Wärmepumpen im Energiesystem

Im Rahmen des Projekts Dynamis ist aktuell die Veröffentlichung "Modellierung von Wärmepumpenlastgängen" in "Energies" erschienen. Sie ist über diesen Link verfügbar.

Rund ein Viertel der energiebedingten Emissionen in Deutschland werden durch private Haushalte verursacht. Der größte Anteil dieser Emissionen ist mit 81 % auf die Wärmeversorgung zurückzuführen. Um diese zu reduzieren, stehen viele Maßnahmen zur Verfügung. Eine dieser Maßnahmen, welcher in vielen Studien eine wichtige Rolle zugeschrieben wird, ist der Ersatz fossil befeuerter Kessel mit elektrischen Wärmepumpen.

Figure 1

Um die Rückwirkungen hoher Durchdringungen von Wärmepumpen auf das Energiesystem untersuchen zu können, muss die Leistungszahl zeitlich hochaufgelöst modelliert werden. In dieser Studie wird eine Methodik vorgestellt, wie auf Basis von Wärmelastgängen und Temperaturzeitreihen zeitlich hochaufgelöste Leistungszahlen und die elektrische Last von Wärmepumpen berechnet werden kann. Die Leistungszahl wird hierzu über den reziproken Carnotfaktor bestimmt. Da Wärmepumpen aufgrund der Kostenstruktur vielfach bivalent ausgelegt werden, ist die beschriebene Methodik ebenfalls für die Kombination aus Heizstab und Wärmepumpe anwendbar (hier für die Luft/Wasserwärmepumpe). Die so ermittelten theoretischen stündlichen Leistungszahlen werden mit Jahresarbeitszahlen aus Feldtests kalibriert.

Die modellierten Leistungszahlen weisen deutliche Unterschiede auf. Aktuell werden in Deutschland größtenteils Luftwärmepumpen verbaut. Hält dieser Trend weiter an, wird die elektrische Maximallast der Wärmeversorgung stärker steigen als dies im Vergleich mit höheren Anteilen an Erdwärmepumpen der Fall wäre.

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