Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts werden gegenwärtig die Möglichkeiten der Kopplung mehrerer Strom- beziehungsweise Wärmequellen untersucht. Durchgeführt wird das Projekt von der SMA Solar Technology AG in Kooperation mit der RWTH Aachen.

Photovoltaik, Blockheizkraftwerk und Wärmepumpe

Untersucht wird, wie eine Photovoltaikanlage optimal mit einer Wärmepumpe und einem BHKW kombiniert werden kann. Schon länger bekannt ist die Kombination einer Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe. Diese verfolgt primär den Zweck, den Eigenverbrauch zu erhöhen und die vergleichsweise weniger rentable Einspeisung des Solarstroms zu minimieren. Besonders einfach gelingt dies offenkundig, wenn aktuell ein entsprechender Wärmebedarf besteht. Aber auch wenn die erzeugte Wärme aktuell nicht benötigt wird, bietet diese Kombination zumindest den Vorteil, dass Wärme einfacher und preiswerter gespeichert werden kann als Strom. Die Einbeziehung eines BHKW als weitere Komponente in dieses System verfolgt primär ein anders Ziel. Hier geht es weniger um die Minimierung der Einspeisung, sondern um die Verringerung der Schwankungen des eingespeisten Stroms. Aufgrund des Erfolgs der Photovoltaik in den letzten Jahren werden die natürlichen Schwankungen der eingespeisten Strommenge zunehmend zu einem Problem für die Stromnetze. Bisherige Lösungsansätze verfolgen die einfache Idee, durch fernsteuerbare Wechselrichter die Einspeisung im Bedarfsfall zu reduzieren, im Extremfall auch ganz abzuschalten. Technisch funktioniert dies recht gut, wirtschaftlich vernünftig ist es aber nicht. Dies wird schon daraus deutlich, dass der Betreiber auch eine Vergütung für den Strom erhält, der vom Netzbetreiber nicht abgenommen wird. Indem die Photovoltaikanlage mit einem frei regelbaren BHKW kombiniert wird, soll das Einspeiseprofil geglättet werden.

Speicher und Lastmanagement

Die Kombination der drei genannten Energieerzeuger weist zwar eine hohe Flexibilität auf, es gibt jedoch Grenzen. Ein Blockheizkraftwerk liefert seine Leistung ungefähr zu einem Drittel in Form von Strom und zu zwei Dritteln in Form von Wärme. Dieses Verhältnis ist nicht regelbar. Wenn also die erzeugte Strommenge des BHKW optimal gewählt wird, ist die erzeugte Wärmemenge damit vorgegeben und muss nicht zwingend zum aktuellen Bedarf passen. Deswegen werden in das Forschungsprojekt auch thermische Speicher und Stromspeicher einbezogen. Darüber hinaus wird die Flexibilität durch ein intelligentes Lastmanagement zusätzlich gesteigert.

Konkrete Ziele des Projekts

Abstrakt gesprochen geht es also darum, die Photovoltaik optimal mit einem BHKW, einer Wärmepumpe sowie thermischen und elektrischen Speichern zu kombinieren. Dadurch sollen eine möglichst hohe Unabhängigkeit von externen Energielieferungen und eine weitgehend konstante Einspeisung erreicht werden. Beides ist erforderlich, wenn Großkraftwerke langfristig durch dezentrale Stromerzeuger ersetzt werden sollen. Ein wichtiges Ziel des Projekts besteht darin, Schnittstellen zu standardisieren, um Geräte verschiedener Hersteller kombinieren zu können.