Power-to-X Renaissance des Elektroden­kessels

Lange Zeit wurden Elektrodenkessel in Deutschland lediglich als eine Art Hilfskessel für Kohlekraftwerke genutzt. Sie dienten vor allem zum internen Lastmanagement im Schwarzstartfall. Der Trend, sie auch als Abnehmer von überschüssigem Strom aus dem Netz zu nutzen und den Strom- und Wärmemarkt zu verknüpfen, kommt aus Skandinavien. In Dänemark beispielsweise werden seit zehn Jahren Elektrodenkessel in Nahwärmenetzen eingesetzt. Mit der steigenden Stromerzeugung aus Sonne und Wind wuchs auch in Deutschland das Interesse der Stadtwerke an Elektrodenkesseln und Erhitzern. Seit etwa 2012 nutzen sie ihre Flexibilitäten, um das Stromnetz zu stabilisieren, Zusatzerlöse am Regelenergiemarkt zu erwirtschaften und Erfahrungen in der Kopplung von Strom und Wärme zu sammeln.

Die Stadtwerke stehen unter Druck. Über viele Jahre hinweg haben sie als Rückgrat ihrer Fernwärmeerzeugung einen eigenen, meist fossilen Kraftwerkspark auf- und ausgebaut. Heute lassen genau diese Kraftwerke die Stadtwerke schlecht dastehen. Nicht nur das Image leidet unter ihnen, sie werfen auch kaum noch Gewinne ab, seit Strom aus erneuerbaren Energien bei der Netz­einspeisung bevorzugt wird. Die Stadtwerke sind gezwungen, sich neu aufzustellen. Bei diesem Umbau spielt Power-to-Heat eine zunehmend wichtige Rolle.

Eintritt in die Wärmezukunft

Die Flexibilitäten aus ihren Power-to-Heat-Anlagen bieten Stadtwerke heute meist am Regelenergiemarkt an und erzielen damit Zusatzerlöse, im Schnitt mittlere fünfstellige Summen jährlich pro Megawatt. Sie leisten gleichzeitig einen wichtigen Beitrag zur Stabilität der Stromnetze. In Deutschland haben aktuell rund 20 Stadtwerke Power-to-Heat-Anlagen, die zusammen rund 150 Megawatt negative Regelleistung erbringen. Das sind vier Prozent des gesamten verfügbaren Angebots an negativer Regelleistung. In rund fünf Jahren wird sich ihr Angebot schätzungsweise mindestens verdoppeln. Aktuell liegt das Wachstum bei etwa 50 Megawatt pro Jahr.

Wird Regelleistung aus Power-to-Heat-Anlagen abgerufen, nehmen diese Überschussstrom aus dem Netz und überführen ihn in Heißwasser oder Dampf. Die so gewonnene Wärme wird im Fall der Stadtwerke meist in das lokale Fernwärmenetz gespeist. Erneuerbar erzeugter Strom aus Wind- oder Sonnenkraft ersetzt auf diese Weise fossile Brennstoffe. Das ist ein wichtiger Schritt in die Wärmezukunft, für die es bislang an breit einsetzbaren alternativen Brennstoffen mangelt. Auch vor dem Hintergrund des verstärkten Ausbaus des Fernwärmenetzes, wie ihn unter anderem die Stadtwerke München (SWM) vorantreiben, ist Power-to-Heat für Stadtwerke immer interessanter. Denn die für die Fernwärme benötigte Energie wird meist über Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen, kurz KWK, gewonnen. Allerdings rechnen sich diese Anlagen bei hoher Stromeinspeisung durch erneuerbare Energien und entsprechend niedrigen Börsenstrompreisen immer weniger.

Effiziente Energienutzung

Erst die Kombination von KWK und Power-to-Heat stellt den wirtschaftlichen Betrieb der Anlage wieder sicher: Ist zu viel Strom im Netz, wird die KWK-Anlage auf Mindestlast betrieben und der erzeugte Strom über die Power-to-Heat-Anlage in Wärme überführt. Er muss also nicht an der Börse „verscherbelt“ werden, sondern wird effizient in Wärme verwandelt. Meist hat das Stadtwerk in diesem Fall auch einen Warmwasserspeicher als Puffer, wenn die Wärme nicht direkt abgenommen wird – beispielsweise in den Sommermonaten.

Dass immer mehr Stadtwerke vor allem im Norden Deutschlands verkünden, Power-to-Heat-Anlagen errichten zu wollen, ist wenig verwunderlich. Die Stadtwerke Flensburg haben bereits eine Anlage, die Stadtwerke Kiel bauen eine und zahlreiche andere denken darüber nach. Mitten im Bau befindet sich eine 20-Megawatt-Power-to-Heat-Anlage bei den Stadtwerken Neumünster (SWN). Die Stadtwerke arbeiten dabei mit Enerstorage zusammen. Das Unternehmen unterstützt SWN beim gesamten Prozess, von der Planung, der Finanzierung und dem Bau der Anlage bis zur Vermarktung als Sekundärregelleistung (SRL) im Rahmen eines Power-to-Heat-Contractings.

Wie wichtig Power-to-Heat-Anlagen künftig für die nördlichen Bundesländer sind, zeigen die hohen Kosten für die Abregelung von Windkraftanlagen. An windreichen Tagen übersteigt die Erzeugung den Bedarf um ein Vielfaches. Beim Übertragungsnetzbetreiber Tennet, der die Netze in Norddeutschland betreut, haben sich die Kosten für das Hoch- und Runterfahren von Kraftwerken zur Stabilisierung der Netze innerhalb eines Jahres verdreifacht. Auch in dieser Hinsicht rechnet sich flexibles Lastmanagement, wie es Power-to-Heat bietet.

Durch Contractingmodelle wie beispielsweise von Ener­storage kann ein Stadtwerk risikofrei Erfahrungen mit ­Power-to-Heat sammeln. Wird diese Leistung in Zukunft nicht mehr primär im Regelenergiemarkt zur Stabilisierung der Netze eingesetzt, sondern erfolgt eine Nutzung von „echtem Überschussstrom“ im Wärmemarkt, ist es damit in der ­Pole-Position.