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Boiler entlasten das Netz

Im Kanton Zürich fand ein Versuch statt, überschüssigen Solarstrom auf neue Art zu speichern. Dabei kamen nicht wie sonst Batterien zum Einsatz.
Andreas Lorenz-Meyer
Das Pilotprojekt auf dem Dach des Holz- und Kartonverpackungsherstellers Wegmüller in Rickenbach-Sulz. (Bild: PD)

Das Pilotprojekt auf dem Dach des Holz- und Kartonverpackungsherstellers Wegmüller in Rickenbach-Sulz. (Bild: PD)

Das Problem bei den erneuerbaren Energien: die Unvorhersehbarkeit der Einspeisung. Man weiss nie genau, wann wie viel Wind- oder Solarstrom zur Verfügung steht. Um die Schwankungen auszugleichen, braucht es dezentrale Speicher. Batterien eignen sich für kurze Zeiträume, aber es geht auch ohne sie. Ein Versuch, die Speicherung anders hinzubekommen, lief im zürcherischen Rickenbach-Sulz.

Der Holz- und Kartonverpackungshersteller Wegmüller hat dort über 2000 Solarpaneele auf dem Dach seiner Produktionsstätte montiert. Die Anlage erbringt eine Spitzenleistung von insgesamt 466 Kilowatt – mehr als für den Betrieb nötig ist. An Tagen mit viel Sonnenschein wurde daher immer viel überschüssiger Solarstrom ins Netz zurückgespeist. Sogar manchmal im Winter. So etwas bedeutet eine Belastung des Stromnetzes.

Ein bisher einmalige Projekt

Daher führten die Elektrizitätswerke Zürich (EKZ) das kürzlich beendete Pilotprojekt «Sonne in den Boiler» durch. Der überschüssige Strom vom Dach landete dabei in den nahe gelegenen Haushalten, die beim Projekt mitmachten, und lud dort die Warmwasserboiler auf. Boiler verhalten sich wie Speicher, im Gegensatz zur Batterie lässt sich die gespeicherte Energie aber nicht wieder in elektrischer Form nutzen. Sondern nur in Form thermischer Energie: als Warmwasser. Ein solches Konzept zur Speicherung von Solarstrom hatte es noch nicht gegeben.

Marina González Vayá, Smart-Grid-Expertin der EKZ, erklärt, warum man sich für Boiler als Speicher entschied – und nicht etwa für Wärmepumpen oder Elektrofahrzeuge: «Obwohl heute keine Elektroboiler mehr installiert werden, sind sie immer noch die am häufigsten vorkommende flexible Last in der Schweiz. Flexible Lasten sind nicht zeitgebunden. Sie lassen sich ohne spürbare Komforteinbussen zeitlich verschieben. Es ist dabei nicht wichtig, wann der Boiler geladen wird. Sondern dass immer heisses Wasser bereitsteht.» Normalerweise werden Elektroboiler nachts – gestaffelt, aber zu fixen Zeiten – geladen. Das ist so, weil in der Nacht die Last im Netz tief ist. Die EKZ versuchte stattdessen, den Solarstrom intelligent zu nutzen. Man schaltete die Boiler in den Wohnungen dynamisch an, wenn die Solaranlage besonders viel Überschuss produzierte. González Vayá: «So konnte der lokal produzierte Solarstrom gleich vor Ort verbraucht werden, ohne das Stromnetz zu belasten.»

22 Prozent des Stroms stammt aus der Solaranlage

Für das Projekt entwickelte man zusammen mit der ETH Zürich eine intelligente Steuerung. Abhängig von Prognosen für Verbrauch und Erzeugung entschied diese in Echtzeit, welche Boiler an- und ausgeschaltet werden. In den Haushalten hatte man zuvor die alten Geräte zum Ein- und Ausschalten der Boiler durch neue Lastschaltgeräte ersetzt, die über eine Smart-Metering-Infrastruktur kommunizieren. «Die Algorithmen der intelligenten Steuerung haben wir im Laufe des Projekts weiterentwickelt und die Performance schrittweise gesteigert», so González Vayá. Der Schritt von der statischen Boilersteuerung – Aufladung nur nachts bei Niedertarif – zur dynamischen Steuerung, die sich an der aktuellen Solarstromproduktion orientiert, scheint recht gut gelungen zu sein. Die Boiler bezogen während der zweijährigen Projektlaufzeit 22 Prozent ihres Stroms aus der Solaranlage. Bringt der Ansatz «Sonne in den Boiler» die Schweiz in Ihren Energieerzeugungs- und versorgungsplänen denn auch so richtig voran? González Vayá sagt dazu: «Dieses dynamische Lastmanagement – ob nun mit Boilern oder anderen flexiblen Lasten wie Batterien von Elektroautos – ist aus zwei Gründen interessant. Einerseits, um für den energetischen Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch in einem Zeithorizont von 24 Stunden zu sorgen.

Andererseits, um die Netzinfrastruktur bei vermehrt lokaler Erzeugung zu entlasten, also mehr vom lokalen Strom auch lokal zu verbrauchen.» Wie stark der Netzausbau mit allen dafür anfallenden Kosten dadurch verzögert werden kann, lässt sich laut González Vayá schwierig beziffern. Das hänge davon ab, wie viel dezentrale Energieerzeugung an welcher Stelle zugebaut wird. Und wie viele Kunden dazu bewegt werden können, bei solchen Ansätzen mitzuwirken. Ein neues Projekt ist momentan nicht geplant. Man arbeite aber am Lastmanagement der Zukunft – die Ergebnisse aus dem Boiler-Projekt werden da miteinfliessen.

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