HeatPool-Heat water storage pooling

Projektinhalt von Heat water storage pooling ist es, die Interaktion zwischen vorhandenen Heizungsapplikationen und deren Speichern sowie der volatilen Windproduktion zu optimieren. Dazu wird ein integrierter und ganzheitlichen Pooling-Ansatz für bestehende Wärmespeicher in verschiedenen Größen- und Anwendungsbereichen veranschaulicht. Solche Speichereinheiten werden aufgerüstet, um sie zu einer großen virtuellen Speichereinheit zu kombinieren und so das Energiesystem zu optimieren. Es werden vier Hauptaspekte auf allen drei Ebenen von Wärmespeichergrößen untersucht, um dieses Ziel zu erreichen. Ein Aspekt ist Power-to-Heat als Anwendung zur Integration von Strom aus Erneuerbaren Energien durch die Umwandlung von elektrischem Strom in Wärme. Im vorliegenden Projekt wird Power-to-Heat so verstanden, dass für jede Anwendung abhängig von der eingesetzten Wärmeanwendung, wie Heizstab, Elektrodenkessel oder Wärmepumpe eine passende Strategie entwickelt wird.
Ein weiteres Merkmal liegt in der Unterscheidung des Zugangs zur erneuerbaren Stromquelle. Je nach Situation werden drei Optionen der Netzanbindung untersucht. Zum einen wird der Transport über das öffentliche Netz betrachtet, wo Netzentgelte zu entrichten sind, andererseits auch direkte Verbindungsleitungen, wo rechtliche und technische Herausforderungen bewältigt werden müssen oder eine direkte Nutzung vor Ort, ähnlich dem Eigenverbrauch.
Abhängig von den Voraussetzungen wird bidirektionale Kommunikation eingesetzt, während für die kleineren Speicher eine vereinfachte (unidirektionale) Form der Kommunikation ausreichend ist. Die beste technische und wirtschaftliche Kombination wird dabei ermittelt.
Wichtig ist ebenfalls der geographische Zusammenhang, denn es gilt zu berücksichtigen, ob die Flexibilität auf lokaler, regionaler oder nationaler Ebene bereitsteht.

©Klimafonds/Krobath

Ausgangssituation

Getrieben vom Ziel, die negativen Auswirkungen der CO2-bedingten Klimaänderungen zu begrenzen, ist ein Wechsel von einem kohlenstoffbasierten Energiesystem hin zu einem vollständig erneuerbar betriebenen, erforderlich. Dieser Übergang stellt jedoch aufgrund der volatilen und unvorhersehbaren Verfügbarkeit von RES neue Herausforderungen in einigen Bereichen dar. Die hohe Durchdringung der Stromversorgung mit fluktuierender Einspeisung aus erneuerbaren Quellen erfordert ein hohes Maß an Flexibilität. Wärmespeicher bieten aufgrund ihrer Speicherkapazität das Potenzial, Flexibilität für das Energiesystem bereitzustellen. Sensible Wärmespeicher werden dazu bereits über Rundsteueranlagen genutzt, die den Betrieb von kundenseitigen Heizgeräten und Speichern zu günstigen Zeiten ermöglichen. Nahwärmenetze und Heizzentralen im mehrgeschossigen Wohnbau sind in der Regel mit einer thermischen (und elektrischen) Eigenerzeugungsanlage ausgestattet. Diese Anlagen sind mit einer thermischen (und elektrischen) Vor-Ort-Erzeugung ausgestattet und werden daher nur nach dem Bedarf des Wärmenetzes betrieben und optimiert.

Projektverlauf

Es wird ein Konzept zur optimierten und ganzheitlichen Bewirtschaftung von Warmwasserspeichern in einem flexiblen Poolingansatz entwickelt. Darüber hinaus werden in einem Testbetrieb die Wärmespeicher von mindestens 30 Einzelkunden sowie eines Fernwärmenetzes und fünf mehrgeschossigen Wohnanlagen innerhalb der Windregion zu Demonstrationszwecken an die Leitwarte des Windparkbetreibers angeschlossen und der Betrieb der gepoolten Warmwasserspeicher optimiert. Während der Demonstrationsphase werden folgende Aspekte untersucht: Minimierung der Kosten für Kunden/Lieferanten durch optimierten Speicherbetrieb; Optimierung des Netzbetriebs durch vertikales Pooling der thermischen Speicher; höheres Integrationspotenzial für Erneuerbare Energie durch Verlagerung des Power2Heat-Betriebs in Zeiten hoher Produktion; Vermeidung der Abschaltung des gepoolten Warmwasserspeichers in Zeiten hoher Produktion; Vermeidung der Abschaltung von Windkraftanlagen; Vermeidung von Regel- und Ausgleichsenergie.

©Klimafonds/Krobath

Meilensteine

  1. Projekt gestartet
  2. Anforderungen analysiert
  3. Requirements engineering abgeschlossen
  4. Regelalgorithmen für Wärmespeicher in allen Ebenen werden entwickelt
  5. Das gemeinsame Simulationsmodell ist erstellt
  6. Erfolgreicher Testlauf
  7. Beginn der Monitoringphase
  8. Demonstrationsphase beendet
  9. Komponenten wurden optimiert Projekt beendet

"Damit ein möglicher Überschuss an Strom nicht ungenutzt bleibt, kann er durch Power-to-Heat-Anlagen in Wärme umgewandelt werden. Wärmespeicher bieten aufgrund ihrer Speicherkapazität das Potenzial, Flexibilität für das Energiesystem bereitzustellen und damit die Möglichkeit, überschüssigen Strom sinnvoll zu nutzen. Das Projekt bietet dafür einen vielversprechenden Ansatz durch Nutzung einer optimierten und holistischen Bewirtschaftung von Warmwasserspeichern in einem flexiblen Poolingansatz."

- ZITAT DI Patricia Jasek -

Ergebnisse

Das übergeordnete Ziel ist die Entwicklung und Demonstration eines Ansatzes für ein optimiertes und ganzheitliches Management von Warmwasserspeichern in einem flexiblen Pooling-Ansatz, um überschüssigen Strom nicht ungenutzt zu lassen. Das Projekt liefert ein erprobtes Konzept für die breite Umsetzung eines vertikal integrierten Warmwasserspeicher-Poolings mit technischen, wirtschaftlichen und sozialen Aspekten für mehrere Akteur*innen. Insgesamt besteht ein großes Potenzial für die Nutzung von Warmwasserspeichern als Flexibilität. Am Ende des Projekts wird ein multiplikationsfähiger Ansatz für die breite Einführung von Wärmespeicher-Pooling auf allen Ebenen zur kontinuierlichen Optimierung des Energiesystems und der Marktintegration von Erneuerbarer Energie zur Verfügung stehen.

Steckbrief

Projektnummer

871699

Koordinator

Forschung Burgenland

Partner

Energie Burgenland AG
4ward Energy Research GmbH
energy & meteo systems GmbH
Pink GmbH

Schlagwörter

Flexibilität, Power2Heat, Wärmespeicher

Projektleitung

DI Patricia Jasek, patricia.jasek@forschung-burgenland.at

Dauer

01/09/2019 - 30/09/2023

Budget

1,356,494€