Wärmepumpen stellen Heizwärme und Warmwasser bereit. Eine steigende Anzahl dieser Heizsysteme könnte jedoch die Stromverteilnetze über Gebühr belasten. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat nun Algorithmen entwickelt, die auftretende Lastspitzen reduzieren.
Pressedienst/Redaktion
Prognosen gehen davon aus, dass der Anteil der Wärmepumpen im deutschen Heizungsmix in den nächsten Jahren stark steigen wird. Dies kann die Niederspannungsverteilnetze in Wohngebieten belasten. Wird es kalt, liefern alle Wärmepumpen gleichzeitig eine hohe Heizleistung. Entsprechend steigt der Strombedarf im Verteilnetz. In den Netzen und an den Transformatoren treten Lastspitzen auf, die sie überlasten könnten. DasZ entrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat ein neues Verfahren entwickelt, um diese Lastspitzen zu brechen, wie es in einer Medienmitteilung schreibt. Ziel sei es, grosse Verbraucher wie Wärmepumpen und E-Ladesäulen in bestehenden Netzen durch intelligenten Betrieb möglichst ohne spürbare Einschränkung nutzen zu können.
Wärmepumpen müssen Verteilnetze nicht belasten
Die Forschenden haben daher Algorithmen entwickelt, um die Gleichzeitigkeit der Wärmepumpenlasten in einem Netzgebiet zu verringern. «Dafür haben wir einen vorausschauenden Betrieb der Wärmepumpe entwickelt, der eine Prognose des Wärmebedarfs nutzt», erklärt Jann Binder vom ZSW. Bei einer absehbaren Netzbelastung schaltet sich die Wärmepumpe früher ein und läuft länger, dafür aber mit geringerer Leistung. Das Verfahren nutzt die Wärmekapazität des Hauses als Speichermedium und entlastet so das Netz. Die Forscherinnen und Forscher setzen dies dosiert ein, um den Wärmeverlust nicht wesentlich zu erhöhen.
Zehn Prozent weniger Lastspitzen an den Transformatoren
Das Ergebnis bei einem dezentralen Ansatz: Bei der zehnprozentigen Reduktion der Trafolast zu Spitzenzeiten veränderte sich die Spreizung der Innentemperatur nur minimal; von 20 bis 22 Grad Celsius auf 19,2 bis 22,2 Grad. Nutzt man zusätzlich eine Prognose des Trends der Außentemperatur wird die niedrigste Temperatur sogar auf 19,4 Grad begrenzt. Würde man dieselbe Reduktion der Trafolast allein durch lineare Reduktion der Wärmepumpenleistung erreichen wollen, so würde die minimale Innentemperatur 17 Grad betragen. «Der Algorithmus braucht keine externe Kommunikationsanbindung für die Fernsteuerung der Wärmepumpen», sagt Binder. «Als Informationsquelle wird die lokal gemessene Netzspannung verwendet.» Sinkt die Spannung unter einen Grenzwert, ist das ein Anzeichen für eine zu hohe Netzbelastung. In der Folge springt der Algorithmus an und moduliert die Wärmepumpenleistung.
Test des Verfahrens in Schweden
In Schweden können der Einfluss von Wärmepumpen auf die Belastung des Stromnetzes und ihr netzdienlicher Betrieb bereits heute sehr gut untersucht werden. Das skandinavische Land verfügt über eine hohe Kohlendioxid-Steuer, der Einsatz von Wärmepumpen ist daher bereits weit verbreitet. Die ZSW-Forschenden entschieden sich für das Testgebiet Ramsjö in der Nähe von Stockholm. Hier werden die Häuser vorwiegend mit Wärmepumpen geheizt. Ein ideales Testgebiet: Im Winter gab es bei besonders kalten Wetterlagen eine starke Belastung der Transformatoren.
