Das Projekt SolWP-Hybrid kombiniert solare Wärmepumpensysteme und thermische und elektrische Energiespeicherung, um Wohngebäude auf effiziente und nachhaltige Weise mit Energie zu versorgen.
- 19 November 2019
Das Projekt SolWP-Hybrid dient der systematischen Analyse solarer Wärmepumpensysteme als Hybridsysteme zur Wärme- und Stromversorgung zukünftiger Wohngebäude mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien. Wir kombinieren photovoltaisch-thermische (PVT) Kollektoren und Wärmepumpen mit thermischer und elektrischer Speicherfähigkeit. Unser Team verfügt über Fachkenntnisse in unterschiedlichen Bereichen – praktische Umsetzung, Modellierung und Steuerung – und arbeitet gemeinsam mit Marktpartnern daran, die Umsetzbarkeit unserer Forschungsergebnisse sicherzustellen.
Die Kombination von Solarenergie mit Wärmepumpensystemen ist eine vielversprechende Möglichkeit, mehr Energieeffizienz und -flexibilität in Gebäuden zu erreichen. In Verbindung mit Energiespeichertechnologien kann dieses Konzept die Nachteile alleiniger Energiequellen, wie beispielsweise fluktuierende Verfügbarkeit oder vorübergehender Effizienzabfall, ausgleichen.
Das SolWP-Hybrid-Team analysiert solare Wärmepumpensysteme als Hybridsystem mit photovoltaisch-thermischen (PVT) Kollektoren und Wärmepumpen (Luft-, Erd- oder Eisspeicher-Wärmepumpensysteme). Diese innovativen Technologien ermöglichen es, die thermischen und elektrischen Systeme eines Gebäudes für Erzeugung und Verbrauch von Energie miteinander zu verknüpfen.
Ausgleich von Energieerzeugung und -verbrauch
Speicherfähigkeit ist wichtig, um Energieangebot und -nachfrage ausgleichen zu können. Schwerpunkt des Projekts sind Speichersysteme für thermische oder elektrische Energie in oder unweit von Gebäuden. Relativ kleine Speichereinrichtungen, sogenannte dezentrale Speicher, nahe der Stelle der Energieproduktion in Gebäuden können helfen, Schwankungen der Energieerzeugung und des -verbrauchs effizienter und mit geringeren Übertragungskosten auszugleichen.
Das Forschungsteam führt eine detaillierte Modellierung und Analyse verschiedener Systemkonzepte durch und wird Effizienz, den Eigenverbrauch an photovoltaischer Energie und den Autarkiegrad ermitteln. Ferner werden Wirtschaftlichkeit und Umweltfolgen unterschiedlicher Systeme und Randbedingungen, wie Standort und Gebäudetyp, analysiert. Das Team untersucht die hydraulische Integration von PVT-Kollektoren und vergleicht verschiedene PVT-Konzepte und getrennte Kombinationen aus Solarthermie und Photovoltaik.
Modellierung, Simulation und Laboruntersuchungen
Die Forscher des SolWP-Hybrid-Projekts entwickeln Strategien für ein optimiertes Energiemanagement, testen Simulationsmodelle und analysieren das Gesamtsystem im Labor. Die Erstellung von Systemmodellen ist nahezu fertiggestellt und erste Ergebnisse wurden bereits veröffentlicht. Aus diesen vorläufigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Modelle valide sind und sich für weitere Systemsimulationen eignen. Die Konstruktion der Testumgebung für das Gesamtsystem wird die Demonstration und Analyse des Systems in echten Anwendungsbeispielen ermöglichen.
Die Bekämpfung des Klimawandels wird zunehmend zur Priorität. Der Übergang zu einer äußerst energieeffizienten und kohlenstoffarmen Wirtschaft wird von neuen Technologien unter anderem für erneuerbare Energie abhängen. Die EU fordert, dass ab 2021 alle Neubauten sogenannte Niedrigstenergiegebäude sind, deren Energieverbrauch aus erneuerbaren Quellen gedeckt wird. Der Europäischen Kommission zufolge entstehen etwa 40 % des Energieverbrauchs und 36 % der CO2-Emissionen durch Gebäude.
Gesamtinvestition und EU-Mittel
Die Gesamtinvestition für das Projekt „SolWP-Hybrid“ beläuft sich auf 931 049 EUR, an der sich der Europäische Fonds für regionale Entwicklung der EU mit 465 525 EUR im Rahmen des operationellen Programms „Saarland“ für den Programmplanungszeitraum 2014-2020 beteiligt. Die Investition fällt unter die Priorität „Stärkung von Forschung, technologischer Entwicklung und Innovation“.