Power-to-Heat – Wo könnte es hingehen?

Zusammenfassung

Zum Gelingen der Energiewende wird der Sektorkopplung und damit auch der Power-to-Heat-Technologie eine Notwendigkeit von Seiten der Wissenschaft, Wirtschaft und Politik zugesprochen. Trotzdem werden die Potenziale der Power-to-Heat-Technologie für eine weitere Flexibilisierung der Energieversorgung in Deutschland noch vergleichsweise wenig genutzt. Ziel dieser Veröffentlichung ist es daher, den aktuellen Stand des Ausbaus von Power-to-Heat-Anlagen und vielversprechende Forschungsbemühungen an technischen Entwicklungen aufzuzeigen. Dazu werden die unterschiedlichen Ausprägungen der Power-to-Heat Technologie und Wärmespeicher kurz vorgestellt. Der aktuelle Stand des Ausbaus und noch ungenutze Potenziale werden aufgezeigt.

Die installierte Leistung aller Power-to-Heat-Anlagen in Deutschland hat Ende 2019 die Marke von 1 GW überschritten, dabei handelt es sich hauptsächlich um Anwendungen in Kombination mit Fernwärmenetzen. Entsprechend beschränken sich auch die Wärmespeichertechnologien im Wesentlichen auf drucklos oder druckaufgeladene geschichtete Wasserspeicher mit einer Temperatur bis maximal 200 °C. Seit 2014 ist ein innovativer Zwei-Zonen-Speicher auf dem Markt zu finden. Darauf aufbauend wird die aktuelle Forschung im Bereich Hochtemperaturwärmespeicher und die damit verbundene Möglichkeit Power-to-Heat-to-Power diskutiert. Abrundend werden die aktuelle Gesetzgebung und deren zukünftige Ausgestaltung zum Thema Power-to-Heat, sowie aktuelle Reformvorschläge erörtert. Damit wird auch ein Appell an die Politik gerichtet, die regulatorischen Rahmenbedingungen weiter anzupassen, um Geschäftsmodelle im Bereich Power-to-Heat auf breiter Ebene tragfähig zu machen.

Abstract

For the success of the energy system transformation to renewable energies, science, economy and politics acknowledge the need for sector coupling and thus also for power-to-heat technology. Nevertheless, the potential of power-to-heat technology to increase flexibility of the energy system in Germany is hardly exploited. Aim of this publication is to present the actual state of the expansion of power-to-heat plants and of corresponding research and development efforts. The various forms of power-to-heat and heat storage technologies are briefly introduced. The actual status as well as unused potentials are presented.

In total, installed power of power-to-heat plants in Germany has exceeded 1 GW by end of 2019. Primarily, these plants are implemented in district heating systems. Accordingly, heat storage technology focusses on unpressurized and pressurized thermocline water storage tanks with a maximum temperature level of 200 °C. Since 2014 also innovative two-zone storage systems are available on the market. Based on this, the actual research in the fields of high temperature storage and possible power-to-heat-to-power solutions are discussed. In addition, the current legislation in Germany concerning power-to-heat technology and its future design as well as current proposals for their reform are debated. Lastly, an appeal towards politics is made, to further adapt the regulatory framework, to allow for viable solutions for business models in the field of power-to-heat.

Anhang

Tab. 3 Ausbau von Power-to-Heat-Anlagen in Deutschland (Eigene Zusammenstellung aus (Agora Energiewende 2014; Böttger 2017; Brandstätt 2017; Bücken et al. 2017; Designetz 2019; Enerpipe 2014; Forum_Synergie-Wende 2019; glood 2016; IWO 2019; Kühne 2016; Meyer 2016; Pieper et al. 2018, 2015; Preiß 2019; SWB 2019; VDE-ETG 2015; Wiedemann 2016; Wikipedia 2020))