Integration von Wärmepumpen in solare Nahwärmeanlagen mit saisonaler Wärmespeicherung

Solare Nahwärmeanlagen mit saisonaler Wärmespeicherung sind Technologien, um im Niedertemperaturbereich eine Wärmeversorgung mit hohem Anteil regenerativer Energie bereitzustellen. Wie Erfahrungen aus dem Betrieb solcher Anlagen zeigen, besteht bei den einzelnen Anlagenkomponenten sowie bei der Anlagenkonfiguration Verbesserungspotenzial Die Integration von Wärmepumpen kann eine effizienzsteigernde Maßnahme sein. In der Arbeit wurde die Wärmepumpenintegration bei realisierten Anlagen untersucht und es wurde festgestellt, dass diese aus energetischer Sicht nicht immer sinnvoll ist. Um solare Nahwärmeanlagen mit saisonaler Wärmespeicherung und Wärmepumpen detaillierter abbilden zu können, wurde ein bestehendes Wärmepumpenmodell weiterentwickelt. Durch die Validierung des verbesserten Wärmepumpenmodells konnte eine Genauigkeitsverbesserung gegenüber dem bislang verwendeten Modell nachgewiesen werden. Mit Hilfe einer Voruntersuchung konnte ein neues Anlagenkonzept für solare Nahwärmeanlagen erstellt werden. Dieses wurde durch Simulationen abgebildet und energetisch weiter optimiert. Es konnte nachgewiesen werden, dass bei Anlagenkonzepten mit sehr hohen Anteilen regenerativer Energie die höchsten Einsparungen an Primärenergie nur mit der Integration von Wärmepumpen erzielt werden können. Die energetisch positiven Effekte der Wärmepumpe wie z. B. gesteigerte Speicher- oder Kollektornutzungsgrade können bei solchen Anlagenkonzepten so ausgeprägt sein, dass die Gesamteffizienz der Anlage deutlich gesteigert wird. Dadurch konnte der energetische Nutzen der Wärmepumpenintegration in solare Nahwärmeanlagen nachgewiesen und bestätigt werden.

Quelle: Fraunhofer IRB 2015-1264 / 2015(06):9009778