Ob Blockheizkraftwerke oder Kältemaschinen – in vielen deutschen Krankenhäusern stehen Anlagen, die sich aufgrund ihrer Größe hervorragend eignen, erneuerbare Energien einzubinden sowie kurzfristige Strompreisschwankungen zu nutzen. Wie hoch das Potenzial der Lastverschiebung ausfällt, haben das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, die Stadtwerke Bochum und das Evangelische Krankenhaus Hattingen im Projekt „Hybrider Energiespeicher Krankenhaus (HESKH)“ untersucht. Eines ihrer Ergebnisse: Würden alle in den deutschen Krankenhäusern eingebaute Blockheizkraftwerke flexibel betrieben und ihre Fahrweise nach den Marktpreisen für Strom optimiert, läge ein Lastverschiebepotenzial von etwa 300 Megawatt für positive und von 200 Megawatt für negative Flexibilität vor. Sprich: Durch eine verbesserte Steuerung können Krankenhäuser zur Energiewende beitragen und gleichzeitig Kosten sparen.
Energieverbräuche in Krankenhäuser verstehen und Einsparpotenziale aufdecken
In einem Monitoring hat das Projektteam über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr die Wärme- und Kältemengen im Evangelischen Krankenhaus Hattingen gemessen und durch Kurzzeitmessungen einzelner Stromverbraucher und Abteilungen ergänzt. Die Ergebnisse flossen in verschiedene, im Projekt erstellte Modelle ein. Sie erlaubten es, die Zusammensetzung der Energieverbräuche zu verstehen und Einsparpotenziale aufzudecken. „Es zeigte sich, dass – wenn die Nennlast des Blockheizkraftwerks im Krankenhaus die Grundlast übersteigt und thermische Speicher vorhanden sind – Flexibilität bereitgestellt und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden können. Auch, wenn ein konstanter Strompreis verwendet wird“, erklärt Fraunhofer UMSICHT-Wissenschaftler Sebastian Berg. Bei einem dynamischen Stromtarif aus, der sich an dem Börsenstrompreis orientiert, würden sich die Stromkosten zusätzlich um bis zu 15 Prozent senken lassen. Das Blockheizkraftwerk erzeugt dann Strom vorzugsweise in Zeiten mit hohen Strompreisen. Das gilt nicht nur für Krankenhäuser. Die Projektergebnisse lassen sich laut Berg auf Gebäudetypen mit ähnlichen Anlagen beziehungsweise ähnlicher Energieerzeugung übertragen, zum Beispiel auf Gewerbebetriebe, Hotels oder Schwimmbäder.
Prognosemodelle helfen beim vorausschauenden Betrieb
Um einen entsprechend vorausschauenden Betrieb realisieren zu können, braucht es die Prognose von Rahmenbedingungen. Dazu gehören die Energiebedarfe, die Preise für den Ein- und Verkauf von Strom und Wärme sowie für nicht-steuerbare Eigenerzeugungen mit Photovoltaik oder Solarthermie. Um eine hohe Prognosegenauigkeit zu erzielen, hat das Fraunhofer UMSICHT auf Basis künstlicher neuronaler Netze unterschiedliche Prognosemodelle erstellt und anschließend getestet. „Dabei konnten wir feststellen, dass die Prognoseabweichungen zwar zum Teil durch den thermischen Speicher des Krankenhauses ausgeglichen werden konnten, jedoch regelmäßig Anpassungen am ursprünglichen Anlagenfahrplan, der mit den prognostizierten Daten erstellt wurde, notwendig waren, um auch den tatsächlich auftretenden Wärmebedarf zu decken“, beschreibt Berg die Ergebnisse. Welche Mehrkosten dadurch im Betrieb anstehen, hängt sowohl von der Größe der Abweichung als auch von ihrem Zeitpunkt ab. So waren vor allem in den Wintermonaten vermehrte Fahrplananpassungen notwendig. Zu dieser Zeit laufen allerdings – aufgrund des höheren Wärmebedarfs – die Spitzenlastkessel, die kurzfristig und ohne Beeinträchtigung der Stromseite ihre Wärmeerzeugung anpassen können. Anders in den Sommermonaten: Dann nutzt das Krankenhaus ausschließlich das Blockheizkraftwerk zur Wärmeversorgung, sodass sich Fahrplananpassungen stärker auswirken, weil zum Bespiel mehr Strom eingekauft werden muss. Quelle: Fraunhofer UMSICHT / jb
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