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Zur Reduktion energiebedingter Treibhausgasemissionen werden in Deutschland Windkraft- und Photovoltaikanlagen intensiv ausgebaut. Die Stromerzeugung wird dadurch zunehmend abhängiger vom Energiedargebot von Sonne und Wind und somit immer volatiler. Infolgedessen bedarf es einer weitergehenden Flexibilisierung des Energiesystems, um fluktuierend verfügbare Energiemengen möglichst umfassend nutzen zu können.

Vor diesem Hintergrund wird in dieser Studie ein sektorenübergreifendes Konzept der Nachfrageflexibilisierung einschließlich eines Betriebs- und Steuerungsansatzes entwickelt, demonstriert und bewertet. Das Konzept sieht eine Installation von Heizpatronen in vorhandenen thermischen Energiespeichern von Endkundenhaushalten vor, die flexibel und situativ andernfalls ungenutzte elektrische Energiemengen verwenden können. Die dadurch in das Heizsystem eingebrachte thermische Energie substituiert ansonsten für Heizzwecke eingesetzte fossile Energieträger und unterstützt damit die Reduktion von Treibhausgasemissionen im Wärmesektor.

Das hier entwickelte Betriebs- und Steuerungskonzept orientiert sich am Strommarkt, indem es anhand von Börsenstrompreisen über den Heizpatroneneinsatz entscheidet. Die Partizipation am Strommarkt erfordert wiederum, dass der Heizpatronenbetrieb unter Berücksichtigung der zeitlichen Rahmenbedingungen des Stromhandels verlässlich geplant und realisiert werden kann. Hierfür identifiziert das entwickelte Steuerungskonzept zuerst mit Hilfe von Strompreisprognosen sinnvolle Betriebszeiten. Darauf aufbauend werden unter Nutzung von im jeweiligen Heizsystem erfassten Messdaten vorausschauend die realisierbaren Nachfragepotenziale berechnet, die anschließend am Strommarkt gehandelt werden können.

Der entwickelte Ansatz wird auf der Basis von Messdaten und Ergebnisse aus einer Demonstrationsphase eines Heizpatronenbetriebs konzeptionell validiert. Dabei zeigt sich, dass der Heizpatronenbetrieb mithilfe des…

Schlagworte

Flexibilität, Power-to-Heat, Heizpatrone, Heizsystem, Strommarkt, Betriebsplanung, Optimierung, Integration fluktuierender Stromerzeugung, Energie, Treibhausgasemissionen