Eine aktuelle Studie warnt, dass das Risiko von Lücken in der Stromversorgung bei Kälte bis zum Jahr 2030 steigen könnte. Mit Grünstrom betriebene Wärmepumpen sollen die Energiewende im Gebäudesektor vorantreiben. Doch bei Kälte treiben sie die Lastspitzen nach oben. Um Versorgungslücken in Nordwesteuropa zu vermeiden, sind robuste und gut koordinierte Ausbaupläne gefragt.
In kalten Wintern, wie zuletzt im Jahr 2012, könnte künftig eine Lücke von bis zu 3,2 TWh Strom auftreten, heißt es in der Studie "2030 Peak Power Demand in North-West Europe" des Energiewirtschaftlichen Instituts (EWI) an der Universität zu Köln und des französischen Beratungsunternehmens E-CUBE Strategy Consultants im Auftrag des französischen Energieversorgers ENGIE.
Verschiedene Szenarien entwickelt
EWI und E-CUBE haben untersucht, wie das Stromsystem in Deutschland, Frankreich, Dänemark und den Benelux-Staaten auf Kälteperioden im Jahr 2030 reagieren könnte. Die Autoren haben drei Szenarien für die Stromnachfrage definiert, die von unterschiedlichen Elektrifzierungsgraden im Gebäude- und Verkehrssektor ausgehen.
"Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende", sagt Eglantine Künle, Managerin und Chief Modeller am EWI. "In der Studie haben wir untersucht, wie sie am besten ins System integriert werden können." Laut der Wissenschaftlerin spielen Wärmepumpen in kalten Wintern eine besondere Rolle.
"Zum einen müssen sie dann besonders viel Raumwärme bereitstellen. Zum anderen sinkt der Wirkungsgrad von Wärmepumpen, je kälter es wird", sagt Künle. "Es muss also überproportional viel Strom zum Heizen eingesetzt werden." Für die Versorgungssicherheit ist es zentral, wie groß dieser Effekt genau ist. Doch die Abschätzung ist mit vielen Unsicherheiten verbunden.
Leistungsfähigkeit hängt von vielen Faktoren ab
Laut der Pressemitteilung hängt es von mehreren Parametern ab, wie leistungsfähig Wärmepumpen tatsächlich sind. Ihre reale Effizienz ist demnach in der Regel geringer als die Effizienz, die während der Zertifizierung festgestellt wird. Das liege u.a. an sich ändernden Betriebspunkten, Über- oder Unterdimensionierung von Wärmepumpen, Feuchtigkeit, Über- oder Unterladung des Arbeitsmittels.
Zudem sei wichtig, welche Wärmepumpen genau eingesetzt werden, da der Wirkungsgrad und somit die benötigte Strommenge je nach Situation und Technologie variiere. So beeinflussen Erdwärmepumpen die Spitzenlast laut der Analyse weniger als Luftwärmepumpen, da ihre Effizienz weniger empfindlich auf die Außentemperatur reagiere. Hybrid-Wärmepumpen senken den Strombedarf nach Einschätzung der Forscher bei niedrigen Temperaturen, indem ein gekoppelter Gaskessel oder eine Pellet-Heizung einen Teil des Wärmebedarfs deckt.
Frage der Flexibilität
Außerdem komme es auch darauf an, welche Flexibilität Wärmepumpen bieten können, also wieviel Last innerhalb eines Tages verschoben werden kann.
"Da die Investitionszyklen insbesondere im Gebäudesektor sehr lang sind, hängt die Versorgungssicherheit bei Kälte im Jahr 2030 von Entscheidungen ab, die heute getroffen werden", betont Künle. Bis zum Jahr 2050 könnte sich das Problem der Spitzenlast in kalten Wintern noch verschärfen, warnt sie weiter.
Drei Handlungsoptionen
Neben der Erhöhung der disponiblen Kapazität, etwa durch Gas-Kraftwerke, ergeben sich aus Sicht der Forscher drei zentrale Handlungsoptionen. Erstens müssten Szenarien auch sehr kalte Winter sowie die reale Effizienz von Wärmepumpen besser abbilden. Das gelte insbesondere für Szenarien in der Netzplanung.
Zweitens könne die Spitzenlast gezielt durch einen bestimmten Mix von Heiztechnologien gesenkt werden. So könnten weniger elektrische Widerstandsheizungen und mehr Hybrid-Wärmepumpen mehr Flexibilität liefern.
Intelligente Zähler helfen
Drittens seien Koordinierungsmechanismen wichtig, um das Flexibilitätspotenzial von Wärmepumpen zu entfalten. Intelligente Zähler und zeitvariable Strompreise könnten unter anderem für weitere Flexibilität sorgen. Dann reduziere sich das Risiko einer Versorgungslücke in sehr kalten Wintern. (amo)
