Wärmepumpen-Effizienz Erkenntnisse aus langfristigen Felduntersuchungen

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1 Wärmepumpen-Effizienz Erkenntnisse aus langfristigen Felduntersuchungen Marek Miara Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Historikertagung 2017 in Freiburg 16. Juni 2017

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4 OPTIMALE LÖSUNG FÜR DIE ZUKUNFT

5 Regenerative Energien Modell Deutschland»REMod-D«Minimierung der Transformationskosten Modellierung eines Energiesystems mit dominantem Anteil erneuerbarer Energien Alle Verbrauchssektoren Stundengenaue Modellierung

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7 Entwicklung Heizungstechniken 85-%-Szenario >80 % Wärmepumpen

8 Anteil der Wärmepumpen am Wärmeerzeugerabsatz von 1978 bis 2030 (ab 2016 Prognose in zwei Szenarien) Quelle: BWP-Branchenstudie 2015

9 Überblick Wärmepumpenaktivitäten Standard Monitoring Projekte (kleine Anlagen, große Anzahl) Spezielle Monitoring Projekte (große Anlagen, kleine Anzahl) Wärmepumpen Teststand Material und Komponentenentwicklung Kombination mit Solarthermie Wärmepumpen im Smart Grid Hybrid Wärmepumpen Mitarbeit in Richtlinienausschüssen Thermisch angetriebene Wärmepumpen Solare/Thermische Kühlung Beteiligung bei Annexen und Tasks der IEA

10 WÄRMEPUMPEN IN HOME-GRIDS UND SMART GRIDS

11 Nachfrage vs. Angebot Fluktuation bei der Stromerzeugung

12 Smartness around us Smart Grid Smart Metering Smart Home

13 Nutzermotivation Jahr ,0 ct/kwh

14 Nutzermotivation Jahr ct/kwh 25,0 ct/kwh

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16 Beleuchtung Haushaltsgeräte Warmwasser Wärmepumpe Heiz (und WW) Wärmepumpe

17 EFFIZIENZ DER WÄRMEPUMPEN

18 Effizienzkennzahlen COP SCOP SEER SPF HSPF η, (eta) JAZ APF JAZ EER SPF CSPF

19 Effizienz-Kennzahlen

20 Neugebaute Häuser und Bestandsgebäude Meistens Einfamilienhäuser Beheizte Wohnfläche: m²

21 Sole/Wasser- und Luft/Wasser - Wärmepumpen Alle Anlagen für Heizung und WW-Bereitung 12 Wärmepumpenhersteller Thermische Leistung von 6 kw bis ca. 25 kw

22 Übersicht der Wärmepumpen-Monitoringprojekte neues Projekt

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24 Wärmequellen WP im Gebäudebestand Neubau (WP Effizienz) Neubau (WP Monitor)

25 Systemgrenze für die Berechnung der Arbeitszahlen Arbeitszahl =

26 Arbeitszahlen Überblick Arbeitszahlen (SPF) von: Projekte Luft/Wasser-WP Sole/Wasser-WP Anzahl der Anlagen Auswertungsperiode Wärmepumpen im Gebäudebestand 2,6 2,1 3,3 3,3 2,2 4, WP Effizienz 2,9 2,3 3,4 3,9 3,1 5, Neubau WP Monitor 3,1 3,2* 2,2 4,2 4,0 4,3* 3,0 5, * Neue Anlagen 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0

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30 Jahresarbeitszahlen Luft/Wasser Wärmepumpen Projekt WP Monitor, April 12 März 13 COP Werte EN14511 A2/W35 Mittlere gewichtete Vorlauf- Temperaturen (Heiz und WW) Arbeitszahlen 3,10 44 C 4,00 41 C 3,70 38 C 3,70 38 C 4,20 35 C 4,18 34 C 3,40 37 C

31 Anlagenkonfiguration ein Beispiel für gute Ergebnisse Speicher (Heizung) Wärmequelle: Erdwärmesonden 3,7 C Wärmepumpe COP: B0/W B0/W % 36 C 11% 55 C Speicher (WW) SPF (JAZ) =

32 Anlagenkonfiguration ein Beispiel für schlechte Ergebnisse Wärmequelle: Erdwärmesonden 2,8 C Wärmepumpe COP: B0/W B0/W % 35 C 51% 49 C Kombispeicher (Heizung und WW) SPF (JAZ) =

33 CO2-Äq-Emissionseinsparung der Elektrowärmepumpe gegenüber Gas-Kessel, Wärmequelle Luft Bandbreite Luft/Wasser-Wärmepumpen WP im Bestand (2,6) WP Effizienz (2,9) WP Monitor (3,1)

34 CO2-Äq-Emissionseinsparung der Elektrowärmepumpe gegenüber Gas-Kessel, Wärmequelle Erdreich Bandbreite Sole/Wasser-Wärmepumpen WP im Bestand (3,3) WP Effizienz (3,9) WP Monitor (4,0)

35 CO2-Äq-Emissionseinsparung der Elektrowärmepumpe gegenüber Gas-Kessel 17% 10% 31%

36 Fazit Wärmepumpen werden im stromgeführten Wärmesektor der Zukunft eine dominante Rolle spielen

37 Fazit Wärmepumpen werden im stromgeführten Wärmesektor der Zukunft eine dominante Rolle spielen Wärmepumpen erreichen überwiegend Effizienzen, die ihnen Vorteile gegenüber fossil betriebenen Heizsystemen verschaffen

38 Fazit Wärmepumpen werden im stromgeführten Wärmesektor der Zukunft eine dominante Rolle spielen Wärmepumpen erreichen überwiegend Effizienzen, die ihnen Vorteile gegenüber fossil betriebenen Heizsystemen verschaffen Die große Bandbreite an Arbeitszahlen ähnlicher Wärmepumpenanlagen zeigt den Einfluss bei Installation und Betrieb

39 Fazit Wärmepumpen werden im stromgeführten Wärmesektor der Zukunft eine dominante Rolle spielen Wärmepumpen erreichen überwiegend Effizienzen, die ihnen Vorteile gegenüber fossil betriebenen Heizsystemen verschaffen Die große Bandbreite an Arbeitszahlen ähnlicher Wärmepumpenanlagen zeigt den Einfluss bei Installation und Betrieb Die beste Effizienz erreichten einfache und robuste Anlagen, mit sorgfältiger Planung und Installation sowie gut abgestimmten Komponenten

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