Flexible KWK erleichtern die Energiewende

Brennstoffzellen-BHKW: Bild: Toyota

Der zunehmende Einsatz von Erneuerbaren führt zu einem steigenden Bedarf an flexiblen Angeboten. KWK-Anlagen, die strompreisgeführt betrieben werden, können helfen

In der Vergangenheit wurden Kraftwärmekopplungsanlagen, mit welchen sowohl Strom als auch Wärme produziert wird, üblicherweise nach dem Wärmebedarf geregelt. Der erzeugte Strom wurde, falls er nicht zeitgleich benötigt wurde, ins Netz eingespeist. Der Stromerlös war dann ein Zubrot für den Anlagenbetreiber.

Was eine über viele Jahre bewährte Praxis war, wird inzwischen vielfach überdacht, weil heute flexible Einspeisungen sinnvoll sind, die verbrauchernah im Niederspannungsnetz einspringen können, wenn Erneuerbare schwächeln und für den Strom mehr geboten wird. Die intelligente Verknüpfung von Energieträgern wird unter dem Begriff Sektorkopplung zusammengefasst.

Unter Kraftwärmekopplungsanlagen versteht man heute nicht nur die klassischen Gasmotor-betriebenen Blockheizkraftwerke, sondern auch Anlagen mit Turbinen oder Brennstoffzellen, bei welchen neben der Stromerzeugung auch die Abwärme ausgekoppelt und verwertet wird.

Wohin mit der Wärme?

Der traditionelle Einsatz von KWK-Anlagen orientiert sich am Wärmebedarf des jeweils versorgten Objekts. Die erzeugte Wärme wird unmittelbar in das jeweilige Wärmenetz eingespeist. Weder Wärme noch Strom wurden gespeichert, weil dies letztlich viel zu teuer gewesen wäre.

Wenn der Bedarf an Wärme und Strom nicht exakt parallel verläuft, kann man entweder zusätzliche Wärme mit einem Spitzenlastkessel erzeugen oder den Überschussstrom ins öffentliche Netz einspeisen und dafür die Vergütung kassieren, die zum jeweiligen Zeitpunkt bezahlt wird. Unter den heutigen Bedingungen ist das jedoch wenig profitabel.

Optimierte Wärmespeicher

Die Kosten für die Speicherung von Wärme sind bislang noch deutlich niedriger als die Kosten für eine Speicherung von Strom in Akkus oder beispielsweise durch Power-to-Gas. Damit die Vorteile der Wärmespeicher in der Praxis auch realisiert werden können, müssen der Speicher und seine Anbindung für den spezifischen Zweck optimiert werden.

Den Standardwärmespeicher gibt es nicht, weil jeder Anwendungsfall seine Eigenheiten besitzt. So sollte der Pufferspeicher grundsätzlich am Ort des größten Lastwechsels errichtet werden und die gesamte hydraulische Installation möglichst einfach aufgebaut sein und mit möglichst wenigen Regelventilen arbeiten. Viele Elemente in bestehenden hydraulischen Installationen stellen sich bei der Optimierung dieser Anlagen nicht nur als überflüssig, sondern als geradezu hinderlich heraus.

Planung und Kalkulation einer flexiblen KWK-Anlage

Bei Konzeption einer flexiblen KWK-Anlage sollte schon vor vorab geklärt werden, ob auch ausreichend Raum für den Pufferspeicher zur Verfügung steht, wobei die KWK-Anlage selbst vom Pufferspeicher getrennt aufgestellt werden kann. Jede neu aufgebaute KWK-Anlage benötigt sowohl einen Abgaswärmetauscher als auch eine Abgasreinigung. Bei Neuanlagen an Altstandorten muss man berücksichtigen, dass durch die Zusatzmaßnahmen mehr Platz benötigt wird.

Maßgeblich für eine Investitionsentscheidung sind nicht nur die Investitionskosten, die Betriebskosten und die möglicher Erlöse aus dem Verkauf von Strom und Wärme, sondern auch die jeweils aktuelle Situation bei der Förderung der jeweiligen Anlagen. In diesem Zusammenhang muss dringend auf das jeweils beste Förderprogramm und die dazu passende Beschreibung des Vorhabens geachtet werden.

Da üblicherweise ein Kummulationsverbot besteht, darf man das gleiche Vorhaben nicht mehrfach fördern lassen. Da kann es durchaus sinnvoll sein, ein Vorhaben in einzelne unabhängige Teilvorhaben aufzuteilen und dafür jeweils optimierte Förderanträge zu stellen. Man sollte in jedem Falle für die Antragstellung ausreichend Zeit einplanen, denn ein Baubeginn vor dem Vorliegen der entsprechenden Förderbescheide kann zum Verlust der Förderung führen, sofern einem vorzeitigen Maßnahmenbeginn von der zuständigen Stelle nicht zugestimmt wurde. Eine Übersicht, was man bei der Konzipierung einer flexiblen KWK-Anlage berücksichtigen muss, wenn daraus ein wirtschaftlich tragfähiges Projekt werden soll, findet man hier.

Wie lässt sich der Strom vermarkten?

Für die Stromerzeugung fast aller neuen KWK-Anlagen gilt seit dem KWKG 2016 die Direktvermarktungspflicht. Für die technische Einbindung eines Direktvermarkters gibt es bislang jedoch keine gesetzlichen Vorschriften. Das müssen die Projektbeteiligten unter sich ausmachen. Daher sollte auch der Direktvermarkter möglichst früh mit an den Tisch. Für den Stromverkauf gibt es unterschiedliche Modelle.

Die bedarfsorientierte Einspeisung (BoE) orientiert sich an den jeweils aktuell geltenden Strompreisen. Im Day-Ahead-Markt ändert sich der Preis 24 Mal am Tag. Im Intraday-Handel ändert er sich gar 96 Mal am Tag. Die Preisunterschiede können dabei beachtlich sein. Je flexibler die Anlage betrieben werden kann, desto höher sind die Verdienstmöglichkeiten. Eine weitere Möglichkeit ist Teilnahme am Regelenergiemarkt. Mit der Regelenergie wird die Fluktuation abgefedert, die sich aus dem schwankenden Angebot der Erneuerbaren ergibt.

Anmerkung: Der Autor war Gast beim Informationstag für Anlagenbetreiber, Planer und Berater am 6.6.2019 in Stuttgart.