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Elektrokessel „Karoline“ – ein Beitrag zur Norddeutschen Energiewende

Im Frühjahr 2017 fiel der Startschuss für den Umbau der Vattenfall-Anlage im Projekt NEW 4.0. Schon Ende November 2017 wurde dann der neue 45-Megawatt-Transformator geliefert und eingehoben.

Bernd Gross, Projektleiter der Karoline, erläutert wie der neue Kessel Wärme in Form von heißem Wasser erzeugen und bei Bedarf stromseitige Spitzenlastzeiten abdecken kann. So kann die Anlage bei einem kurzfristigen Überangebot von Strom aus regenerativen Energiequellen - insbesondere Windkraft aus Schleswig-Holstein - eingesetzt werden.

Ein neuer Kessel für Sektorkopplung

Damit leistet die Anlage einen Beitrag zur Sektorkopplung. Das ist ein wichtiger Schritt beim Umbau unserer Energieversorgung und zur regionalen Verwertung von überschüssigem Windstrom – zwei wichtige Ziele des Großprojekts NEW 4.0.

Das Umspannwerk Karoline, Foto: Bengt Lange

Bei der Sektorkopplung werden drei Verbrauchssektoren unterschieden: Stromverbrauch, Mobilität und Wärmeverbrauch. Das Ziel der Kopplung dieser Sektoren mit ihren unterschiedlichen Infrastruktursystemen, ist die Nutzung von erneuerbaren Energien aus z.B. Windkraft sowohl im Strom als auch im Wärme- und Verkehrsbereich. Der Wärmeverbrauch macht aktuell etwa 50 Prozent des Endenergieverbrauchs in Deutschland aus, wobei ca. 80 Prozent aus fossilen sowie biogenen Brenn- und Kraftstoffen kommen. Um im Sinne der Sektorkopplung Strom aus Windkraft im Wärmesektor nutzen zu können, stehen unterschiedliche Wege offen. Einer dieser Wege ist die Power-to-Heat-Technologie, die Strom in Wärme umwandelt.

„Die Anlage funktioniert im Prinzip wie ein Durchlauferhitzer, der überschüssigen Windstrom nutzt, um Wasser zu erwärmen, das dann in das Fernwärmenetz eingespeist werden kann. Dadurch verringern wir die Nutzung fossiler Energien zur Wärmeerzeugung und reduzieren gleichzeitig die CO2-Emissionen. Zudem kann damit Strom genutzt werden, der sonst bei bestimmten Bedingungen zwar vom Verbraucher bezahlt, aber gar nicht erzeugt worden wäre.“, erläutert Bernd Gross, Projektleiter Karoline.

In Schleswig-Holstein gibt es immer wieder ein Überangebot von regenerativem Strom - insbesondere aus Windenergie - was teilweise dazu führt, dass Windkraftanlagen abgeregelt werden müssen. Eine Power-To-Heat-Anlage hilft, das je nach Wetterlage schwankende Angebot der erneuerbaren Energien effizient in die vorhandene Energieerzeugung zu integrieren oder auch das Stromnetz zu stabilisieren.

Ein spezieller Kessel-Einbau

Zum Tausch des fünf mal sieben Meter großen Transformators wurde die Außenwand am Standort eingerissen, damit dieser über eine Schienenkonstruktion in das Gebäude eingehoben werden konnte. Ausnahmsweise war ein Blick auf den Transformator möglich – normalerweise werden die Eintrittstüren zu Transformatoren fernverriegelt. Und das aus gutem Grund: Der Trafo ist an das 110-kV Netz angeschlossen.

Die PtH-Anlage kann auch Primärregelleistung erbringen; innerhalb von 30 Sekunden ist die volle Leistung möglich. Der Kessel konnte ohne „Umbauarbeiten“ eingesetzt werden. Der Hersteller hat den Kessel extra so gebaut, dass er durch das Eingangstor passt. Einmal im Gebäude, wurde er mit einem Kran durch das Dach senkrecht aufgestellt.

Wie oft die Anlage dann tatsächlich zum Einsatz kommt, ist heute schwer zu sagen. Faktoren sind zum einen der Marktpreis für Strom und die aktuellen regulatorischen Rahmenbedingungen, die einer Wirtschaftlichkeit des Einsatzes der Anlage derzeit entgegenwirken. Im Projekt NEW 4.0 wird sie eingesetzt, um zu erforschen, wie Markt- und regulatorische Rahmenbedingungen aussehen müssen, um eine für die Energiewende sinnvolle Anlage wie diese wirtschaftlich betreiben zu können. Die Anlage dient auch der Absicherung der Wärmeversorgung bei besonders kaltem Wetter oder bei Ausfall anderer Wärmeerzeugungsanlagen.

„Karoline“ Teil der Norddeutschen EnergieWende 4.0

Der Elektrokessel Karoline LR 106 vor dem Einbau, Foto: Vattenfall

Die Erneuerung des Elektrokessels ist Teil des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Das Schaufenster im Norden heißt Norddeutsche EnergieWende – NEW 4.0 und ist eine Kooperation von 60 Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik, die länderübergreifend zeigt, wie die Gesamtregion mit 4,5 Millionen Einwohnern bis 2035 zu 100 Prozent sicher und zuverlässig mit regenerativem Strom versorgt werden kann. Dabei geht es in Norddeutschland vor allem um die Integration von Windenergie.

Weitere Links und Blog-Beiträge

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Vattenfall ist Teil von New4.0
Power-to-Heat-Analage Karoline


Experte Hanna Naoumis

Seit Anfang 2017 arbeite ich als B2B-Marketing Managerin von NEW 4.0 im Cluster Erneuerbare Energien Hamburg. Ob Online, auf Fachveranstaltungen, zu Besuch bei unseren Partnern oder auf Messen - ich kann über das reden und schreiben, was mich am meisten interessiert: Innovative Lösungen zum Voranbringen der Energiewende, an denen unsere NEW 4.0-Partner tagtäglich arbeiten.

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