Technik

Strom flexibel nutzen mit Kraft-Wärme-Kopplung und Stromspeichern

EnergieAgentur.NRW

Im Dezember 2018 wurde im Rahmen des Projekts „KWK plus Speicher“ der erste Batteriespeicher in Anwesenheit hochrangiger Vertreter der Stadt Bottrop und des Landes Nordrhein-Westfalen feierlich in Betrieb genommen.

von: Maren Wenzel (Gas- und Wärme-Institut Essen e. V.)

Hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplungs-Systeme (KWK-Systeme) sind ein wesentliches Element in der Klimaschutzstrategie des Bundeslandes Nordrhein-Westfalen. Im Rahmen des Projektes 100 KWK-Anlagen in Bottrop sind in der im westlichen Ruhrgebiet gelegenen Großstadt insgesamt 100 KWK-Systeme unterschiedlicher Technologien und Leistungsklassen in repräsentativen Gebäudetypen mit unterschiedlichen Wärmestandards installiert worden. Neben der Übertragbarkeit der Ergebnisse und der Erarbeitung von Handlungsempfehlungen stand in dem Projekt die Demonstration der möglichen CO2-Einsparungen in Kombination mit dem Einsatz der hocheffizienten KWK-Technologie im Vordergrund.

Konkret wurden dazu 48 Otto- und 40 Stirling-Motoren sowie 12 brennstoffzellenbasierte KWK-Systeme mit Leistungsbereichen zwischen 1 und 5 kW elektrisch (kWel) in Einfamilien- und Doppel-/Reihenendhäusern, Mehrfamilienhäusern und in Betrieben aus dem Sektor Gewerbe-Handel-Dienstleistungen (GHD) sowie in gemischt genutzten Gebäuden installiert. Die Anlagen wurden alle mit einem umfangreichen Datenmonitoring ausgestattet und bieten so eine umfassende Demonstrations- und Versuchsinfrastruktur in der sogenannten InnovationCity Ruhr | Modellstadt Bottrop.

Mit dem 2017 gestarteten und vom Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen geförderten Nachfolgeprojekt KWK plus Speicher wird das Vorhaben nun konsequent fortgeführt. Dabei werden bis zu 20 Stromspeicher (lithium- und bleibasierte Stromspeicher) in KWK-Systeme im Projektgebiet installiert und anschließend in das messtechnische Monitoring eingebunden. Durch die Kombination der KWK-Anlagen mit Stromspeichern soll das KWK-System noch flexibler auf den Stromverbrauch der Haushalte bzw. Gewerbe reagieren können. Das Gas- und Wärme-Institut Essen e. V. (GWI) und seine Projektpartner analysieren die gewonnenen Daten und bewerten u. a. die Wirtschaftlichkeit der kombinierten Technologien. Auf der technischen Seite werden Grundlagen erarbeitet, die eine Anpassung von Stromspeichern an die Anforderungen der KWK ermöglichen und in dieser Kombination weitere Effizienzgewinne – und damit CO2-Einsparungen – versprechen. Begleitet werden die Installationsphase und der Betrieb durch eine sozialwissenschaftliche Nutzeranalyse, in der strom- und heizungsbezogene psychologische Variablen standardisiert erfasst werden.

Durch die Interaktion in den Sektoren Wohnen, Gewerbe-Handel-Dienstleistung und Industrie wird eine bereichsübergreifende Steigerung der Energieeffizienz angestrebt. Die Verbreitung von Mikro-KWK-Anlagen in Privathaushalten oder gemischt genutzten Gebäuden ist zudem wichtig für den dezentralen Ausbau der erneuerbaren Energien. Die Kraft-Wärme-Kopplung stellt eine klassische Technologie zur strukturellen Sektorenkopplung dar und kann als ein Baustein der Power-to-X-Technologie (Rückverstromung von Gas aus erneuerbaren Energien) fungieren.