen und Gebäuden und hinsichtlich ordnungsrechtlicher Vorgaben
auf die Funktion der Energiespeicherung im Neubau und im Bestand (EEWärmeG/EnEV) entsprechend berücksichtigt
• Intelligente Vernetzung und Prognose von Erzeugung und Verbrauch werden.
• Entwicklung entsprechender Steuerungssysteme
• Schnittstellen zur Kommunikation zwischen Wärmepumpe und Smart Meter
Allen Akteuren wird empfohlen, zeitnah entsprechende Forschungsprojekte zu forcieren und sich aktiv zu beteiligen.
Handlungsempfehlungen für Energieversorger
• Integration der Wärmepumpe in Projekte für Intelligente Netze – auch in Ergänzung zur E-Mobilität
• Konkretisierung einer intelligenten Netzsteuerung für das Lastmanagement im Haushalt unter besonderer
Berücksichtigung der Anforderungen an Wärmepumpen- und andere thermische Speichersysteme
• Weiterentwicklung variabler Tarifmodelle, die eine Optimierung im praktischen Betrieb erlauben
Handlungsempfehlungen für Wärmepumpen-Hersteller
• Konkretisierung von Standards für die Regelung und Kommunikation der Anlagen
• Erweiterung der Regelung von Wärmepumpen um „Smart-Funktionen“
• Entwicklung von Projektierungsvorgaben für den Einsatz von netzunterstützenden
Wärmepumpenanlagen in Abhängigkeit von der Speicherfähigkeit der Gebäude
• Entwicklung von standardisierten Speichersystemen
Handlungsempfehlungen für Hersteller von
Informations- und Kommunikations-Technologien
• Integration der Wärmepumpe in die intelligente Steuerung und Kommunikation von Smart Home
• Lösungen für die Datenübermittlung zwischen Erzeugern, Netz und Verbrauchern
6 7Herausgeber
Kontaktdaten der Herausgeber:
Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE) Zentralverband der Deutschen Elektro-und
Als 1991 gegründeter Dachverband der Erneuerbare-Energien-Branche
Informationstechnischen Handwerke (ZVEH)
bündelt der BEE die Interessen von 22 Verbänden und Organisationen mit Den elektro- und informationstechnischen Handwerken mit den drei
30.000 Einzelmitgliedern, darunter mehr als 5.000 Unternehmen. Das Ziel Berufsgruppen Elektrotechniker, Informationstechniker und Elektro
des BEE: 100 Prozent Erneuerbare Energie. maschinenbauer gehören in Deutschland rund 76.000 Betriebe mit über
317.000 Beschäftigten, davon rund 41.000 Auszubildende, an.
www.bee-ev.de · Reinhardtstr. 18 · 10117 Berlin Der Jahresumsatz der Branche lag im Jahr 2009 bei 32,56 Milliarden Euro.
Ansprechpartner: Björn Klusmann, Tel. 030/2758170-0 Der Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen
bjoern.klusmann@bee-ev.de Handwerke (ZVEH) vertritt die Interessen von 14 Landesverbänden mit
ihren rund 370 Innungen.
www.zveh.de · Lilienthalallee 4 · 60487 Frankfurt am Main
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Bernd Dechert, Tel. 069/247747-63,
b.dechert@zveh.de
Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.
Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. ist ein Branchenverband
mit Sitz in Berlin, der die gesamte Wertschöpfungskette umfasst: Im BWP
sind rund 700 Handwerker, Planer und Architekten sowie Bohrfirmen,
Heizungsindustrie und Energieversorgungsunternehmen organisiert, die
sich für den verstärkten Einsatz effizienter Wärmepumpen engagieren. ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie e.V.
www.waermepumpe.de · Charlottenstr. 24 · 10117 Berlin
Ansprechpartnerin: Verena Gorris, Tel. 030/208799-718, Der ZVEI vertritt die wirtschafts-, technologie- und umweltpolitischen
Interessen der deutschen Elektroindustrie auf nationaler, europäischer
gorris@waermepumpe.de und internationaler Ebene. Mit 810.000 Beschäftigten per Ende 2009 ist
die Elektroindustrie die zweitgrößte Industriebranche Deutschlands. Ihr
Jahresumsatz beläuft sich auf 145 Mrd. Euro. Mehr als 670.000 Beschäf-
tigte im Ausland erzielen einen zusätzlichen Umsatz von 100 Mrd. Euro.
Über elf Prozent der gesamten deutschen Industrieproduktion gehen auf
das Konto der Elektroindustrie. Das Exportvolumen der Branche erreicht
122 Mrd. Euro.
HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V. www.zvei.org · Charlottenstr. 35/36 · 10117 Berlin
Ansprechpartner: Marco Sauer, Tel.: 030 / 306960-24, sauer@zvei.org
Die HEA - Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V. mit Sitz
in Berlin ist der Marktpartnerverbund von rund 900 Energieversorgern,
70 Geräteherstellern, dem Fachgroßhandel und den Fachhandwerken.
Effiziente Energieanwendung in Privathaushalten, Gewerbe, Industrie und
Kommunen ist zentrales Leitthema und Grundlage der Verbandsarbeit.
www.hea.de · Reinhardtstraße 32 · 10117 Berlin
Ansprechpartner: Alexander Sperr, Tel. 030/300199-1376, sperr@hea.de
Zentralverband Sanitär Heizung Klima
Der Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK) ist Standesorganisa-
tion, Wirtschaftsverband und Interessenvertretung des SHK-Handwerks
in Deutschland.
Der Zentralverband ist der größte nationale Verband in der Europäischen
Forum für Energieeffizienz in der Gebäudetechnik e.V. Union für die Planung, den Bau und die Unterhaltung gebäudetechnischer
Anlagen mit einem Schwerpunkt in der Energie- und Wassertechnik.
Das Forum für Energieeffizienz in der Gebäudetechnik e.V. bündelt die
gemeinsamen Verbandsinteressen von Herstellern, des Großhandels www.wasserwaermeluft.de · Rathausallee 6 · 53757 Sankt Augustin
und den Fachbetrieben im Bereich der Gebäude- und Energietechnik. Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Matthias Wagnitz, Tel: 0331/200830-52,
Wir bekennen uns zu den Zielen einer rationellen und energiesparenden m.wagnitz@shk-potsdam.de
Energieverwendung und zur Schonung der Ressourcen. Im Fokus steht
der Einsatz umweltfreundlicher und energiesparender Technologien für
die Wärmeversorgung von Wohn- und Nichtwohngebäuden.
www.vdzev.de · Robert-Koch-Platz 4 · Luisen-Carree · 10115 Berlin
Ansprechpartner: Horst Eisenbeis, Tel.030/27874408-0, info@vdzev.de
Herausgeber und verantwortlich zeichnende Institutionen:
Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE)
Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.
HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V.
Forum für Energieeffizienz in der Gebäudetechnik e.V. (VdZ)
Zentralverband der Deutschen Elektro-und Informationstechnischen
Handwerke (ZVEH)
ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.
Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK)
Verlag und Druck: mark_ad GmbH
Gestaltung: mark_ad GmbH
2. veränderte Auflage: Stand Januar 2011Sie können auch lesen
