Vor dem Hintergrund der Klimaschutzziele hat Deutschland die Energiewende beschlossen. Der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Energieversorgung wird in Zukunft weiter steigen, um eine treibhausgasarme Energieversorgung zu erreichen. Die Herausforderung dabei: Wind- und Sonnenenergie sind witterungsabhängig, so dass große Teile der regenerativen Stromerzeugung stark schwanken und nicht immer bedarfsgerecht zur Verfügung stehen. Oftmals wird in Zeiten geringer Nachfrage die Erzeugung den momentanen Verbrauch („Last“) übersteigen und umgekehrt. Daraus entstehen besondere Anforderungen an das Stromsystem. Das Ungleichgewicht muss durch Speicher sowie Lastmanagement, also die Verlagerung von Energienachfrage in wind- und sonnenintensive Zeiten, ausgeglichen werden. Daher wächst die Bedeutung von Energiespeichern und lastvariablen Verbrauchern wie „intelligenten“ Haushaltsgeräten oder steuerbaren Großverbrauchern in Industrie und Gewerbe. 

Eine besondere Bedeutung kommt dabei künftig Technologien zu, die an der Schnittstelle zweier Energiebereiche liegen, also beispielsweise elektrischen Strom in Wärme oder Kälte umwandeln (Wärmepumpen, Kühlhäuser) oder ihn für Mobilitätszwecke verwenden (Elektrofahrzeuge). Insbesondere der Wärmebereich bietet ein großes Potenzial, um die witterungsbedingten Schwankungen der Stromproduktion von Wind- und Sonnenenergieanlagen abzufedern, weil er einerseits einen hohen Anteil am Energieverbrauch hat und andererseits über einfache thermische Speichermöglichkeiten verfügt. Um das Versorgungssystem auf die Erneuerbaren Energien auszurichten, ist ein so genanntes „intelligentes Stromnetz“ (engl. Smart Grid) notwendig, das Erzeugung, Transport, Speicher und (lastvariable) Nachfrage durch moderne Informations- und Kommunikationstechnik verknüpft und eine entsprechende Steuerung ermöglicht.

Dieses Hintergrundpapier beschreibt die Herausforderungen, vor die fluktuierende Erneuerbare Energien das Energiesystem stellen. Die Themen Lastmanagement im Stromnetz bzw. die intelligente Verknüpfung von Strom- und Wärmemarkt werden am Beispiel der Wärmepumpe näher erklärt. 

Wärmepumpen sind bereits am Markt etabliert und bieten ein wichtiges Potenzial für die Integration Erneuerbarer Energien in den Energiemarkt. Dabei werden auch die verschiedenen Anwendungsformen der Wärmepumpe vorgestellt.