Das Vereinigte Königreich wird etwa 175 Terawattstunden Speicherkapazität benötigen, um die häusliche Raumheizung vollständig zu dekarbonisieren. Dies ist das zentrale Ergebnis einer neuen Studie der Universität Nottingham. Die Aussage basiert auf einer Analyse des künftigen Speicherbedarfs für das Stromnetz in verschiedenen Stadien des Umstiegs auf Wärmepumpen.
Bruno Cardenas, Hauptautor der Studie „Heat pumps‘ impact on the requirement for grid-scale energy storage in the UK“, die im Juli in der Zeitschrift Renewable Energy veröffentlicht wird, erklärte gegenüber pv magazine, die Bereitstellung ausreichender Speicherkapazitäten zur Deckung des künftigen Bedarfs stelle eine große Herausforderung dar. „Gegenwärtig spüren wir die Herausforderung der Speicherung nicht so sehr, weil das Gasnetz vorhanden ist und eine große Menge an Speicherplatz bietet. Man kann mehr Gas in den Leitungen speichern, indem man einfach den Druck erhöht“, so Cardenas.
Die Wissenschaftler haben in ihrer Studie errechnet, dass bei einer 100-prozentigen Elektrifizierung des häuslichen Wärmebedarfs der durchschnittliche jährliche Strombedarf und die Spitzenlast im Netz um 26 beziehungsweise 70 Prozent über dem derzeitigen Niveau liegen. Auch die Gesamtenergiekosten steigen bei dem modellierten Szenario aufgrund der erforderlichen Speicherkapazität um etwa vier Prozent. Dies bedeutet, dass ein vollständig dekarbonisiertes britisches Heizsystem erhebliche Investitionen in die Langzeitspeicherung von Energie erfordert, so Cardenas.
Die Forscher haben ein Szenario mit einer Speicherkapazität von 175 Terawattstunden durch unterirdische Wasserstoffkavernen und Druckluftspeicher (Compressed Air Energy Storage, CAES) modelliert. Wasserstoffspeicher mit einer Kapazität von 160 Terawattstunden würden hierbei den Bedarf Großbritanniens für etwa 220 Tage decken, hinzu kämen 15 Terawattstunden CAES für etwa zehn Tage. Batteriespeicher waren nicht Gegenstand der Studie, aber Cardenas räumt ein, dass sie eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung kurzfristiger Flexibilität spielen. Er geht davon aus, dass dies auch weiterhin der Fall sein wird.
Die extremen Nachfragespitzen seien das größte Problem beim Einsatz von mehr Wärmepumpen. Zwar seien Wärmepumpen „super effizient“, so Cardenas, aber selbst bei einer hohen Leistungszahl stelle das menschliche Verhalten eine Herausforderung dar: „Wir sehen zwei sehr ausgeprägte Spitzen, eine morgens zwischen 5 und 8 Uhr, wenn alle aufwachen und sich für den Tag bereit machen – wir schalten unsere Warmwasserversorgung ein – und dann eine weitere, wenn wir von der Arbeit zurückkommen.“
Wärmespeichersysteme in den Gebäuden und eine Erhöhung der Flexibilität auf der Nachfrageseite könnten diese Spitzenwerte verringern. Es müssten dennoch jetzt Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass genügend Langzeit-Energiespeicher zur Deckung der künftigen Nachfrage verfügbar sind, weil die Ausbauphase mancher Technologien Jahrzehnte dauern könne. „Der Bedarf ist erkannt“, sagt Cardenas. Es werde viel darüber diskutiert, wie hoch die tatsächlich benötigte Speicherkapazität sei, „aber wir sollten uns durch Analysen nicht lähmen lassen. Wir müssen nicht exakt wissen, wie viel es ist. Wir müssen nur wissen, dass es um ‘zig Terawattstunden geht. Und derzeit haben wir, auf ganze Zahlen gerundet, null Terawattstunden an Energiespeichern in Großbritannien.“
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Warum muss man den Strombedarf von 220 Tagen in Langzeitspeichern speichern? Dauern die Dunkelflauten in Großbritannien so lange? Ich kann das von vorne bis hinten nicht nachvollziehen. In Deutschland wären 175TWh der Wärmepumpenstrombedarf eines ganzen Jahres (6000kWh*40Mio Haushalte abzüglich der Wohnungen mit anderen Wärmequellen). Wärmepumpen gehören zu den Verbrauchern, bei denen sich eine Verbrauchsanpassung an das Stromdargebot auch in Privathaushalten lohnt. Damit senken sie allerdings zunächst nur den Bedarf an Kurzzeitspeichern, denn viel mehr als 24 Stunden kann man den Verbrauch nicht hinauszögern, auch wenn man etwas vorheizen und Wärme speichern kann. Bei Großverbrauchern, die ihre Wärmepumpenwärme in ein Fernwärmenetz einspeisen, kann man aber sehr preisgünstige Wärmespeicher ergänzen, mit deren Hilfe man die meisten mehrtägigen Dunkelflauten überbrücken kann. Von dem von den Forschern postulierten Speicherbedarf bleiben dann vielleicht 5% übrig, und auch das erscheint mir noch zu viel.
Was wollen die damit erreichen? Den Umbau behindern? Oder glauben sie, die Speichererrichtung fördern zu können, indem sie den Bedarf viel zu hoch ansetzen? So funktioniert das aber nicht. Nur mit einem positiven (aber nicht unrealistischen) Ziel, wird man Erfolg haben. Zu niedrig schätzen wäre genauso falsch, denn damit macht man sich unglaubwürdig. Schließlich wird sich vielleicht auch mal der durchschnittliche Wärmedämmstandard der Häuser verbessern. Dann lässt sich der Strombedarf noch weiter hinauszögern, während er gleichzeitig deutlich sinkt. Die Annahmen der Forscher scheinen an der Realität völlig vorbeizugehen.
JCW schrieb:
„Warum muss man den Strombedarf von 220 Tagen in Langzeitspeichern speichern? Dauern die Dunkelflauten in Großbritannien so lange? Ich kann das von vorne bis hinten nicht nachvollziehen.“
Ich habe den Artikel auch im Original gelesen und muss sagen, er macht in der Tat von vorne bis hinten kaum Sinn, abgesehen von der Stelle an der der Autor die Notwendigkeit für Langzeitspeicher mit dem Verhalten der Menschen begründet. Es ist in der Tat so, dass selbst Regierungsstellen immer wieder publizieren, dass man doch Heizkörper in ungenutzten Räumen abdrehen solle und die Heizung ausmacht, wenn man nicht zuhause ist.
Während dieser Artikel, genauso wie die vorgenannten Ratschläge, hervorragend geeignet ist, um die Geschäftsfelder von Öl- und Gaslieferanten am Laufen zu halten, ist es doch mittlerweile so, dass die Wärmepumpen sich nicht an derartige Ratschläge halten und auch entsprechende Tarife ein netzdienlicheres Verhalten fördern. So ist es bei vielen Smart-Tarifen so, dass ein Strombezug zur Stoßzeit 16-21 Uhr deutlich teurer ist. Ebenso sind in UK Smartmeter eher normal und alte Ferrariszähler eher eine Seltenheit.
Der Lead-Autor scheint das letzte Jahrzehnt irgendwo im Koma verbracht zu haben, oder aber (zu) viel Zeit in einschlägigen Kneipen, wo man noch von Öl und Kohle schwärmt und wie toll doch diese Zeiten waren. Viele warme Worte für Erdgas machen die Studie insgesamt eher verdächtig.
Durch den Aufbau auf seine ältere Studie stützt er sich auf längst veraltete Daten wie Vorhersagen für Batteriespeicher, die bereits übertroffen sind.
Sie haben beide nicht verstanden wo das Problem liegt: nämlich das der enorme Wärmebedarf im Winterhalbjahr zu einem enormen Mehrverbrauch über die gesamten Heizperiode ührt.
Das lässt sich einfach auch in Deutschland am saisonalen Schwanken des Gasspeicherinhaltes ablesen, es geht hier 300 Twh.
Die Konsequenz ist das, die effizienzen Wärmepumpen ausgerechnet dann auf eine ineffiziente Rückverstromung angewiesen sind, wenn sie gebraucht werden. Das verteurert das ganze System natürlich enorm.
Wichtig auch der Hinweis, das in UK (wie in D) das große Problem nicht erkannt und auch keine Vorkehrungen getroffen werden.
Energetiker hat nicht recht. Die Schwankung der Gasspeicher ist ein ganz schlechtes Maß, weil in dieser Zeit ja auch ständig Gas nachgeliefert wird. Insgesamt ist Gas ein schlechtes Maß für den zu erwartenden Strombedarf, weil es mit schlechtem Wirkungsgrad (im Vergleich zu Wärmepumpen) in Wärme umgewandelt wird. Und dann stellt es noch einen erheblichen Rückschritt dar, wenn man nur von „enormen Mengen“ spricht. Es gibt auch „enorm“ viele Menschen in Deutschland. aber was hilft so ein Satz? Nichts. Genausowenig helfen die Aussagen von Energetiker. Es ist nur dümmliche Polemik. Sowohl im Artikel als auch in meinem Kommentar sind konkrete Zahlen genannt, und bei denen kann man doch bitte bleiben.
Die meiste Zeit werden Wärmepumpen im Winter mit Windstrom betrieben, der direkt, ohne Zwischenspeicherung vom Windrad zur Wärmepumpe geliefert wird. Der Direktstromverbrauch wird 70-80% des Wärmepumpenstroms ausmachen. Der genaue Prozentsatz wird von Jahr zu Jahr schwanken und grundsätzlich davon abhängen, wie stark sich die Wärmepumpen an das Stromdargebot anpassen. Wenn sie das vollständig innerhalb ihrer Flexibilität von bis zu 24h tun, dann kommt man eher an die obere Grenze dieses Bereichs. Was Energetiker als „ausgerechnet dann“ (nämlich Strom aus Rückverstromung von Wasserstoff) bezeichnet, wird maximal 20% des winterlichen Wärmepumpenstroms ausmachen. Maximal, weil man sich natürlich bemühen wird, diesen Anteil mit allen Mitteln zu drücken, weil er überproportional teuer ist. Es ist billiger, dafür Überkapazitäten an erneuerbarer Erzeugung zu installieren, Biogas bedarfsgerecht, oder große Wärmespeicher einzusetzen. Auch das werden enorme Mengen sein, um der Wortwahl von Energetiker zur Ehre zu verhelfen. Wieviel genau? Das weiß wahrscheinlich keiner, aber die Obergrenze ist zumindest bekannt.
Energetiker schrieb:
„Sie haben beide nicht verstanden wo das Problem liegt: nämlich das der enorme Wärmebedarf im Winterhalbjahr zu einem enormen Mehrverbrauch über die gesamten Heizperiode ührt.“
Ahem, darf ich dich darauf hinweisen, dass selbst kleinere Solaranlagen den Bedarf der Wärmepumpe bis auf wenige Wochen im Jahr mehr als decken? Und grössere Solaranlagen auch im Winter? Ich weiß zum Beispiel von Jemandem, dass er an nur 3 Tagen im letzten Jahr Strom aus dem Netz bezog und das auch nur, um keine Komforteinbusse zu haben. Laut seiner Aussage wäre Netzbezug auch an den 3 Tagen vermeidbar gewesen.
Energetiker meinte:
„Die Konsequenz ist das, die effizienzen Wärmepumpen ausgerechnet dann auf eine ineffiziente Rückverstromung angewiesen sind, wenn sie gebraucht werden.“
So war das mal in der Vergangenheit, als Wind und Solar noch geringe Leistung erbrachten.
Zudem arbeitet zum Beispiel Schottland an einer eigenen Implementierung für einen an Passivhaus angelehnten Gebäudestandard. In der Konsequenz verbrauchen entsprechende Neubauten und Umbauten im Sommer genau soviel Energie wie im Winter. England hängt da eher noch zurück und hat noch nicht einmal eine Solarpflicht für Neubauten eingeführt.
Das Witzige ist, dass auch die Erzeugung durch Wind und Solar während der berüchtigten „Dunkelflaute“ dank zunehmendem Ausbau immer weiter ansteigt und damit die Versorgungslücke immer kleiner wird.
Besonders Solar ist hier extrem verlässlich, der Unterschied zwischen einem vollen Erzeugungstag und einem Dunkelflautetag ist gar nicht so wahnsinnig gross, wie von Anhängern der Verbrennungstechnologie gerne Glaubens gemacht wird. Etwa Faktor 4.
Das heißt konkret, während der Winterverbrauch stetig sinkt, steigt die Wintererzeugung. Wenn du hierzu noch Fragen hast, immer heraus damit.
Solange sie beide nicht die Studie wirklich verstanden haben, brauchen wir hier nicht weiter zu korrespondieren. @JCW: Und anderen dümmlicher Polemik vorzuwerfen zeigt nur, dass die Argumente fehlen.
Bitte betrachten sie die Leistungen auf Erzeuger- und Verbraucherseite und den jährlichen Energiebedarf in 2045 und sie werden leicht sehen, dass die benötigten Speicher >200 TWh Bereich in Deutschland liegen werden und die Zusatzleistung nicht einfach mal so nebenher produziert werden kann. Diese bisherigen Schätzungen sind zu niedrig, das ist der Mehrwert der britischen Studie.
Auch wird der Bedarf niemals in Deutschland selbst erzeugt werden können sondern muss teuer importiert werden, Autarkie für Deutschland ist leider nicht möglich, auch das ist Konsens.
Egal was ihre Nachbarn erzählen.
„Wir sehen zwei sehr ausgeprägte Spitzen, eine morgens zwischen 5 und 8 Uhr, wenn alle aufwachen und sich für den Tag bereit machen – wir schalten unsere Warmwasserversorgung ein – und dann eine weitere, wenn wir von der Arbeit zurückkommen.“
Kann bitte mal jemand diesen „Forschenden“ mitteilen dass sowohl die simple Zeitschaltuhr als auch diverse Computersteuerungen bis hin zu Fernsteuerung durch den Netzbetreiber und sogenannte Künstliche Intelligenz bereits erfunden wurden? In deren Ecke des Elfenbeinturms kennt man offenbar nur „Finger auf Schalter“. Man kann auch zu günstigeren Zeiten vorwärmen lassen, Haus und Wasser können Wärme einige Stunden speichern.
Das Grundproblem besteht doch wohl (siehe Corona, Wasserstoff, E-Mobiliiät … …), dass unsre politischen Führungen -fast weltweit- seit einiger Zeit dabei sind,
neue Technologien mit aller Gewalt und Macht durchboxen zu wollen
und „Altes“ zügigst zu zu verschrotten.
Für mich ,als Facharbeiter / Meister / Ingenieur eine extrem sub-optimale Führungsweise, denn
1. Alt und neu sind erstmal Zeitbegriffe – und keine Qualitätsmerkmale
2. Niegelnagelneue Techniken haben fast immer mehrere Kinderkrankheiten – und werden erst dann wirklich gut und gebrauchstüchtig, wenn deren Kinderkrankheiten ausgeheilt wurden
3. Also ist es für jede Art von „Betriebsleitung“ absolut notwendige Überlebens-Strategie,
zwar bezüglich Neuerung stets aktuell am Ball zu sein-
aber, erst mal behutsam zu testen, wo in der Praxis deren Stärken !und Schwächen! sind –
und die neue Technik dann nur da einzusetzen, wo deren Vorteile eindeutig überwiegen. –
Und alte Techniken erst dann zu verschrotten, wenn wirklich unterm Strich vernünftig !
Da selbst bereits zu Zeiten unsres ersten Kanzlers schon ein „wacher Mensch“ gewesen, stelle ich im Rückblick mit Entsetzen fest, dass unsre politischen Führungen anfangs und über lange Folgezeit unterm Strich qualitativ anerkennenswert gute Arbeit leisteten. Kanzler Schröder war wohl eine Art Wendemarke. Und bei der folgenden Chefin, die ja vom Fach war, weil Physik studiert, war ich dann bereits entsetzt über deren politisch initiierten technischen Massnahmen – Kanzler Scholz kann ich nur noch persönliches Beileid aussprechen – und „dem Neuen und dessen Mannschaft “ mit Bangen alles Gute -und ein gutes Händchen“ wünschen ! – Insbesondere bezüglich neuerer Techniken – und Aussenpolitik.
Im Prinzip haben Sie ja recht: Neue Techniken sollte man behutsam einführen. Wir waren jetzt aber 30 Jahre lang behutsam. Speziell in den Merkeljahren hatten wir das Problem, dass zwar in Sonntagsreden permanent beschworen wurde, dass alles besser wird, tatsächlich gingen die Hnadlungen aber dahin, die Veränderungsgeschwindigkeit möglichst nahe an Null zu halten.
Jetzt will die Politik sogar wieder zurück. Da das keiner glaubt, dass das Zukunft hat, wird sie damit erreichen, dass das alte weiter verkommt, und das neue nicht gebaut wird. Stagnation und Verfall wie zu DDR-Zeiten. Und nach vier Jahren wird dann der Wähler glauben, jetzt müsse man mal die AfD zeigen lassen, ob sie es besser könne. Dann geht es noch schneller in den Orkus, wie jetzt in den USA unter Trump, wenn es alleine nach ihm ginge. Zum Glück sind die Amerikaner zäh. Die haben schon mehr als einen Idioten an der Staatsspitze überlebt. Allerdings nicht alle. Es hat Opfer gekostet.
Zu 1 und 2 .
Sehe ich in etwa auch so .
Speziell der private geile Verbrenner- PKW ist seit 1950 der statische und dynamische Trost überhaupt, der vom universalen Schicksal arg strapazierten Deutschen Bevölkerung.
Der Abschied vom tosenden Fluchtauto an die Adria / Cote/Costa mit Explosionsmotor , Abgas-Donnerschlag und Zuhälterimage-Optik fällt den allermeisten sehr schwer.
An ein allgemeines soziales Gewissen hingegen glaube ich nicht . Also so in etwa : Es gehen Millionen Arbeitsplätze in der Schalldämpfer-Industrie verloren durch BEV.
Ein Porsche Taycan Turbo GT fährt sich extrem lässig, und die adhoc – Beschleunigung ist Wahnsinn…..Aber …ein …Golf 2 GT Spezial von 1990 erfreut als „echtes“ Auto in der Garage…bei vielen.
Drumherum geredet : Power to X !
X 1 : Synthetische gCH – Kraftstoffe aus gH2 und gCO2
…
Das C02 muss aus der Atmosphäre gesaugt werden, und nicht aus “ Carbon Capture“ stammen .
Trotzdem….ich glaube nicht an das Verbrenner – Aus
Im Jahre 1950 war man in Westdeutschland froh wenn man ein Fahrrad hatte, danach kamen Moped und Motorrad. Von einer Massenmotorisierung mit (klapprigen, lahmen) Privatautos kann erst ab den 1960ern gesprochen werden. 1960 gab es 4,5 Millionen PKW, heute die zehn bis elffache Menge.
„1955 war der Bestand auf 5,4 Mio. Kraftfahrzeuge angewachsen, davon 2,5 Mio. Kräder, 1,7 Mio. PKW, und eine gute Million Nutzfahrzeuge. Bereits 1970 war die Gesamtzahl verdreifacht, dabei die Kräder mit 0,2 Mio. fast verschwunden, Nutzfahrzeuge mehr als verdoppelt. Die 14 Mio. PKW von 1970 verdoppelten sich bis zum Mauerfall, seit 2016 sind es über 45 Millionen.“
Die allumfassende grundsätzliche Problematik scheint uns allen entglitten zu sein:
Zu 100% auf Wärmepumpen zu setzen bringt erst dann Sinn und Logik,
wenn all deren Energiebedarf auch „grün“ erzeugt wird !
Denn, so lange „Das“ nicht geschafft wurde,
und noch Strom per Brennstoffen erzeugt werden muss,
hat selbst das primitivste Brennstoff-Öfchen einen höheren Wirkungsgrad – und ist „grüner“
als das beste „Gaskraftwerk“ im Vergleich – oder ?!