Energie-Glossar · P
Power-to-Heat
Power-to-Heat bezeichnet die Wärmeerzeugung mit elektrischer Energie. Widerstandsheizungen und Elektrodenkessel wandeln Strom unmittelbar in Wärme um; Wärmepumpen nutzen zusätzlich Umwelt- oder Abwärme. Die Wirtschaftlichkeit hängt von Temperatur, Wärmebedarf und gesamten Stromkosten ab.
Belegt durch:ffe.de 1regelleistung.net 2
Zwei Wege vom Strom zur Wärme
Die wichtigsten Informationen zu Power-to-Heat
- Heizstäbe und Elektrodenkessel wandeln Strom nahezu vollständig in Wärme um
- Großwärmepumpen können bei geeigneten Bedingungen Leistungszahlen (COP) über 3 erreichen – ein Mehrfaches der eingesetzten Energie als Wärme
- Wirtschaftlich vor allem in Stunden niedriger oder negativer Börsenpreise
- Wärmespeicher entkoppeln Stromeinsatz und Wärmebedarf zeitlich
- Strom-Nebenkosten (Netzentgelte, Steuern, Umlagen) übersteigen oft den reinen Börsenpreis
Wie funktioniert Power-to-Heat?
Power-to-Heat nutzt zwei technisch sehr unterschiedliche Wege, um aus Strom Wärme zu machen. Elektrische Heizstäbe und Elektrodenkessel arbeiten nach dem Widerstands- bzw. Elektrodenprinzip und wandeln Strom nahezu vollständig in Wärme um – einfach, robust und mit hohen Leistungen bis in den Megawattbereich verfügbar. Großwärmepumpen heben dagegen Umweltwärme oder Abwärme mit Strom auf ein höheres Temperaturniveau und können bei passenden Temperaturen Leistungszahlen (COP) über 3 erreichen: Sie liefern damit ein Mehrfaches der eingesetzten elektrischen Energie als Wärme.
Beide Ansätze ergänzen sich: Die Wärmepumpe ist die effiziente Dauerlösung, der Elektrodenkessel die flexible Ergänzung für Stunden mit sehr billigem Strom. Wärmespeicher machen das System vollständig: Sie entkoppeln Stromeinsatz und Wärmebedarf zeitlich, sodass in günstigen Stunden erzeugte Wärme später verbraucht werden kann.
Die Temperaturfrage entscheidet über die Technologiewahl: Wärmepumpen spielen ihre Effizienz im Nieder- und zunehmend im Mitteltemperaturbereich aus, während Elektrodenkessel auch hohe Temperaturen und Prozessdampf bereitstellen können. Für viele Industrieprozesse unterhalb von etwa 200 Grad existiert damit bereits heute eine elektrische Lösung – die konkrete Eignung ist pro Prozess zu prüfen.
Wann ist Power-to-Heat wirtschaftlich?
Wirtschaftlich ist Power-to-Heat vor allem in Stunden niedriger oder negativer Börsenpreise – und solche Stunden nehmen mit dem Ausbau von PV und Wind strukturell zu. Da die Strompreise an der Börse zunehmend stark schwanken, wächst das Arbitragepotenzial: Ein Elektrodenkessel, der gezielt Niedrigpreisstunden nutzt, ersetzt in diesen Stunden teureren Brennstoff. Hinzu kommt: Soweit elektrische Wärme einen Brennstoff ersetzt, entfallen dessen variable Kosten einschließlich anfallender CO₂-Kosten. Deren künftige Entwicklung ist nicht als jährlich steigender Betrag garantiert.
Die entscheidende Rechengröße sind allerdings die Strom-Nebenkosten: Netzentgelte, Steuern und Umlagen übersteigen den reinen Börsenpreis oft deutlich. Ob sich Power-to-Heat rechnet, hängt deshalb weniger vom Börsenpreis ab als davon, welche Nebenkostenbestandteile im konkreten Fall anfallen oder reduziert werden können. Bewährt haben sich hybride Konzepte: Ein Elektrodenkessel ergänzt den bestehenden Gaskessel, und die Steuerung wählt je nach aktueller Preislage den günstigeren Energieträger – sofern Anlagenleistung, Verfügbarkeit und Wärmespeicher zum Bedarf passen.
Nach erfolgreicher Präqualifikation und bei passender Vermarktung kann Power-to-Heat zusätzliche Erlöse am Regelreservemarkt erzielen: Elektrodenkessel können ihre Leistung sehr schnell anpassen und dem Netz als flexible Last zur Verfügung stehen. In Kombination mit Wärmespeicher und intelligenter Steuerung wird die Wärmeerzeugung so vom reinen Kostenfaktor zum aktiven Marktteilnehmer, der mehrere Erlösquellen gleichzeitig bedient.
Welche Rolle spielt Power-to-Heat im Energiesystem?
In Fernwärmenetzen schalten sich Elektrodenkessel bei sehr niedrigen Strompreisen automatisch zu und ersetzen Brennstoffeinsatz – die Fernwärme wird stärker strombasiert; ihre Klimawirkung hängt von Stromherkunft und Effizienz ab. In der Industrie substituieren Elektrodenkessel und Wärmepumpen Gaskessel für Prozesswärme im Nieder- und Mitteltemperaturbereich, soweit Temperatur, Wärmequelle und elektrische Anschlussleistung geeignet sind.
Systemisch erfüllt Power-to-Heat eine doppelte Funktion: Es kann erneuerbare Erzeugung flexibel nutzen und bei geeigneter Stromversorgung die Emissionen der Wärmebereitstellung reduzieren. Ob tatsächlich Abregelung vermieden wird, hängt auch vom Standort und Netzengpass ab. Technologiekosten und Anschlussaufwand müssen projektspezifisch verglichen werden. Für Unternehmen mit relevantem Wärmebedarf lohnt deshalb die Prüfung, welcher Teil der Wärmeversorgung elektrifiziert werden kann – als Dauerlösung per Wärmepumpe oder als flexible Ergänzung per Elektrodenkessel. Auch in der kommunalen Wärmeplanung spielt die Technologie eine wachsende Rolle: Großwärmepumpen an Flüssen, Kläranlagen und industriellen Abwärmequellen gelten als tragende Säule künftiger Fernwärmenetze.
Quellen & Verweise
- Forschungsstelle für Energiewirtschaft — Flexibilitäten der Fernwärme. ffe.de · Abruf
- Deutsche Übertragungsnetzbetreiber — Präqualifikationsverfahren. regelleistung.net · Abruf
Häufige Fragen zu Power-to-Heat
Was ist der Unterschied zwischen Elektrodenkessel und Wärmepumpe?
Der Elektrodenkessel wandelt Strom nahezu 1:1 in Wärme um – günstig in der Anschaffung, hohe Leistung, aber hoher Strombedarf je Wärmeeinheit. Die Wärmepumpe kann bei passenden Bedingungen mit COP über 3 ein Mehrfaches der eingesetzten elektrischen Energie als Wärme bereitstellen, kostet aber mehr und braucht eine Wärmequelle. Als Faustregel: Wärmepumpe für die Dauerlast, Elektrodenkessel für billige Stromstunden und Spitzen.
Warum scheitert Power-to-Heat oft an den Strom-Nebenkosten?
Auf den Börsenpreis kommen Netzentgelte, Steuern und Umlagen, die zusammen oft mehr ausmachen als der Strom selbst. Selbst bei negativem Börsenpreis zahlt der Betreiber diese Bestandteile weiter. Die Wirtschaftlichkeitsrechnung muss daher mit dem vollen Strombezugspreis geführt werden – und prüfen, welche Entlastungstatbestände im konkreten Fall greifen.
Wie groß sollte der Wärmespeicher sein?
Der Speicher sollte die typische Dauer der Niedrigpreisfenster überbrücken können – oft einige Stunden bis zu einem Tag. Maßgeblich sind das Wärmelastprofil, die Häufigkeit günstiger Strompreisstunden und die Leistung des Wärmeerzeugers. Eine Simulation mit historischen Spotpreisen und dem eigenen Lastgang liefert zusammen mit Zukunftsszenarien und technischen Grenzen eine Grundlage für die Dimensionierung.
Eignet sich Power-to-Heat auch für Wohngebäude und Hausverwaltungen?
Ja, in Form der Wärmepumpe ist Power-to-Heat dort längst Standard bei Neubau und Sanierung. Elektrodenkessel und strompreisgeführte Fahrweisen sind eher ein Thema für Fernwärmenetze und Industrie. Für Gebäude interessant werden dynamische Stromtarife in Kombination mit Wärmepumpe und Pufferspeicher, die günstige Stunden automatisch nutzen.