Biberacher Polizei-Hochschule nutzt Hybrid-BHKW mit Wärmepumpe

Auf dem Gelände der Hochschule für Polizei Baden-Württemberg wurden von April 2014 bis März 2015 die Wärmeerzeugungsanlagen grundlegend modernisiert. Erstmals wurde dabei das Prinzip des "Virtuellen Stromspeichers" mit einem Hybrid-BHKW und u.a. einer Groß-Wärmepumpe praktisch umgesetzt.

Das Konzept der Südwestdeutschen Stromhandels GmbH (SüdWestStrom) für einen Virtuellen Stromspeicher wurde vom Landesbetrieb Vermögen und Bau Baden-Württemberg erstmals in einer Landesliegenschaft umgesetzt. Der Virtuelle Stromspeicher in Biberach dient der Wärmeversorgung der Polizeihochschule und sorgt für den Ausgleich des öffentlichen Stromnetzes.

Nach dem Prinzip eines hybriden Blockheizkraftwerks kann nun die benötigte Wärme alternativ durch Einsatz von elektrischer Energie in einer Wärmepumpe bzw. in einem Elektrokessel erzeugt werden oder über Kraft-Wärme-Kopplung mit den Gasmotoren der zwei in Biberach installierten Blockheizkraftwerke (BHKW) von SES Energiesysteme.

Im Gegensatz zur üblichen wärmegeführten Betriebsweise werden die BHKW-Laufzeiten bei strompreisgeführter Fahrweise auf die wirtschaftlich interessanten Stunden fokussiert. Wärmepumpe und Elektrokessel werden vorrangig in Zeiten niederer Strom-Börsenpreise betrieben. Da die Höhe der Strom-Börsenpreise direkt mit der regenerativen Stromerzeugung korreliert, führt diese Betriebsweise neben betriebswirtschaftlichen Vorteilen zum Ausgleich zwischen regenerativer Stromerzeugung und Nachfrage aus dem Netz.

Der Heizwasserwärmespeicher ermöglicht im Tagesverlauf eine zeitliche Entkopplung von Wärmeerzeugung und Wärmeverbrauch. Zusätzlich werden Wärmebedarfsspitzen gekappt und die Versorgungssicherheit erhöht. Die Leistung der Wärmeerzeuger kann gegenüber konventionellen Kesselanlagen um ca. 25 Prozent reduziert werden.

Insbesondere im Sommerhalbjahr deckt die elektrische Wärmepumpe mit 350 kW_th den überwiegenden Wärmebedarf und spart pro kWh Überschussstrom ca. 4 kWh Erdgas ein. Bei höherem Wärme- und Strombedarf im Winter kann das ersparte Erdgas zur effizienten KWK-Stromerzeugung genutzt werden. Neben der Speicherwirkung auf das Stromnetz werden gegenüber dem früheren Betrieb der Gaskessel für die Wärmeerzeugung über 40 Prozent Erdgas eingespart.

Wie bei anderen Stromspeicher-Systemen wird überschüssiger Strom aus dem öffentlichen Netz aufgenommen und in Zeiten hohen Bedarfs in das öffentliche Netz eingespeist. Das bei der elektrischen Wärmeerzeugung eingesparte Erdgas wird in der Erdgas-Infrastruktur gespeichert und bei Strommangel in den BHKW der Hochschule zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.

Damit kann die künftig immer stärker schwankende Stromerzeugung aus Wind- und Solaranlagen ausgeglichen werden. Das Konzept hat gegenüber Power-to-Gas-Anlagen oder Pumpspeicherwerken erhebliche technische und wirtschaftliche Vorteile. Der sehr hohe Wirkungsgrad des Virtuellen Stromspeichers erlaubt auch eine längerfristige Ausregelung des Stromnetzes, die aufgrund der saisonalen Schwankungen der Solar- und Windstromerzeugung besonders wichtig ist.

Die hohe kurzfristige Flexibilität der eingesetzten Aggregate ermöglicht die Bereitstellung weiterer wichtiger Systemdienstleistungen für die Stabilisierung der Stromnetze. Der Virtuelle Stromspeicher leistet zudem ein Beitrag zur Versorgungssicherheit in Baden-Württemberg, die bei ersatzloser Abschaltung der Kernkraftwerke im Jahr 2022 gefährdet wäre.

SüdWestStrom hat das Projekt konzipiert und die Umsetzung begleitet. Das Land Baden-Württemberg hat die Stadtwerke-Kooperation zudem für die nächsten zehn Jahre mit der energiewirtschaftlichen Betriebsführung und Optimierung beauftragt. Wissenschaftlich wird der Betrieb in den nächsten Jahren von der Fachhochschule Biberach begleitet.

Bereits seit 2013 hat SüdWestStrom eine Dienstleistung für Stadtwerke etabliert, mit der elektrische Verbraucher und Stromerzeuger flexibel gesteuert werden können. Mit dem Preisorientierten Lastmanagement werden anhand von Bedarfs- und Börsenpreisprognosen die Einsatzzeiten von BHKW, Wasserpumpen, Durchlauferhitzern und Wärmepumpen wirtschaftlich optimiert.

Das Land Baden-Württemberg hat in das Pilotprojekt 2,5 Millionen Euro investiert. Die Investitionen sollen in den nächsten Jahren auch durch einen bis zu 40 Prozent niedrigeren Primärenenergieverbrauch amortisiert werden. Für das Land Baden-Württemberg soll sich das Pilotprojekt in etwa acht bis zehn Jahren amortisiert haben.