Das ISFH kooperiert eng mit Wirtschaftsunternehmen bei der Entwicklung eines Prüfverfahrens für Wärmepumpen, für optimale Transparenz beim Verbraucher.

Ein wesentlicher Baustein für eine drastische Verringerung des Ausstoßes von Kohlendioxid im Wärmesektor können Wärmepumpen sein, die auf der Basis von erneuerbarer Elektrizität und Umweltwärme weitgehend emissionsfrei Wärme bereitstellen. Aufgrund ihrer großen Potentiale, die aber noch nicht hinreichend erforscht sind, stellt der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für ein  Projekt des Institutes für Solarenergieforschung (ISFH) Fördermittel bereit. Terminiert ist das Projekt von September 2019 bis September 2020 mit einem Gesamtetat von 308.000 Euro und wird vom ISFH in Zusammenarbeit mit der Stiebel Eltron GmbH und Co. KG durchgeführt.

Die Wärmepumpe ist nur ein Instrument im Konzert der möglichen Bausteine eines Gesamtkonzepts zur Wärmeversorgung. Und genau darum geht es. Zu den möglichen Komponenten für die Wärmebereitung gehören unter anderem die Wärmequelle, die Wärmeverteilung und -Abgabe (Heizung), Lüftung, Photovoltaik, Batterien, Windenergie, Solarthermie und mehr. Das optimale Zusammenspiel aller Puzzleteile eines Systems im realen Betrieb - in Gebäuden und ganzen Energienetzen - muss, im Gegensatz zum unkoordinierten Einsatz all dieser Komponenten, noch erforscht werden. „Ohne Dirigent spielen die besten Instrumente nicht gut zusammen. Also muss die Wärmepumpe in einem realen Umfeld im Konzert mit anderen Elementen betrachtet werden, und das können in jedem Fall wieder andere sein“, erklärt Fabian Hüsing, der am ISFH mit diesem Projekt betraut ist.

Um genau dies zu testen, entwickelt das ISFH eine Prüfumgebung, mit der Wärmepumpen in verschiedenen realen Szenarien getestet werden, und das in Echtzeit. Das Verhalten variabler Komponenten wird dabei in gekoppelten Simulationen berechnet und mittels Emulatoren abgebildet. So können verschiedene Gebäudetypen, Heizsysteme und regenerativ erzeugte Energien unter frei wählbaren meteorologischen Randbedingungen experimentell abgebildet werden.

Das Prüfsystem stellt eine „Hardware in the Loop“ (HIL)-Umgebung her, in der das Zusammenwirken aller ausgewählten Teilkomponenten dynamisch reagierend und reproduzierbar nachgebildet wird. Dazu wird der Wärmepumpenprüfstand des ISFH mit weiteren Komponenten im Labor verbunden und mittels einer integralen Steuerung gekoppelt. Zusammengefasst heißt das, die Wirklichkeit wird im Labor nachgebildet und die Auswertungen sind übertragbar.

Zu den Zielen der Wärmepumpenforschung am ISFH sagt Abteilungsleiter Dr. Rolf Reineke-Koch: „Die Industrie soll in die Lage versetzt werden, Produktentwicklungen unter realistischen Bedingungen durchzuführen – das sichert Qualität und schafft langfristig Transparenz und Vergleichbarkeit für Anwender. Dafür entwickeln wir die nötigen Prüfverfahren.“

Pressemitteilung des ISFH vom 20.12.2019