Fraunhofer ISE führt Studie zu Wärmepumpen im Gebäudebestand durch
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Laut dem Frauenhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Frauenhofer ISE) hängt die Energiewende stark von der Sanierung des Gebäudebestandes ab. Aus dem Grund wurde eine Studie durchgeführt, die zu einem die Effizienz von Wärmepumpen im Gebäudebestand analysiert.
Besonders die Maßnahmen zur energetischen Sanierung sind dabei von Bedeutung. Also die Maßnahmen, um den Heizwärmebedarfs zu verbessern und die Heizungssysteme effizienter zu machen. Desweiteren muss eine Kopplung zwischen dem Stromsektor und Wärmesektor stattfinden, damit die Energiewende erfolgreich stattfinden kann. Sowohl die energetische Verbesserung im Gebäudebestand als auch die Kopplung des Strom- und Wärmesektors können elektrisch betriebene Wärmepumpen eine tragende Rolle spielen. Um das näher zu untersuchen, hat das Frauenhofer ISE am 01. Dezember 2014 das Projekt „WPsmart im Bestand“ ins Leben gerufen. Gemeinsam mit mehreren Wärmepumpenherstellern und Energieversorgern wurde die Analyse über mehrere Jahre hinweg durchgeführt.
Ziel des Projektes war es unter anderem, zu analysieren, wie sich die Effizienz von Wärmepumpen in verschieden sanierten Gebäuden unterscheidet. Dabei wurden allerdings nur Wohngebäude untersucht. Nicht-Wohngebäude waren kein Teil der Analyse.
Es hat sich herausgestellt, dass wie erwartet viele unterschiedliche Einflüsse die Effizienz der Wärmepumpen beeinflussen können. Darunter gehören die Leistung der einzelnen Geräte, aber auch die Energieverbräuche der Wärmequellenantriebe und die mittleren Heizkreistemperaturen. Letzteres reichte von 29,8 °C bis hin zu 53,3 °C. Dieser Einfluss hat sich in der Analyse besonders in den Jahresarbeitszahlen (JAZ) bemerkbar. Diese beliefen sich im Durchschnitt auf 3,1. Die JAZ gibt an, wie gut die Wärmepumpe arbeitet. Der Wert sollte sich bei einer effizienten Wärmepumpe bei 3,0 bis 4,5 befinden.
In der gesamten Analyse konnte kein Zusammenhang zwischen der JAZ der Wärmepumpe und des Baualters bzw. der Baualtersklasse festgestellt werden. Laut der Analyse läge dies vor allem der Heizkreislauftemperaturen, die einen besonders starken Einfluss auf die Effizienz nimmt und nicht von dem Alter des getesteten Gebäudes abhängt. Es wurde jedoch bestätigt, dass die individuellen Voraussetzungen in den Gebäuden, wie zum Beispiel die Sanierung der Gebäudehülle sowie Art und Auslegung des Wärmeübergabesystems, einen starken Einfluss auf die Effizienz der Wärmepumpe hatte. Allgemein kann der Schluss gezogen werden, dass ein Einsatz von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden aus ökologischer Sicht Sinn man. Es benötige keine Komplettsanierung der Gebäude, um die Wärmepumpe in Bestandsgebäuden vernünftig nutzen zu können.
Das Projekt „WPsmart im Bestand“ hat sich zudem die Flexibilität angeschaut, die durch Wärmepumpen beim Lastmanagment im Stromnetz verbessert werden könnten. Die Idee dahinter ist, dass Wärmepumpe innerhalb eines intelligenten Stromnetzes die befürchtete Überlastung des Stromnetzes verhindern können, wenn zu viele auf einmal versuchen auf dieses Netz zuzugreifen. Dabei werden Wärmepumpen durch ein Smart Grid Ready (SG-Ready) Gerät an das Stromnetz angebunden. Dieses SG-Ready Gerät kommuniziert mit der Wärmepumpe und teilt dieser mit, wenn die Belastung des Stromnetzes zu dem Zeitpunkt zu hoch ist. Damit kann sich die Wärmepumpe vom Netz trennen und wieder verbinden, wenn das Stromnetz weniger genutzt wird.
Der Feldtest ist allgemein gut verlaufen. Es hat sich besonders gezeigt, dass die Verlässlichkeit, die Laufzeiten und die Leistungsaufnahme vor allem durch die Art des SG-Ready Signals und durch die in der Wärmepumpe implementierte Regelung bestimmt wird. Allgemein wurde außerdem aufgezeigt, dass die effektivste Lastverschiebung zwischen 30 – 60 Minuten dauerte. Zuletzt zeigten Systeme mit einem hohen Trinkwasseranteil eine relativ gute und zudem auch gleichmäßige Verfügbarkeit über das ganze Jahr hinweg verteilt. Anders als Systeme, die stark von der Raumheizung abhingen. Diese zeigten mehr Schwankungen auf.
Allgemein sammelte die Analyse wertvolle Daten zu der Nutzung von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden und zu der Nutzung von Wärmepumpen für eine Entlastung des Stromnetzes.