ISFH koppelt Photovoltaik und Windkraft mit Speichern und Wärmepumpen im Quartier

Das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) hat im gerade abgeschlossenen Forschungsprojekt „Wind-Solar-Wärmepumpenquartier“ untersucht, wie sich in verschiedenen Szenarien unter Nutzung von thermischen und elektrischen Speichern in Verbindung mit Wärmepumpen der Anteil erneuerbarer Energien in Wohnquartieren erhöhen lässt. Dazu seien zwei Wohnquartiere in Niedersachsen und Bayern komplett auf ihre Strom- und Wärmeerzeugung sowie -bedarf vermessen worden. Ebenfalls in die Kalkulation flossen die Erträge der Photovoltaik-Anlagen in den Siedlungen und der regionalen Windparks ein.

„Im Ergebnis zeigte sich, dass man durch eine gut gewählte Betriebsführung einen sehr hohen regionalen Deckungsgrad mit erneuerbaren Energien erreichen kann, der die Marke von 80 Prozent überschreitet“, erklärte Tobias Ohrdes, Leiter der ISFH-Arbeitsgruppe Elektrische Energiesysteme. Mehr als 60 Prozent des Stromes könnten den Simulationen nach direkt durch Wind- und Solarstrom gedeckt werden. Weitere 20 Prozent des Strombedarfs ließen sich mit Batteriespeichern und durch eine intelligente Steuerung der Wärmepumpen mit dem lokal erzeugten Wind- und Solarstrom decken. Wird der Wärmepumpenbetrieb im gesamten Quartier untereinander koordiniert, erhöht sich die erneuerbare Versorgung gegenüber einem unkoordinierten Betrieb um weitere vier Prozentpunkte, wie es von den Hamelner Forschern hieß (siehe Grafik).

Bei den Ergebnissen müsse jedoch berücksichtigt werden, dass die Windparks in das Mittelspannungsnetz einspeisten und der Windstrom daher nicht per se für den regionalen Bedarf genutzt werden könne. „Für die regionale Nutzung der Windenergie spricht, dass ihre Erzeugung im Jahresverlauf meist gut mit dem Bedarf von Wärmepumpen in Gebäuden übereinstimmt“, so Ohrdes weiter.

Aus den Untersuchungen des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekts sollen nun Ableitungen entstehen. „Wir werden Empfehlungen für Planende machen, wie man für Wohnquartiere das Stromangebot aus Windkraft und Solaranlagen am besten mit dem Bedarf von Wärmepumpen miteinander verbindet“, erklärt Ohrdes. Zugleich sei geplant, in Zusammenarbeit mit der Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen fünf weitere Wärmepumpen-Quartiere umzusetzen. Dort sollten die erzielten Forschungsergebnisse des ISFH zur praktischen Anwendung kommen.

Zudem berichtete die Zuse-Gemeinschaft noch über die Ergebnisse eines zweiten Forschungsprojekts des IT-Instituts OFFIS. Als Teil des geförderten Projekts „Enera“ haben sich die Forscher an der Selbstorganisation von Energiespeichern und deren Stromeinspeisung ins Netz ausprobiert. Von der Bäckerei bis zum Industriebetrieb seien verschiedene mit Batteriespeichern ausgestattete Unternehmen in einen Feldtest zur Erprobung so genannter Software-Agenten geschickt worden. „Solche Software-Agenten können eigenständig Entscheidungen treffen und sie lassen sich auch sehr gut steuern“, erklärte Martin Tröschel, OFFIS-Co-Gruppenleiter für „Distributed Artificial Intelligence“.

Die Software-Agenten hätten eigenständig entscheiden können, wann die Batteriespeicher die geladene Energie ans Netz abgeben, wobei das Peak-Shaving als maßgebliches Kriterium in der Software hinterlegt war. „Das System hat sich im Feldtest erfolgreich vollständig selbst organisiert. Es gibt keine zentrale Instanz, die jedem Speicher einen Fahrplan zuweist, wie das in virtuellen Kraftwerken der Fall ist“, so Tröschel weiter. Dies sei gerade angesichts weiter steigender dezentraler Erneuerbaren-Anlagen ein großes Plus. „Zentrale Steuerungseinheiten werden bei einer zunehmenden Zahl von Stromerzeugern an ihre Grenzen stoßen“, ergänzt Co-Gruppenleiterin Stefanie Holly. Für die Zukunft sei es eine wichtige Aufgabe der angewandten Forschung, Strommanagern die Skepsis gegenüber Software-Agenten zu nehmen.