Stromverbrauch wird digital gesteuert

Im Projekt WindNODE arbeiten 45 Verbundpartner und etwa 30 assoziierte Partner unter der Schirmherrschaft der Regierungschefs aller ostdeutschen Bundesländer zusammen. Im Zeitraum von 2017 bis 2020 werden so gemeinsam übertragbare Musterlösungen für das intelligente Energiesystem der Zukunft entwickelt und erprobt. Die WEMAG Netz GmbH (WNG) bringt als Verbundpartner des Projektes Know-how und Netzdaten ein.

Zum Hintergrund: Das Ungleichzeitigkeit zwischen der Stromgewinnung durch Erneuerbare-Energien-Anlagen einerseits und dem Bezug des Stromes andererseits führt speziell im Norden Deutschlands zu lokalen und regionalen Netzengpässen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, muss sich das Nutzerverhalten verstärkt der regional verfügbaren Strommenge anpassen. Eine Möglichkeit dafür sind dezentrale Energiespeicher, die überschüssigen Strom in andere Energieformen umwandeln und ihn so zu einem späteren Zeitpunkt nutzbar machen.

Die WNG verfolgt in dem WindNODE-Projekt „Windheizung statt Nachtspeicher – Nutzung von Flexibilitäten im Verteilnetz“ den Ansatz einer gezielten Steuerung von Verbraucherlasten im Stromnetz. Besonders geeignet sind dafür Wärmepumpen und Nachtspeicheröfen. In diesen Anlagen wird bereits jetzt die sogenannte Sektorenkopplung „Power-to-Heat“ angewendet, bei der Strom genutzt wird, um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme wird beispielsweise in Warmwasserspeichern bei der Wärmepumpe, im Estrich bei Fußbodenheizungen, in Schamottesteinen bei der Nachtspeicherheizung gespeichert und nach Bedarf zu späteren Zeitpunkten abgegeben.

„In dem Forschungsprojekt werden technische Lösungen unter Nutzung des intelligenten Messsystems entwickelt und im täglichen Betrieb getestet. Das Augenmerk wird außerdem auf die netzwirtschaftliche Betrachtung gelegt. Heizen mit Strom sollte zudem wieder wirtschaftlich attraktiver werden und Kunden sollten einen finanziellen Vorteil für ihren Einsatz zur Netzstabilisierung erhalten, ohne Nachteile im Komfort hinnehmen zu müssen“, erläutert WNG-Geschäftsführer Andreas Haak.

Gerade im ländlichen Raum in Mecklenburg und Brandenburg sind keine Gasanschlüsse vorhanden. Für die energiepolitisch wichtige Ablösung fossiler Energieträger bietet es sich in Zukunft an, Wärmepumpen zu installieren. Einzige Energieträge sind der Strom, möglichst vollständig regenerativ erzeugt, und die Wärme aus der Luft oder Erde. Der hohe Anteil der lokal installierten Erneuerbare-Energien-Anlagen im Netz der WEMAG Netz GmbH sorgt dafür, dass der verbrauchte Strom garantiert CO2-frei generiert wurde. 61 Prozent der bezogenen Energie konnte 2018 durch lokale EE-Anlagen gedeckt werden. Der bereits jetzt grüne Stromsektor kann so für eine Dekarbonisierung im gebäuderelevanten Sektor sorgen und fossile Brennstoffe verdrängen.

Aktuell konnte ein wichtiger Meilenstein im WindNODE-Projekt erreicht werden. Bei einem WEMAG-Kunden wurde der alte Ölkessel ausgetauscht, eine Wärmepumpe eingebaut und die neue Steuerung getestet. Der Heizungs- und Sanitärbetrieb Pusch aus Crivitz hat hierfür eine Sole-Wasser-Wärmepumpe von Viessmann installiert, die Energie aus dem Erdreich gewinnt. Da einige Elektroinstallationsarbeiten im Haus ausgeführt werden mussten, wurde Elektro-Schnelldienst Wunderow aus Barnin hinzugezogen. „Alle Gewerke haben gut zusammengearbeitet, sodass die Anlage jetzt erfolgreich in Betrieb genommen werden konnte“, so Haak weiter.

Mit der installierten Steuerung in Verbindung mit dem intelligenten Messsystem kann die WEMAG Netz GmbH nun Schaltimpulse für die Fahrweise der Wärmepumpe des Kunden geben. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn sehr viel „Grünstrom“ in den Netzen zur Verfügung steht. „Das Neue daran ist, dass dies viel dynamischer und weniger vorhersagbar ist und vermehrt am Tage erfolgt, wenn mehr Wind weht und die Sonne scheint. Wir wollen zusammen mit den Anlagenherstellern und den Kunden lernen, wie wir die Kundenbedürfnisse und den sicheren Stromnetzbetrieb über intelligente Anlagensteuerungen besser vereinbaren“, sagte Andreas Haak, der dieses Pilotprojekt intensiv begleitete.

Zum Einsatz kommt ein neues intelligentes Messsystem, das in den Zählerschrank eingebaut wurde. Es ersetzt den vorhandenen Stromzähler und wird durch den bevorstehenden Rollout der intelligenten Messsysteme bald bei vielen Kunden installiert sein. Der neue Stromzähler besitzt zusätzlich eine Schaltbox, auf die der Netzbetreiber über standardisierte und durch das Bundesministerium für Sicherheit in der Informationstechnik abgesicherte Kommunikationswege zugreifen. Schaltbox und Wärmeerzeuger sind miteinander verbunden.

Die WEMAG Netz GmbH erstellt nun einen Fahrplan für die Wärmepumpe beim Kunden. Dabei werden die erwarteten Einspeisungen durch Erneuerbare-Energien-Anlagen, der ungefähre Ladezustand des Warmwasserspeichers beim Kunden und eine Mindestheizzeit der Wärmepumpe beachtet. Der Fahrplan wird schließlich an die Schaltbox gesendet und die Wärmepumpe geschaltet. Weht nun der Wind sehr stark oder erhöht sich die PV-Einspeisung, kann durch Zuschaltung der Wärmepumpe der Strom direkt vor Ort verbraucht werden.

Bei Nachtspeicherheizungen kann ein ähnliches Prinzip angewendet werden. Vorteil der Wärmepumpen ist jedoch, dass diese auch zur Warmwasseraufbereitung genutzt werden und so auch im Sommer ein Verbrauchs-Potenzial zur Verfügung steht.

Diese flexible Steuerung kann darüber hinaus beispielsweise für Autoladestationen angewendet werden und hilft somit, elektrische Energie dann zu verbrauchen, wenn sie im Überfluss verfügbar ist.