Projekt Windheizung 2.0

Die Windenergie stellt mittlerweile in Deutschland den größten Anteil an der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien dar. Vor allem während der typischerweise windigen Winterzeit herrscht im deutschen Stromnetz jedoch häufig ein Überangebot, das dann zu sehr niedrigen bis negativen Preisen an der Strombörse führt. In manchen Regionen müssen Windkraftanlagen zur Sicherung der Netzstabilität in der Leistung reduziert oder zeitweise komplett abgeregelt werden. Daher hat das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP gemeinsam mit dem Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi), dem Bayerischen Landesamt für Umwelt (LfU) und mit Unterstützung weiterer Konsortialpartner die intelligente Nutzung von Überkapazitäten im Stromnetz zur Gebäudebeheizung zum Thema des Forschungsvorhabens »Windheizung 2.0: LZ-Speicher« gemacht. Im Rahmen dieses vom BMWi geförderten (FKZ 03ET1612A) und vom Fraunhofer IBP koordinierten Projekts werden hierzu tragfähige Konzepte erarbeitet.

Gebäude nach dem Konzept "Windheizung 2.0" passen sich dem schwankenden Angebot erneuerbarer Energien, insbesondere der Windenergie, im Stromnetz und damit der Energiezukunft an: Bei "Stromüberschuss" und freien Leitungskapazitäten entnehmen sie Strom, speichern diese als Wärme im Gebäude und überbrücken damit Stromengpasszeiten. Der Speicherzeitraum beträgt dabei ein bis zwei Wochen.

Ein hoher Dämm- und Effizienzstandard des Gebäudes und ein hocheffektives Wärmeübergabesystem sind Voraussetzung für einen geringen Heizwärmebedarf. Der Strombezug soll sowohl marktdienlich (Anpassung der Stromabnahme an die Verfügbarkeit der Erneuerbaren Energien) als auch stromnetzdienlich (Anpassung der Stromabnahme an Kapazität und Auslastung von Übertragungs- und Verteilnetz) erfolgen.

Im Rahmen dieses vom BMWi geförderten Projekts werden tragfähige Konzepte erarbeitet. Als mögliche Wärmespeicher werden untersucht und optimiert:

• ein großer Wasserspeicher
• die Massen des Gebäudes (Bauteilaktivierung; BTA)
• ein Hochtemperatursteinspeicher (HTSS)

Zur Erarbeitung geeigneter Lösungsstrategien werden zunächst umfangreiche Analysen mittels instationärer Gebäudesimulation an ausgewählten Typgebäuden und Speicher-/Anlagenkombinationen durchgeführt. Anschließend erfolgen Messungen an ersten Prototypen auf dem Freilandversuchsgelände des Fraunhofer IBP in Holzkirchen, unter anderem in den Zwillingshäusern (zwei absolut baugleiche Einfamilienhäuser, HTSS und Sanierungs-BTA) und an einem Beton-CUBE (Neubau-BTA) zur Verifizierung der jeweiligen Ansätze.

Der Ansatz der Windheizung 2.0 nutzt die Masse ohnehin vorhandener massiver Decken oder Wände. Diese werden durch in der Bauphase eingelegte Rohre oder im Sanierungsfall nachträglich angeklebte wasserdurchströmte Wärmeleitbleche thermisch aktiviert. Ein zentraler, leistungsfähiger Durchlauferhitzer erlaubt es die Bauteile, bei der Verfügbarkeit von Windstrom, innerhalb weniger Stunden auf über 35°C zu erwärmen.

Für die Umsetzung des Windheizung 2.0-Konzepts in realen Wohngebäuden läuft derzeit die Beantragung von Fördermitteln beim BMWi für eine 3,5-jährige Projektlaufzeit ab 2022. Im Falle einer Zusage werden zeitnah einige Wohngebäude (Neubau und Bestand) gesucht, um das System Windheizung 2.0 im realen Umfeld zu erproben. Interessierte Architekten, Bauherren und Planer sind aufgerufen, sich beim Bayerischen Landesamt für Umwelt (Fr. Martina Reinwald, Email: martina.reinwald [at] lfu.bayern.de) zu melden.

(Textquelle: Herbert Sinnesbichler, IBP und Martina Reinwald, LfU Bayern)