Wundersame Wandlung
Power-to-Heat (PtH) macht aus Strom Wärme. Das entlastet nicht nur das Stromnetz, sondern macht erneuerbare Energie ganzjährig verfügbar – und die Schweiz damit unabhängiger.
Das Problem
Die Stromproduktion unterliegt saisonalen Schwankungen. Das gilt insbesondere für erneuerbare Energiequellen: Wasser und Photovoltaik liefern im Sommer besonders viel Strom – ausgerechnet dann also, wenn der Energiebedarf gering und die Marktpreise tief sind. Bereits heute erwirtschaftet die Schweiz im Sommer einen Stromüberschuss, den sie kaum verkaufen kann – während sie im Winter auf teure Energieimporte angewiesen ist. Fossile Brennstoffe zum Heizen spielen dabei eine wichtige Rolle: Fast 100 % des Heizöls und die Hälfte der Erdgaslieferungen stammen aus dem Ausland.
Die Umwandlung
Hier kommt Power-to-Heat (PtH) ins Spiel: Die Umwandlung von Strom zu Wärme. Dadurch kann der Stromüberschuss sinnvoll genutzt werden. Im Wesentlichen gibt es zwei unterschiedliche PtH-Systeme: solche, die den zugeführten Strom direkt in Wärme umwandeln (1), und solche, die den Strom lediglich als Antrieb nutzen, um aus anderen Quellen Wärme zu gewinnen (2). Gemeinsam ist ihnen eine sehr hohe Energieeffizienz. Übrigens: PtH-Technologie findet sich in fast jedem Haushalt. Viele Haushaltgeräte wandeln Strom direkt in Wärme um – etwa der Wasserkocher.
Netzfreundlich und steuerbar
In der Fernwärmeversorgung wird das Prinzip eines Wasserkochers in grösserem Massstab angewendet: PtH Anlagen versorgen so hauptsächlich im Sommer ganze Quartiere mit Warmwasser und Wärme. So stabilisieren sie das Stromnetz bei Produktionsüberschüssen.
Funktionsweise:
Strom wird in einem grossen Wassertank direkt in Wärme umgewandelt und über einen Wärmetauscher ins Fernwärmenetz eingespeist.
Komponenten:
Elektrodenkessel (für hohe Leistungen) oder Durchlauferhitzer
Effizienz:
99,9 % der elektrischen Energie wird in Wärme umgewandelt.
Besonders effizient
Wärmepumpen nutzen Strom als Antrieb. Sie machen aus wenig Strom viel Wärme.
Sie nutzen Umweltenergie (Erdwärme, Aussenluft, Grundwasser) Aus einer KWh Strom und drei KWh Umweltenergie werden ca. vier KWh Heizenergie. Kombiniert mit einer PV-Anlage ermöglicht sie eine kostengünstige, klimaneutrale Wärmeversorgung.
Speicher sind die Lösung!
Entscheidend: Strom ist schwierig zu speichern – Wärme hingegen sehr einfach. Der Kniff: Stromüberschüsse in Wärme umzuwandeln und «einzulagern». Als Wärme lässt sich überschüssiger Strom auch zeitversetzt nutzen: später am Tag, am nächsten Morgen oder im nächsten Winter. Dank saisonaler Wärmespeicher kann überschüssiger Solarstrom aus dem Sommer in der kalten Jahreszeit zum Heizen genutzt werden. So werden Lastspitzen geglättet und fossile Brennstoffe gespart.
Weitere Vorteile von PtH:
PtH als Stromnetz-Helfer
PtH-Anlagen dienen als flexible Lasten: Bei einem Überangebot erneuerbarer Energie können sie schnell Strom aus dem Netz aufnehmen. Das dient der Netzstabilität und verhindert, dass Energieproduktionsanlagen abgeregelt werden müssen.
Sektorenkopplung
Die Sektorenkopplung ist ein Schlüsselkonzept der Energiewende. Sie steht für die Verknüpfung der Versorgungsnetze Strom, Wärme, Industrie und Verkehr. Denn um fossile Brennstoffe wie Gas, Kohle und Öl zu ersetzen, muss Strom in Zukunft auch für Verkehr und Wärme genutzt werden. PtH spielt für die Sektorenkopplung eine zentrale Rolle.
