WQeff – Effiziente Wärmepumpenquartiere – Effizienter, erneuerbarer und netzdienlicher Betrieb von Wärmepumpenquartieren

Wärmepumpen gelten als Schlüsseltechnologie, um sowohl in Neubauten als auch im Bestand effizient und nahezu klimaneutral Wärme bereitzustellen. Werden viele Wärmepumpen in einem Quartier betrieben, hat dies Auswirkungen auf das elektrische und – sofern vorhanden – thermische Netz. Es kommt zu Wechselwirkungen, sodass es erforderlich sein kann, Betriebsstrategien anzupassen. Weiter werden Wärmepumpenanlagen häufig nicht optimal ausgelegt oder betrieben, sodass nicht immer alle Effizienzpotentiale einer Anlage ausgeschöpft werden.

Das Institut für Solarenergieforschung Hameln begleitet wissenschaftlich mehrere Quartiere bei der Umsetzung der Wärmewende. Hierbei reicht die Spanne an Objekten von Neubaugebieten mit Luft/Wasser- bzw. Sole/Wasser-Wärmepumpen und kaltem Nahwärmenetz bis hin zu Bestandsgebäuden mit neu eingebauter Wärmepumpe. Für eine Analyse und Bewertung der Betriebsweise und Effizienz werden die Gebäude mit einem Energiemonitoringsystem ausgestattet. Ein Algorithmus analysiert die eingehenden Messdaten und gibt dem Anlagenbetreiber und Handwerker Handlungsempfehlungen für einen optimierten Betrieb der Anlage. Über die Analyse der Einzelgebäude soll auf das Quartiersverhalten und mögliche Effizienzpotentiale geschlossen werden, um das Quartier netzdienlich mit hohem Anteil an erneuerbarer Energie (EE) betreiben zu können.

Zusätzlich werden im Projekt Simulationsmodelle entwickelt, um sowohl auf Gebäude- als auch auf Quartiersebene Effizienzpotentiale erkennen, analysieren und optimieren zu können. Dazu werden auf Gebäudeebene detaillierte Komponentenmodelle zusammengefügt und zu einem Quartier auf elektrischer und thermischer Ebene gekoppelt. Diese Betrachtung ermöglicht auch die Entwicklung und Bewertung von neuen Betriebsstrategien und potentiellen Quartierslösungen hinsichtlich Lastverschiebung, Einbindung von bestehenden EE-Anlagen und Wärmenetzen. Daraus ergeben sich auch neue Geschäftsfelder für Energieversorger.

Zuletzt sollen die im Projekt entwickelten Simulationswerkzeuge genutzt werden, um mit systematischen Simulationen ein Tool zur generellen Auslegung und Empfehlung von Wärmepumpensysteme für den Einsatz in Gebäuden zu entwickeln. Die Wahl der passenden Systemkonfiguration ist wichtig, um das Gebäude mit der Wärmepumpe nicht nur irgendwie betreiben zu können, sondern auch effizient und umweltfreundlich. Über die im Projekt eingebundenen Handwerksunternehmen soll das Tool erprobt und verbreitet werden.

Alle Simulationen erfolgen mit einer Open-Source-Bibliothek, um möglichst transparent und öffentlichkeitsnah Aussagen treffen zu können.