Wärmepumpen im zukünftigen Strom- und Wärmesektor

Transkript

1 Wärmepumpen im zukünftigen Strom- und Wärmesektor Marek Miara ISE Thore Oltersdorf, Constanze Bongs ISE Carsten Lampe ISFH Fabian Thalemann IWES Patrick Hoffmann IZES

2 Anteil der Wärmepumpen im Neubau 2014 (Deutschland) Durchschnitt 31,8% Bandbreite 5,1 46,3%

3 Regenerative Energien Modell Deutschland»REMod-D«

4 Entwicklung Heizungstechniken Ergebnisse»REMod-D«

5 Entwicklung der Wärmepumpen in Deutschland (BWP)

6 Smart Grid auf zwei Ebenen Smart Grid Smart Home

7 Nutzermotivation Jahr ,0 ct/kwh

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

9 Beleuchtung Haushaltsgeräte Warmwasser Wärmepumpe Heiz (und WW) Wärmepumpe

10 Ausgleichpotenzial durch smarten Betrieb der WP Regelung und Dimensionierung der WP Speichergröße des Speichers Aktivierung der Gebäudemasse

11 Referenz-Simulationsmodell Außenluft/Wasser-Wärmepumpe (Kennlinienmodell) ohne Leistungsregelung keine TW-Erwärmung Betriebsart: monoenergetisch-parallel Parallel installierter 500l Pufferspeicher Gebäude (50kWh/(m²a)) abgebildet durch RC- Raummodell und Fußbodenheizung

12 Regelstrategien Residuallastbereiche und Solltemperaturanhebung Heizkurve +5K Heizkurve +10K

13 Ergebnisse Jahreszusatzkosten und Grenzstrompreis Annahmen: Strompreis 0,18 /kwh; Speicher ; WP Leistung x Jahr Residuallast Speichervolumen (l) WP-Leistung -7 C (kw) 3,4 3,4 6,8 6,8 3,4 3,4

14 Übersicht der Wärmepumpen-Monitoringprojekte

15 Jahresarbeitszahlen Sole/Wasser Wärmepumpen Projekt WP Monitor, Juli 2012 Juni 2013

16 Anbindung Wärmepumpe Pufferspeicher Detaillierte Simulationsstudie Haupteinflussfaktoren: Durchflussrate Kondensator Anzahl und Inhalt der Speicherzonen, Fühlerpositionen Solltemperaturen Unterschied bis zu 20% Jahresenergiebedarf der Wärmepumpe Quelle: ISFH

17 Stromverbrauch der einzelnen Komponenten (Luft WP) ~

18 Stromverbrauch der einzelnen Komponenten (Erdreich) WP)

19 Wärmepumpenforschung am ISE Spektrum der Aktivitäten Komponentenforschung Steigerung des Leistungsbereichs bei gleicher Kältemittelfüllmenge durch Optimierung und Neuauslegung von Komponenten Modellentwicklung für neue und vorhandene Komponenten Sicherheitsforschung für den Einsatz von brennbaren Kältemitteln Systemforschung Optimierung und Neuauslegung von Regelstrategien (z.b. Abtauung) Anlagenentwicklung Neuauslegung und Optimierung von Kältekreisen

20 Sorptionswärmepumpen: Produkte und Entwicklung Produkte < 10 kw EFH kw MFH, Vaillant / 10 kw Viessmann / 10 KW Robur Buderus Remeha/Oertli Entwicklung On Sale in Italy since September 2015 On sale next summer Climatewell/?? kw Sorption Energy / 10 kw Junkers, Buderus / 18 kw Robur / 18 kw

21 Herausforderungen Fehlerlose Planung, Installation und Betrieb Korrekte Anbindung der Wärmequelle Lärmbelastung Thermosensibilität Smarte Stromtarifen

22 Zusammenfassung Wärmepumpen werden in den Smart Grids sowie in Smart Homes zunehmend eine wichtige Rolle spielen Flexibilisierung der Wärmepumpenlaufzeit kann eine Verschlechterung der Effizienz der Wärmepumpen und/oder zusätzliche Investitionen zur Folge haben Die Wärmepumpen, insbesondere Warmwasser-Wärmepumpen, sind in der Lage die Nutzung des eigenen PV-Stroms zu steigern

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24 Vielen Dank!