Power-to-Heat mit Photovoltaik

Power-to-Heat mit Photovoltaik (PV)

Stromüberschuss sinnvoll nutzen

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 auf Einfamilienhäusern und anderen Gebäuden vor der Entscheidung, was nach dem Ende der EEG Einspeisung mit dem Strom der PV-Anlage zu tun ist. Viele der 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.

Überzeugen Sie sich davon:

Unsere bewährten Produkten aus diesem Bereich

Die möglichen Varianten von Power-2-Heat im Einfamilienhaus:

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 der Einfamilienhäuser und kleineren Gewerbegebäuden setzen sich vor allem zwei Arten der Power 2 Heat Nutzung durch:

POWER-2-HEAT MIT HEIZSTAB:

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.

POWER-TO-HEAT MIT WÄRMEPUMPE:

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.

 

 

Das Funktionsprinzip des Smart Energy (PV) als Power-2-Heat System für Photovoltaik

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.

 

 

Der Direkte Vergleich von Smart Energy (PV) mit herkömmlichen Heizstäben

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.

Mögliche Nutzungsvarianten und Anwendungsgebiete für das p2h Gerät Smart Energy (PV)

Nutzungsvarianten:

  • Elektrischer Überschuss als Eigenverbrauch zur Erzeugung von Warmwasser
  • Nutzung von durch das EVU gekapptem Überschussstrom aus Wechselrichtern, zur Optimierung der 70% Regelung
  • Kombination von Batteriespeicher und Smart Energy (PV)
  • Zuschaltung von zusätzlichen Verbrauchern über funkbasierte Anwendungen möglich
  • Einsetzbar auch als alleiniger Wärmeerzeuger beispielsweise in Ferienwohnung oder anderen Gebäuden mit nur gelegentlicher Nutzung
  • Weitere Variationen sind durch Anpassung von Smart Energy (PV) je nach Kundenvorgaben von unseren Programmierern jederzeit möglich

Anwendungsgebiete:

  • Bei Ein- und Mehrfamilienhäusern, zur Trinkwassererwärmung im Sommer und teilweise zur Heizungsunterstützung im Winter
  • Im Bereich Landwirtschaft zur Bereitstellung von Prozesswärme (Reinigung Melkanlagen, etc.), aber auch zur Heizungsunterstützung, denn gerade hier gibt es viele sehr große PV-Anlagen, die auch im Winter oder bei schlechter Witterung entsprechend verwertbare Strommengen liefern
  • Im Gewerbebereich kann p2h die häufig geringen Bedarfsmengen an Trinkwasser gut decken, zumal häufig größere Dachflächen (Hallen, etc.) mit PV belegt sind und entsprechende Leistung zur Verfügung steht
  • Alternative Nahwärmenetze, sogenannte Kalte Nahwärmenetze  können zur Unterstützung der vorhandenen Energieerzeuger mit Power-2-Heat Systemen auf Basis von Wärmepumpen oder Elektroheizstäben ausgestattet werden

 

 

Power to Heat mit Smart Energy (PV) by ratiotherm

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.

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