Unter dem Begriff Power-to-Heat oder auch power-2-heat bzw. in Kurzform p2h oder PtH, wird die Umwandlung von regenerativ erzeugtem Strom aus beispielsweise Photovoltaik (PV), Windenergie oder Biogas in Wärme bezeichnet. Diese Wärme kann sehr einfach und umweltschonend in großen Wärmespeichern gelagert werden – anders als das bei komplizierten Batteriespeichersystemen der Fall ist. Dieses System der Energiespeicherung ist seit vielen Jahrzehnten bewährt und bekannt. Gerade aktuell stehen auch viele PV-Anlagen in Privathaushalten und anderen Gebäuden vor der Entscheidung, was nach dem Ende der EEG Einspeisung mit dem Strom der PV-Anlage zu tun ist. Viele der in Privathaushalten installierten Anlagen funktionieren noch tadellos, eine Demontage ist nicht sinnvoll. ratiotherm bietet intelligente Lösungen, wie mit solchem Überschuss an regenerativem Strom effizient und intelligent umgegangen werden kann.
Durch den Einsatz des Smart Energy (PV) kann ein Großteil des erzeugten Stroms nach Ende der Einspeisevergütung für bestehende PV-Anlagen genutzt werden, ohne ihn zu unsicheren Konditionen ins Netz abgeben zu müssen. So machen Sie Ihre eigene Energiewende.
Die Umwandlungstechnik in Form von Heizstäben oder Wärmepumpe ist langjährig erprobt und sehr robust. Über die p2h Heizstab Technik kann Strom nahezu mit dem Faktor 1:1 in Wärme gewandelt werden (1 kW Strom wird zu 1 kW Wärme), für den Bereich p2h Wärmepumpe lassen sich Umwandlungsfaktoren von 1:4 realisieren (1 kW Strom wird zu 4 kW Wärme)
Über die Wandlung von Strom in Wärme gestaltet sich die Speicherung im Medium Wasser sehr einfach und effizient. Es kommen keine seltenen Erden oder andere Umweltgifte zum Einsatz, ebenso entsteht hier kein CO2.
PV-Anlagen – ob neu oder im Bestand – können relativ einfach mit Power-to-Heat nachgerüstet werden und so fossile Energien effizient und kostengünstig ersetzt werden. Gerade über die Sommermonate kann eine solche Anlage unter gewissen Voraussetzungen bis zu 100% des benötigten Trinkwassers erwärmen.
Ursprünglich stammt p2h aus größerer Anlagentechnik heraus und ist inzwischen in der Bioenergie-Branche (Biogas, Wind) teilweise im Bereich der Regelenergie verbreitet. Energieversorger stabilisieren mit solchen Anlagen teilweise die Stromnetze zu Zeiten eines Überangebotes. Im Bereich von Privathaushalten und kleineren Gewerbegebäuden setzen sich vor allem zwei Arten der Power 2 Heat Nutzung durch:
Die einfachste Art Überschuss Strom aus Photovoltaik für die Wärmeversorgung des eigenen Gebäudes zu nutzen stellt der Heizstab dar. Die meisten Systeme werden in bestehende Pufferspeicher als Einschraublösung eingebracht und je nach Technologie arbeiten sie taktend oder teilweise auch modulierend.
Der große Nachteil hier, die Wärme wird im unteren Bereich des Wärmespeichers eingebracht. Dies sorgt für eine Durchmischung des Speichers, was die nutzbare Wärmemenge für den Abnehmer des Speichers reduziert. Denn die kälteren Schichten weiter unten im Pufferspeicher steigen durch den Einsatz des Heizstabs erwärmt auf, Hintergrund sind die Dichteunterschied von Wasser bei verschiedenen Temperaturen (siehe hierzu auch das Funktionsprinzip Oskar° Schichtspeicher).
Aus den Erfahrungen der Schichtspeichertechnik heraus, haben wir uns über dieses Thema viele Gedanken gemacht und bieten daher unser Smart Energy PV als optimale Lösung für den p2h Photovoltaik Markt an. Dieses System arbeitet extern – also nicht im Speicher eingebaut - und hat daher keine Probleme mit der Speicherdurchmischung. Dem Nutzer steht sofort Wärme auf einem definierten Temperaturniveau zur Verfügung.
Eine sehr effiziente Variante, der Power-2-Heat Nutzung im Einfamilienhaus, ist die Kombination des PV-Stroms mit einer Wärmepumpe.
Dabei spielt es kein Rolle, ob es sich um eine Luft-Wärmepumpe handelt oder eine Erdwärme-Wärmepumpe. Grundsätzlich muss die Wärmepumpe allerdings über entsprechende Kontakte bzw. Signaleingänge und die zugehörige Steuerung verfügen, um mit dem Wechselrichter, dem Smartmeter oder dem Energiemanagement-System kommunizieren zu können. Besonders geeignet sind Wärmepumpen-Systeme die über eine Drehzahlregelung, einen sogenannten Inverter verfügen. Diese Technik erlaubt es, auch bei nicht so intensiver Sonneneinstrahlung im Leistungsreduzierten (=Drehzahlreduzierten) Betrieb zu arbeiten, um so das Maximum an PV-Strom in der Wärmepumpe nutzen zu können.
ratiotherm bietet ausschließlich Wärmpumpen an, die mit PV-Systemen kommunizieren können und selbstverständlich sind sämtliche Wärmepumpen mit Invertertechnik ausgestattet. Unsere Luft-Wärmepumpe WP Max-Air kann mit PV-Strom bei Bedarf sogar aktive Kühlung während der Sommermonate realisieren.
Smart Energy (PV) ist als wandhängendes Gerät, ähnlich einem PV-Wechselrichter konzipiert. Die Anbindung an einen bestehenden Pufferspeicher oder einen Oskar° Schichtspeicher erfolgt über eine Pumpengruppe. Diese Pumpengruppe wird durch die integrierte Ansteuerung des Power-to-Heat Systems je nach verfügbarem Überstrom aus der PV-Anlage in der Drehzahl variiert. Dabei wird erreicht, dass das System ausschließlich tatsächlichen Überstrom verwertet, sobald beispielsweise die Waschmaschine anläuft, reduziert Smart Energy (PV) seine Leistung bzw. die Drehzahl der Pumpe reduziert sich. Dabei bekommt das p2h System die Informationen zum aktuellen Überstrombestand in Echtzeit über ein Smartmeter oder ein Energiemanagment-System, wie es in der PV-Branche weit verbreitet ist (ein 0-10V oder BUS-Signal genügt). Der Nutzer kann dem Smart Energy (PV) eine Soll-Vorlauftemperatur vorgeben, was die Einlagerung von sofort nutzbarer Wärme in den Pufferspeicher zur Folge hat.
Kaum ein anderes Gerät im Markt eine so breite Bandbreite (0,1 - 15 kW) vollmodulierend in nur einem Gerät abdecken, wie das Smart Energy (PV) Heizgerät. Die entsprechend notwendigen Zertifizierungen zur Stromnetzverträglichkeit und zur hydraulischen Absicherung des Heizkreises liegen vor. Um den Eigenverbrauch an Strom zu maximieren, ist die Vollmodulation ein wichtiger Bestandteil. Denn im Vergleich mit herkömmlichen on/off-Lösungen oder mehrstufigen Lösungen erwirtschaftet die ratiotherm Power-to-Heat Lösung deutlich mehr aus dem Überstrom, da die Überstrommenge exakter abgefahren wird als bei stufigem Betrieb.
Unser vollwertiges Heizgerät Smart Energy (PV) kann Überstrom aus der Photovoltaik oder anderen Quellen vollmodulierend von 0,1 - 15 kW nutzen und so die Eigenverbrauchsquote Ihrer PV-Anlage steigern.
