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"Power to Heat" Wärmepumpen können zu mehr Netzstabilität beitragen

Lange wurde die Wärmepumpe in der Heizungstechnik mit Misstrauen beäugt – wegen des Stromverbrauchs. Aber ausgerechnet dieser Aspekt macht die Wärmepumpe für das Gelingen der Energiewende interessant. Der Zauberspruch heißt "Power to Heat".

Eine intelligente Regelung vorausgesetzt, kann die Wärmepumpe Spitzenlasten im Stromnetz vermeiden und damit zur Netzstabilität beitragen. Wenn durch erneuerbare Energien im Netz viel Strom bereitsteht, kann die Wärmepumpe einen Pufferspeicher weit über die erforder­lichen Temperaturen hinaus aufladen. Erst später fließt die Wärme in das Heizsystem. Das ist kein Problem, da Fußbodenheizungen relativ träge reagieren. Die Wärmepumpe muss nicht ausgerechnet dann laufen, wenn zum Beispiel Sonne und Wind wenig Energie liefern.

Ein Haus voller Messtechnik

Norbert Fisch hat in seinem Energie-Plus-Haus in Leonberg bei Stuttgart ganz bewusst eine Wärmepumpe als Heizquelle eingesetzt. Der Professor am Institut für Gebäude- und Solartechnik der TU Braunschweig will ausloten, wie mit klugem Energiemanagement die Haustechnik optimiert werden kann. Dafür hat er das Wohnhaus seiner Tochter mit reichlich Messtechnik ausgestattet. Neun Stromzähler überwachen die Verbräuche. Alle Daten werden analysiert und bilden die Grundlage für weitere Optimierungen.

Prof. Norbert Fisch
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Zum Einsatz kommt eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit drei Sonden in knapp 100 Metern Tiefe. Sie versorgt zwei in Serie geschaltete Pufferspeicher mit 825 und 700 l Fassungsvermögen. Nach Auswertung der ersten Daten hat Norbert Fisch die Laufzeit der Wärmepumpe verlängert, um die Temperatur im Pufferspeicher auf 60 °C zu erhöhen. So reicht das Warmwasser länger für den Heizbetrieb, selbst wenn kein Solarstrom vom Dach strömt.

Zusätzlich wurde die Heizkurve der Fußbodenheizung angehoben und die Oberflächentemperatur um zwei Kelvin erhöht. Auf diese Weise laden sich die Wände und Decken mit Wärme auf. Die massiven Bauteile des Gebäudes werden quasi ebenfalls zu einer Art Pufferspeicher für Wärme, die abends und nachts den Temperaturabfall abfedern und den Einsatz der Wärmepumpe hinauszögern können, wenn diese auf Netzstrom zurückgreifen muss.

Hoher Eigenstromanteil

Durch die Optimierung der Wärmepumpe aufgrund der Messdaten konnte der Jahresheizwärmebedarf pro Quadratmeter im Jahr von 43 kWh (im Schnitt der ersten drei Betriebsjahre) auf 35 kWh gesenkt werden. Mit der Stromausbeute ist der Hausherr ebenfalls zufrieden. Im Sommer kann mehr als die Hälfte des Stromverbrauchs im Gebäude aus selbstgeerntetem Sonnenstrom gedeckt werden. Während der Heizperiode lag der Anteil zwischen zehn und 15 Prozent.

Zufriedengeben will sich Professor Fisch damit aber nicht. An seinem Institut tüftelt er an effektiveren thermischen Speichern. Experimentiert wird mit Feststoffen wie Magnetit, die nach dem Vorbild der Nachtspeicherheizung auf bis zu 800 °C erwärmt werden.

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