Institute for Automation and Applied Informatics

Flexibilitätspotenziale

Ein Ziel ist, die Flexibilitätspotenziale von Power-to-Heat Anwendungen anhand von Kenngrößen zu schätzen, um sie mit anderen „echten“ Stromspeichern (Power-to-X-to-Power) zu vergleichen. Existierende Abschätzungen technischer Potenziale im Gebäudebereich tendieren dazu, die Speicherkapazität zu unterschätzen (z.B. indem sie nur die dem stromgeführten Aggregat nächstgelegenen Speicher oder Kreisläufe berücksichtigen) und die Regelleistung zu überschätzen (durch Überschätzen des Gleichzeitigkeitsfaktors oder Ignorieren von Randbedingungen des Betriebs).

Mit Hilfe von Werkzeugen zur optimalen Einsatzplanung lassen sich im Prinzip auch die ökonomisch sinnvoll einsetzbaren Potenziale abschätzen, doch fehlen dazu eigentlich noch die Marktrahmenbedingungen, Kostenstrukturen, Investitionen und Preise, wenn gebäudebasierte Wärme- und Kältespeicher die Regelleistungsmärkte der Zukunft durchdrängen (und dann auf die Strommärkte rückwirkten!). Realistische Abschätzungen der technischen Potenziale und benötigten Startinvestitionen, ergänzt durch Feldstudien zur Bewertung der Risiken und der sozialen Akzeptanz bilden die Grundlage für ein neues Markt-Design, welches wiederum seriöse wirtschaftliche Potenzialanalysen erlaubt.

Unsere ersten groben Abschätzungen für Deutschland erfassen die stromäquivalente Wärmespeicherkapazität von Gebäudemassen, die über (mehrere) Wärmeüberträger klimatisiert werden. Anhand öffentlich verfügbarer Gebäudebasisdaten wird eine Abschätzung der Baustoffmassen im Gebäudebestand (Wohngebäude und GHD) vorgenommen. Grundannahme ist, auch bei konventionellen (auf Verbrennung basierenden) Heizungen mit geringem Stromanteil, dass Wärmeleistung und elektrische Leistung durch elektrische Leistungszahlen verknüpft sind. Die Leistungszahl kann von Umgebungsvariablen (z.B. Außentemperatur) abhängen, aber nicht von endogenen Zustandsgrößen der Speicher; ihre Bestimmung erfordert somit keine dynamische Simulation. Abschätzungen der Speicherleistung (Regelleistung) und Rampenfähigkeit werden für Thermostat-geregelte Speicher durchgeführt und auf kontinuierliche Regelungen (z.B. Volumenstrom) ausgedehnt. Gleichzeitigkeitsfaktoren, maximale Rampensteigung zur Vermeidung stochastischer Resonanz und notwendige Erholungszeit nach Beanspruchung der Regelleistung werden berücksichtigt.

 

Flexibilitätspotenziale