Themenmonat

Multi-Talent erneuerbare Energien auch für Wärme- und Kälteversorgung

L E I T A R T I K E L

Multi-Talent erneuerbare Energien auch für Wärme- und Kälteversorgung

Die erneuerbaren Energien sind inzwischen fester Bestandteil im Strommix Deutschlands. Mit annähernd 40 Prozent versorgen sie Haushalte, Gewerbe und Industrie mit Strom. Doch sie können viel mehr. Als Multi-Talent sorgt erneuerbare Energie nicht nur für Strom, sondern kann ebenso im Mobilitätssektor genutzt, wie auch den Wärme- und Kältebedarf decken. Durch Einsatz verschiedenster Technik lässt sich Strom in Wärme, Kälte und Kraftstoffe umwandeln. Aufgrund solch flexibler Nutzungsoptionen ergeben sich für erneuerbare Energien ganzjährige Einsatzmöglichkeiten und das rund um die Uhr.

Erneuerbare Energien zum Heizen und Kühlen

Während in der kalten Jahreszeit der Heizenergiebedarf steigt, werden in der warmen Jahreszeit Kühllösungen benötigt. Hier schätzt der ForschungsVerbund Erneuerbare Energie (FVEE), dass rund 16 Prozent des Energieverbrauchs allein für Kälteprozesse in Deutschland aufgewendet werden. Doch Kälte bzw. Kühlung werden nicht nur für die Klimatisierung von Gebäuden und Räumen benötigt.
Insbesondere im Bereich Logistik und Transportwesen sowie im verarbeitenden Gewerbe und Industrie wird viel Energie für Kühlungsprozesse aufgewendet – im Sommer mehr als im Winter. Für die Bereitstellung von Warmwasser hingegen besteht ganzjährig Bedarf.
Mittels Maßnahmen, die auf einer Steigerung der Energieeffizienz zielen, verringert sich zwar der Energiebedarf. Nur wirkt die Nutzung von erneuerbaren Energien darauf hin, dass die Energie auch aus regenerativen emissionsfreien oder neutralen Energiequellen wie zum Beispiel Biomasse, Erdwärme, Sonne und Wind stammen. Mit welchen Technologien sich der Wärme- und Kältebedarf aus erneuerbaren Energien decken lässt, zeigen die nachfolgenden Beispiele.

Umweltenergie mit Hilfe von Wärmepumpen nutzen

Durch die Nutzung von Wärmepumpen können Energiequellen aus unmittelbarer Umgebung angezapft werden. So kann beispielsweise der Luft, dem Grundwasser oder der Erdwärme Energie entzogen und unter Einsatz für ein regeneratives Heizen oder Kühlen bereitgestellt werden. In Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage und einem Speichersystem kann die für den Betrieb der Wärmepumpe benötigte Energie ebenfalls aus erneuerbaren Quellen stammen und dezentral erzeugt werden.

Solarthermische Heiz- und Kühlsysteme

Die mittels Solarthermie, d.h. unter direkter Sonnennutzung erzeugte Wärme kann genauso gut zum Kühlen und für Klimatisierungszwecke verwendet werden. Ist der Wärmebedarf oder Warmwasserbedarf nicht sonderlich groß, kann überschüssige Wärme in solare Kühlung gewandelt werden. So sorgt die Sorptionstechnik für thermodynamische Antriebsprozesse, die in Verbindung mit Absorbtionswärmepumpen oder Absorbtionskältemaschinen Verwendung finden.

Biomasse auch zum Heizen und Kühlen da

Einen hohen Anteil an den erneuerbaren Energien hat die Biomasse mit 54 Prozent, laut Angaben des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWi, AGEE-Stat 2018). Mit rund 7 Prozent Anteil am deutschen Primärenergieverbrauch ist die Biomasse eine zentrale Komponente im deutschen Energiemix. Ihr Vorteil ist, dass sie ganzjährig verfügbar und unabhängig von Wetter und Temperaturen ist. Somit ist sie ähnlich wie Erdwärme eine verlässliche Energiequelle, die auch ohne Speicheroptionen auskommt. Sie kann somit Fluktuationen, die bei anderen erneuerbaren Energien auftauchen, direkt abfangen und kompensieren. Somit kann durch sie Stabilität ins Energiesystem gebracht werden und lassen sich vorhandene Energiequellen, zu denen auch Abwärme aus Industrie und Gewerbe zählen, gut einsetzen.

Power-to-X Konzepte auch im Heiz- und Kühlbereich verankern

Noch in ihren Anfängen der praktischen Umsetzung am Markt stehen Power-to-X Technologien. Wobei erste Pilotanlagen für den Testbetrieb bereits realisiert worden sind. Mit Power-to-X ist allgemein die Wandlung von Strom in eine andere Energieform gemeint, wie zum Beispiel Strom in Wärme (Power-to-Heat), Strom in flüssige Kraftstoffe (Power-to-Liquid) oder Strom in Gas (Power-to-Gas). Power-to-X birgt damit weitere Anwendungen für erneuerbare Energien ins Spiel, beispielsweise in Form von Kraftstoffen, aber auch Wärme und Kälteversorgung und noch elementarer als Speichermedium für ein erneuerbares Energiesystem.

100 Prozent erneuerbare Energien in allen Bereichen?

Somit ist das Einsatzfeld für erneuerbare Energien breit und vielschichtig. Sie ermöglichen eine grüne nachhaltige Mobilität, decken aber genauso auch den Heiz-, Kühl- und Warmwasserbedarf. Damit sorgen erneuerbare Energien nicht nur für eine Dekarbonisierung des Stromsektors. Vielmehr sind sie eine Schlüsseltechnologie, die den Grundstein für weitere Innovationen legt und in Zusammenspiel mit weiteren technischen Lösungen und Anwendungen eine emissionsfreie Energieversorgung in Zukunft ermöglichen.

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