Energiewende: neues Konzept für Kraft-Wärme-Kopplung

FlexKWK reagiert auf schwankende Preise im Markt und gleicht Engpässe in lokalen Netzen aus.

© evo AG

Wärmespeicher

Einbringung eines von insgesamt sechs Wärmespeichern in den Heizungskeller der Anlage in Oberhausen.

Projektziele

Die bedarfsangepasste Erzeugung von Strom und Wärme ist ein wichtiger Baustein der Energiewende. Im Projekt Flex KWK demonstriert Fraunhofer UMSICHT ein neues Konzept der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Der Betrieb eines Blockheizkraftwerkes wird hier flexibel an die Stromnachfrage angepasst. Gleichzeitig sorgen Wärmespeicher und eine Power-to-Heat-Anlage dafür, dass die Wärmenachfrage der Wärmesenke jederzeit gedeckt werden kann. Nach der erfolgreichen Integration einer Flex KWK Anlage in eine Nahwärmeinsel in Oberhausen identifiziert Fraunhofer UMSICHT weitere erfolgversprechende Standorte und günstige Rahmenbedingungen.

Nutzen

Das zukünftige Energiesystem wird von erneuerbaren Energien geprägt sein. Energie aus Wind und Sonne muss dazu optimal genutzt werden – und auch an windarmen, bewölkten Tagen sowie nachts muss ausreichend bereitgestellt werden. Eine Lösung hierfür ist der Einsatz flexibler KWK-Anlagen, die Strom liefern, wenn nicht genügend Energie aus erneuerbaren Energieerzeugern zur Verfügung steht. Bei hoher erneuerbarer Stromerzeugung können sie hingegen abgeschaltet werden.

Wirtschaftlich wird der Betrieb solcher Anlagen, da die Energiemärkte empfindlich auf die schwankende Stromerzeugung aus Wind und Sonne reagieren; die Preise steigen bei niedriger erneuerbarer Stromproduktion und sinken bei hohen Anteilen von Wind- und Sonnenstrom im Netz. Dabei kommt es auch zu der Situation, dass mehr Strom erzeugt als verbraucht wird. Negative Strompreise sind die Folge. Das bedeutet im Umkehrschluss: Wer Strom erzeugt, muss dafür bezahlen. Permanent laufende KWK-Anlagen werden sich dadurch zukünftig nicht mehr rentieren.

Die von Fraunhofer UMSICHT entwickelte Kombination aus KWK-Anlage, Wärmespeichern und Power-to-Heat-Konzept liefert flexibel Strom und kann den Wärmebedarf des Wärmenetzes zu jeder Zeit decken.
 

Ergebnis

Im Rahmen des von der Energieversorgung Oberhausen AG (evo) umgesetzten und von Fraunhofer UMSICHT wissenschaftlich begleiteten Projekts Flex KWK wurde im Oberhausener Stadtteil Barmingholten eine Flex-KWK-Anlage für ein bestehendes Wärmenetz errichtet. Ein Blockheizkraftwerk, ein großer Wärmespeicher sowie ein elektrischer Warmwassererzeuger versorgen insgesamt 150 Wohneinheiten. Die Siedlung ist eine flexible Nahwärmeinsel: Strom wird produziert, wenn er benötigt wird. Die dabei entstehende Wärme wird gespeichert und entsprechend der Anforderungen des Wärmenetzes zur Verfügung gestellt.

Unter Hinzunahme der gewonnenen Messdaten aus der Praxis bewertet und optimiert Fraunhofer UMSICHT KWK-Konzepte unter unterschiedlichen Marktbedingungen.
 

Projektpartner

Energieversorgung Oberhausen AG (evo)