Power-to-Heat: Aus Strom wird Wärme
Sie koppeln den Strom- mit dem Wärmesektor: Power-to-Heat-Anlagen sind ein Baustein der Wärmewende. Die netzdienlichen Anlagen kommen zum Einsatz, wenn es ein Überangebot an erneuerbaren Energien gibt, der über die Stromleitungen nicht abtransportiert werden kann. Das Prinzip dahinter heißt Nutzen statt Abregeln: Die Anlagen nehmen Strom aus erneuerbaren Energien ab und wandeln ihn in Fernwärme um. Sie sorgen dafür, dass das Stromnetz stabil bleibt und Windkraftanlagen nicht abgeregelt werden müssen. Die Vorteile der Sektorenkopplung:
- Stromnetz entlasten
- Strom aus erneuerbaren Energien regional nutzen
- Einsatz fossiler Brennstoffe reduzieren
- CO2-Emissionen senken
Wie funktioniert Power-to-Heat?
Die Funktionsweise ist denkbar einfach. Die Wind-zu-Wärme-Anlagen basieren auf dem Prinzip eines Wasserkochers oder Tauchsieders: Der Strom aus erneuerbaren Energien erwärmt das Wasser im Elektrokessel. Die Wärme wird über Wärmetauscher an das Heizwasser des Hamburger Stadtwärmenetzes abgegeben und als Fernwärme aus erneuerbaren Energien eingespeist.
Unsere Power-to-Heat-Anlagen
Power-to-Heat-Anlagen sind ein gutes Beispiel für Sektorenkopplung und damit ein Baustein der Energiewende. Sie wandeln Strom aus erneuerbaren Energien in Wärme für das Fernwärmenetz um. Dadurch können sie dazu beitragen, den Anteil der aus erneuerbaren Quellen erzeugten Wärme im Fernwärmemix zu erhöhen.
Als Hamburger Energiewerke betreiben wir inzwischen eine 100 Megawatt Anlage am Standort Wedel sowie die 45 Megawatt Anlage Karoline in der Hamburger Innenstadt. Und auch die im Bau befindliche Gas- und Dampfturbinen-Anlage auf der Elbinsel Dradenau erhält eine 30 Megawatt Anlage. Wir sind überzeugt davon, dass diese flexiblen Lasten im Energiesystem der Zukunft eine wesentliche Rolle spielen.
Power-to-Heat-Anlage Wedel
Am Standort des heutigen Heizkraftwerks Wedel haben wir eine Power-to-Heat-Anlage errichtet. Sie war in der Heizperiode 2023/2024 erstmals in Betrieb. Die Anlage mit einer Leistung von 100 Megawatt wird eingesetzt, wenn mehr Windstrom erzeugt wird, als über die Stromleitungen abtransportiert werden kann.
Bei solchen Netzengpässen kann der Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz eine Aktivierung der Anlage als sogenannte Redispatch-Maßnahme anfordern und damit das Netz stabilisieren. Wir nutzen den Windstrom, um daraus Fernwärme aus erneuerbaren Energien zu erzeugen. Dazu werden in den beiden Elektrokesseln jeweils rund 23.000 Liter Wasser durch den erneuerbaren Strom auf bis zu 138 Grad Celsius erhitzt. Die Wärme wird über Wärmetauscher an das Heizwasser des Hamburger Stadtnetzes abgegeben.
Darüber hinaus können die Hamburger Energiewerke die Anlage auch selbst betreiben. Dies ist dann ökonomisch und ökologisch sinnvoll, wenn es durch erneuerbare Energien ein Überangebot an Strom gibt und der Strompreis an der Börse sehr niedrig bzw. negativ ist. In diesem Fall wird der ohnehin über die KWK-Anlage Wedel erzeugte Strom genutzt, um die Power-to-Heat-Anlage zu betreiben und Fernwärme zu erzeugen. Dabei wird ebenfalls der Einsatz von Kohle reduziert.
Mit der Wedeler Anlage können wir bei einem Durchschnittshaushalt von 70 Quadratmetern und einem Verbrauch von 7.500 kWh rechnerisch bis zu 33.000 Haushalte mit heißem Wasser zum Duschen und Heizen versorgen.
Power-to-Heat-Anlage Karoline
Die Anlage ist also mit Strom aus erneuerbaren Energien im Betrieb, bevor ein Netzengpass entsteht, während die Wedeler Anlage als klassische Redispatch-Maßnahme läuft, wenn es bereits zu einer Netzüberlastung gekommen ist. Die PtH-Anlage Karoline wurde bereits im November 2018 in Betrieb genommen, um die Versorgungssicherheit in der Fernwärme abzusichern. Erfreulicherweise kam sie dafür aber noch nicht zum Einsatz.
Karoline hat eine Leistung von 45 Megawatt, wird aber zunächst testweise nur mit 20 Megawatt Leistung während der Heizperiode eingesetzt. Mit dieser Leistung lassen sich bei einem Durchschnittshaushalt von 70 Quadratmetern und einem Verbrauch von 7.500 kWh rechnerisch circa 6.700 Hamburger Haushalte mit Fernwärme aus erneuerbaren Energien versorgen.
Die Wind-zu-Wärme-Anlage im Hamburger Karolinenviertel wurde im Rahmen der Projektinitiative Norddeutsche Energiewende 4.0 (NEW 4.0) und dem übergeordneten Förderprojekt „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG) des Bundeswirtschaftsministeriums errichtet und gefördert. Ziel der Projektinitiative mit 60 Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik war es, im länderübergreifendem Großprojekt zwischen Hamburg und Schleswig-Holstein eine erneuerbare und sichere Energieversorgung zu realisieren und zugleich die Zukunftsfähigkeit der Region zu stärken.
Karoline hat eine Leistung von 45 Megawatt, wird aber zunächst testweise nur mit 20 Megawatt Leistung während der Heizperiode eingesetzt. Mit dieser Leistung lassen sich rechnerisch circa 6.700 Hamburger Haushalte mit grüner Fernwärme versorgen.
Die Wind-zu-Wärme-Anlage im Hamburger Karolinenviertel wurde im Rahmen der Projektinitiative Norddeutsche Energiewende 4.0 (NEW 4.0) und dem übergeordneten Förderprojekt „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG) des Bundeswirtschaftsministeriums errichtet und gefördert. Ziel der Projektinitiative mit 60 Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik war es, im länderübergreifendem Großprojekt zwischen Hamburg und Schleswig-Holstein eine erneuerbare und sichere Energieversorgung zu realisieren und zugleich die Zukunftsfähigkeit der Region zu stärken.
Power-to-Heat-Anlage Dradenau
Im neu entstehenden Energiepark Hafen wird ebenfalls eine Power-to-Heat-Anlage mit einer Leistung von 30 Megawatt integriert. Die Anlage nutzt Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind oder Solar, um in einem Elektrokessel Dampf zu erhitzen. Die so erzeugte Wärme wird an das Fernwärmenetz übertragen.
FAQ
Die Wedeler Anlage kommt als klassische Redispatch-Maßnahme im Falle einer bereits bestehenden Netzüberlastung zum Einsatz. Gesetzliche Grundlage ist der Paragraph 13 Absatz 6a des Energiewirtschaftsgesetzes. Die Bestandsanlage Karoline wird im Rahmen des neuen Instruments Paragraph 13k im Energiewirtschaftsgesetz („Nutzen statt Abregeln“) eingesetzt.