Power to Heat: Power to Heat: Das Tauchsieder-Prinzip

Früher gab es Tauchsieder in fast jedem Haushalt. Der elektrische Heizstab konnte in wenigen Minuten Wasser zum Blubbern bringen. Der Tauchsieder ist schon lange aus der Mode. Doch er steht vor seinem Comeback, allerdings in einer gigantischen Variante: Power to Heat (PtH) werden die Verfahren genannt, mit denen Wärme aus elektrischer Energie gewonnen wird. Sie können mit dem Ausbau der Erneuerbaren eine zentrale Rolle bei der Energiewende und beim Klimaschutz übernehmen. Doch dafür muss die Politik erst einmal günstigere Rahmenbedingungen schaffen.

Im März hat in Frankfurt am Main das kommunale Versorgungsunternehmen Mainova ihre 1,2 Millionen Euro teure Power-to-Heat-Anlage in Betrieb genommen. Strom wird benutzt, um Wasser mit 400 Heizstäben in einem riesigen Durchlauferhitzer auf bis 130 Grad zu bringen. Es wird zum Flughafen gepumpt und kann dort etwa ein Drittel des Wärmebedarfs decken. Der Clou: Die Anlage arbeitet nicht kontinuierlich. Sie kommt nur zum Einsatz, wenn zu viel Strom im Netz ist.

Diese Funktion von PtH ist nicht nur in Frankfurt im Zusammenspiel mit Wind- und Solarstrom von großer Bedeutung für die Energiewende. „Mit dem Ausbau der Erneuerbaren werden wir in den nächsten Jahren immer häufiger Schwankungen in der Stromerzeugung mit immer größeren Ausschlägen, also auch mit Überschüssen haben“, sagt Hans-Joachim Reck, Hauptgeschäftsführer des Verbands der kommunalen Unternehmen (VKU). Überschüsse sind ein Problem, denn sie können zur Überlastung und zum Ausfall der Stromnetze führen.

Im Koalitionsvertrag ist die Förderung von Power-to-Heat festgeschrieben worden. Dort heißt es: „In einem Strommarkt mit einem weiter zunehmenden Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien werden wir Strom, der sonst abgeregelt werden müsste, für weitere Anwendungen, etwa im Wärmebereich, nutzen.“ Konkrete Maßnehmen der Bundesregierung gibt es bislang nicht. Dabei kann Power-to-Heat einen wichtigen Beitrag leisten, um die Klimaschutzziele zu erreichen.

Die Umwandlung von Elektrizität aus erneuerbaren Quellen in Wärme kann die CO₂ -Belastung durch den Wärmesektor, der etwa die Hälfte des Energiebedarfs ausmacht, massiv senken. Derzeit wird Wärme vor allem aus Kohle, Gas und Heizöl erzeugt.

Was tun? In der Vergangenheit wurde vor allem abgeregelt, Windräder wurden stillgestellt, Solaranlagen wurden abgeklemmt. Allein in Schleswig-Holstein ging 2012 eine Strommenge verloren, mit der etwa gut 80 000 Haushalte hätten versorgt werden können.

Hier setzen Power-to-Heat-Anlagen an: Ihre Betreiber bieten sie den Netzbetreibern an, kurzfristig anfallenden überschüssigen Strom abzunehmen, dafür erhalten sie nicht nur kostenlose Elektrizität, sondern kassieren sogar noch Prämien. Solche Geschäftsmodelle mit Prämien werden von einigen kommunalen Unternehmen zwar erfolgreich betrieben. Doch dieses Geschäft reicht in vielen Fällen nicht, um die Anlagen profitabel zu betreiben. Deshalb führt Power-to-Heat bislang ein Schattendasein. Dabei gibt es neben der Nutzung überschüssigen grünen Stroms den Zusatz-Vorteil, dass erneuerbare Energie in die Welt der Heizungen und der Warmwasserbereitung eingeschleust und damit zugleich speicherbar gemacht wird – Stadtwerke mit Fernwärmenetzen zum Beispiel betreiben seit Jahrzehnten überdimensionierte Thermoskannen, die warmes Wasser speichern.

„Power-to-Heat ist die Zukunft im Wärmemarkt“, so lautet denn auch die Schlussfolgerung von Norman Gerhardt vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES). Er hat gerade die Ergebnisse eines vom Bundeswirtschaftsministeriums geförderten Forschungsprojekts vorgestellt, das die Bedeutung von Öko-Strom für den Wärmesektor untersucht hat. Besonders große Potenziale sehen Gerhardt und seine Kollegen in der Verknüpfung von PtH mit der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Das sind Anlagen, die nicht nur Strom, sondern gleich auch Wärme produzieren und deshalb einen hohen Wirkungsgrad haben. Auch Reck vom VKU sieht in dieser Kombination die Möglichkeit „Strom- und Wärmeerzeugung optimiert zu steuern.“

Bei all dem geht es immer um das Tauchsieder-Prinzip im Großformat für Versorgungsunternehmen. Die Wissenschaftler um das IWES haben aber noch eine zweite Technologie im Blick: Wärmepumpen. Die holen mittels elektrischer Energie Wärme aus dem Erdreich oder aus der Umgebungsluft. Damit werden schon heute Heizungen in Eigenheimen, Mehrfamilienhäusern und in gewerblichen Gebäuden betrieben. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass Wärmepumpen, gespeist mit überschüssigem Öko-Strom langfristig zur Schlüsseltechnologie für Power-to-Heat werden und konventionelle Heizungen, die Gas und Heizöl verbrennen, ablösen müssen.

Was spricht dagegen, all dies umzusetzen? Die Kosten. Beim Umwandeln des Stroms in Wärme fallen Abgaben an, die das Ganze so stark verteuern, dass PTH fast immer unrentabel wird. Es geht vor allem um die Stromsteuer (2,05 Cent pro Kilowattstunde) und die EEG-Ökostromumlage (6,17 Cent pro Kilowattstunde). Deshalb wird inzwischen vielfach gefordert, Power-to-Heat-Anlagen mittels einer staatlich verordneten Abgabenentlastung zu fördern. Eine Freistellung von der EEG-Umlage „würde den Bau von Anlagen ankurbeln“, betont etwa Reck.

Und Oliver Krischer, Fraktionsvize der Bundestags-Grünen, spricht gar von Verhinderungspolitik der Bundesregierung. Sie habe noch nicht einmal definiert, was Speicher seien, deshalb müssten Speicherbetreiber alle Umlagen und Abgaben zahlen. Krischer verlangt, dass die große Koalition „endlich Anreize für Forschung, Entwicklung und Markteinführung hochinnovativer Power-to-Heat-Technologien setzt.“