Wind-Solar-Wärmepumpenquartiere : Praxiserfahrungen und Planungshilfen für den erneuerbaren Betrieb von Wärmepumpenquartieren mit minimiertem Primärenergiebedarf

Ohrdes, Tobias; Schneider, Elisabeth; Knoop, Michael; Bast, Oliver; Hagemeier, Jochen; Darnauer, Norbert; Klaas, Ann-Kathrin; Spielmann, Verena; Wehrmann, Ernst-August GND

Wärmepumpen (WP) bieten großes Potenzial zur Reduzierung des Primärenergiebedarfs und der CO2-Emissionen im Wärmesektor. Besonders hoch fallen diese Reduzierungen aus, wenn der Strom für die Wärmepumpen aus erneuerbaren Energiequellen wie Windenergie oder Photovoltaikanlagen stammt. Bei der Planung und Umsetzung der Wärmeversorgung von einzelnen Gebäuden und ganzen Quartieren mittels Wärmepumpe ergeben sich auf verschiedenen Ebenen allgemeine und technische Fragestellungen. Diese Fragestellungen wurden im Rahmen des Forschungsprojekts Wind-Solar-Wärmepumpenquartier an Hand von Messungen in realen Wärmepumpen-Quartieren und mittels Simulationsstudien untersucht. Die Ergebnisse sind in diesem Bericht zusammengefasst und sollen Hilfestellungen sowie Anregungen zur Planung und Umsetzung von regenerativ betriebenen Wärmepumpenquartieren geben. Dabei gliedert sich der Bericht in die drei folgenden Themenbereiche: Lernen aus der Praxis: Im Rahmen des Projekts wurden zwei Wärmepumpenquartiere untersucht, die sich im Wesentlichen in der Art der Wärmequelle und in ihrem Baujahr unterscheiden. Die bis zu 20-jährigen Betriebserfahrungen und Messdaten aus den Wärmepumpenquartieren liefern umfangreiche Erkenntnisse. Diese lassen eine Bewertung zu, ob innovative Konzepte auch langfristig effizient betrieben werden können und wo noch Handlungsbedarf besteht. Wie können Wärmepumpenquartiere mit erneuerbaren Energien versorgt und Primärenergie (PE) eingespart werden? Bei der Planung von Wärmepumpenquartieren ergeben sich viele Fragestellungen: Welche Wärmequelle ist die beste für die Wärmeversorgung im Quartier? Wie kann der Strombedarf der Wärmepumpen aus erneuerbaren Energieanlagen wie Windenergie und Photovoltaik gedeckt werden? Was sind die relevanten Parameter für eine optimale Auslegung der Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen? Welchen Beitrag können Betriebsstrategien und thermische oder elektrische Speicher für einen erneuerbaren Betrieb leisten? Auf Basis von Simulationsstudien werden diese Fragestellungen hinsichtlich der Primärenergieeinsparung untersucht und anhand ihrer Wirksamkeit bewertet. Welche Anforderungen stellen erneuerbar betriebene Wärmepumpenquartiere an die elektrischen Verteilnetze? Wie wirkt sich der Wärmepumpenbetrieb auf die Netzauslastung aus? Welchen Einfluss haben Photovoltaikanlagen auf den Netzbetrieb? Welche weiteren Belastungsfaktoren lassen sich identifizieren? An Hand von verschiedenen Belastungsszenarien wird aufgezeigt, welche Verbraucher und Erzeuger wichtig für die Auslegung der Netze sind und welchen Einfluss die Wahl der Wärmequelle und der Betriebsstrategien der Wärmepumpen auf die Auslastung des Netzes haben.

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Ohrdes, Tobias / Schneider, Elisabeth / Knoop, Michael / et al: Wind-Solar-Wärmepumpenquartiere. Praxiserfahrungen und Planungshilfen für den erneuerbaren Betrieb von Wärmepumpenquartieren mit minimiertem Primärenergiebedarf. Emmerthal 2021. Institut für Solarenergieforschung GmbH.

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