Foto: ChristophorusHaus

Sol2Pump - Hocheffiziente Kombinationen von Solarthermie, Photovoltaik und Wärmepumpen­anlagen

Das Projekt beschäftigte sich mit dem Ziel einer möglichst dezentralen Eigenenergieversorgung auf Basis von erneuerbaren Energieformen. Die Kombinationsmöglichkeiten von Solarthermie, Photovoltaik und Wärme­pumpe werden tiefgehend analysiert und der Eigenstromverbrauch durch Ausnutzung des Gebäudes als Kurzzeitwärmespeicher maximiert. Im Sinne der Verbrauchsoptimierung sollen mehrere Maßnahmen gesetzt und die Wirkung auf den Energieverbrauch wirtschaftlich bewertet werden.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Luftwärmepumpen für Heizung und Warmwasserbereitung in Einfamilienhäusern, welche
solar unterstützt werden, sind stark im Trend. Dabei gibt es 2 Varianten, wie diese
Unterstützung ausgeführt werden kann:

  • Solarthermie
  • Photovoltaik (im Folgenden auch als „PV" bezeichnet)

Luftwärmepumpen stehen immer wieder unter Kritik, da die angegeben
Jahresarbeitszahlen in der Praxis unterschritten werden. Gerade die Kombination von
Photovoltaik und Wärmepumpe wird dabei propagiert. Im Projekt soll dargestellt werden
wie effizient solare Kombisysteme wirklich sind. Sowohl die Kombination Wärmepumpe –
Solarthermie, als auch die Kombination Wärmepumpe - PV wird dabei betrachtet.
Insbesondere wird der Aspekt herausgearbeitet, wie viel von der benötigten elektrischen
Energie selbst durch Photovoltaik gedeckt werden kann. Optimierungsmaßnahmen,
bezugnehmend auf die Nutzung des Gebäudes als Speichermasse bzw. der
Laufzeitoptimierung abhängig vom Solarstrahlungsangebot, sollen in der Praxis
betrachtet werden.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projektes ist die detaillierte messtechnische Erfassung der Energieflüsse in
Einfamilienhäusern in NÖ mit solar unterstützen Wärmepumpensystemen. Die Kernfrage, die beantwortet werden soll, ist: In welcher Höhe kann im zeitlichen Verlauf der Verbrauch der Wärmepumpe (Lastgang) und auch des Haushaltsstrombedarfs selbst solar gedeckt werden. Es wird vordergründig keine Bilanzbetrachtung, sondern eine kontinuierliche
Lastprofilanalyse durchgeführt. 

So ging es einerseits um die Systemkonfiguration, aber auch um die Systemoptimierung (Heizung und Warmwasser) auf der Verbrauchsseite, durch:

  • regelungstechnische Optimierung,
  • Analyse der Auswirkungen von unterschiedlichen Aufstellungsorten der Wärmepumpen-Außeneinheit,
  • Vergleich und Analyse der Auswirkungen bei Durchführung eines standardisierten hydraulischen Abgleichs im Wärmeverteilsystem inklusive der wirtschaftlichen Bewertung über den Lebenszyklus,
  • Analyse der Auswirkungen einer Überdimensionierung des Wärmepumpensystems im Betrieb durch den direkten Vergleich mehrerer Gebäude,
  • Gewinnung von Erfahrungswerten über die realistischen Eigenverbrauchswerte einer auf die Wärmepumpe abgestimmten PV Anlage, um hier auch für die Wirtschaftlichkeitsberechnung von PV Anlagen zuverlässige Zahlen zu erlangen

Methodische Vorgehensweise

Es erfolgte eine kontinuierliche Lastgangvermessung von 4 Gebäuden mit Luftwärmepumpe,
in Kombination mit Solarthermie und / oder Photovoltaik. Darauf aufbauend erfolgte eine
wirtschaftliche Betrachtung der Systeme und entsprechende Empfehlungen wurden
erarbeitet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse dieses Projekts konnten erstmals Zahlen und Fakten und konkrete
organisatorisch-technologische Maßnahmen-Empfehlungen liefern hinsichtlich:

  1. Darstellung der Synergie von PV und Luft-Wärmepumpen in Bezug auf die Eigenlastdeckungsfähigkeit des Gebäudes
  2. Analyse dieser Kombination mit dem Gebäude als Kurzzeitwärmespeicher
  3. Gewinnung von Erfahrungswerten über die realistischen Jahresarbeitszahlen von Luftwärmepumpen
  4. Auswirkungen von diversen kleineren Optimierungsmaßnahmen (Hydraulischer Heizungsabgleich, Laufzeitänderung der Wärmepumpe etc.)
  5. Zusammenfassung der Ergebnisse in Form von Dimensionierungsempfehlungen

Ausblick

Durch den Einsatz von Stromspeichern werden sich einige Probleme lösen. Das
Energiemanagement des Haushaltsstroms wird damit vereinfacht werden. Bei der
Warmwasserbereitung besteht durch vorhandene Wärmespeicher bereits jetzt eine effektive
Möglichkeit um Energie aus Solarthermie oder Photovoltaik und Wärmepumpe einzulagern.
Nicht gelöst wird jedoch das Problem der mangelnden Eigendeckungsmöglichkeit mit
Photovoltaikstrom im Winter. Nur durch den ambitionierten Ausbau der Windkraft lässt sich
dieses Problem lösen, um Strom für Haushalt und insbesondere den Wärmepumpen-Betrieb
auch im Winter aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung stellen.

 

Publikationen

Hocheffiziente Kombinationen von Solarthermie, Photovoltaik und Wärmepumpenanlagen (Sol2Pump)

Schriftenreihe 14/2017
D. Reiterer, E. Sarugg, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 127 Seiten

Downloads zur Publikation

Projektbeteiligte

Projektleitung

AEE - Arbeitsgemeinschaft ERNEUERBARE ENERGIE NÖ-Wien
Daniel Reiterer M.A. Ing.

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

Kontaktadresse

AEE - Arbeitsgemeinschaft ERNEUERBARE ENERGIE NÖ-Wien
Ing. Daniel Reiterer M.A.
Schönbrunnerstraße 253/10
A-1120 Wien
Tel.: +43 (1) 710 75 23 - 15
E-Mail: reiterer@aee.or.at
Web: www.aee-now.at/sol2pump

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