Solarstromoptimiertes Energiemanagement von Wärmepumpen

In dieser Arbeit wurden Lösungen zum solarstromoptimierten Energiemanagement von Wärmepumpen identifiziert und analysiert. Als Kategorie der offenen Lösungen wird die SG-Ready-Schnittstelle betrachtet, welche mittels zwei „an/aus“-Kontakten vier verschiedene Betriebszustände der Wärmepumpe ansteuern kann.

SG-Ready-Schnittstelle zur Steigerung der Solarstromnutzung durch die Wärmepumpe

Folgende Ergebnisse zu Energiemanagementlösungen auf Basis der SG-Ready-Schnittstelle lassen sich festhalten:

• Die Beantragung des SG-Ready-Labels wird eher von Wärmepumpenherstellern und seltener von Herstellern „Schnittstellen-kompatibler Systemkomponenten“ getätigt. Systemkomponenten ohne das Label können zwar uneingeschränkt die Schnittstelle ansteuern, jedoch entsteht dadurch eine Vielzahl nicht-standardisierter Regelfunktionen.
• Die Ansteuerung funktioniert über den Wechselrichter oder den Energiemanager.
• Die Betriebszustände werden in der Wärmepumpe parametriert und umgesetzt.
• Für die Ansteuerung aller vier Betriebszustände werden zwei Kontakte und für die Ansteuerung von zwei Betriebszuständen ein Kontakt benötigt. Der zuletzt genannte Fall entspricht den Herstellerempfehlungen und kann die häufig zusätzlich in der Wärmepumpe hinterlegte PV-Funktion ansteuern.

Proprietäre Energiemanagementlösungen können die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe meist flexibler an die PV-Überschussleistung anpassen

Proprietäre Lösungen nutzen die Direktkommunikation über beispielsweise Modbus, EEBus, etc. zur Ansteuerung der Wärmepumpe. Folgende Ergebnisse zu Lösungen mittels Direktkommunikation lassen sich festhalten:

• Die Kommunikation erfolgt bidirektional.
• Nicht-standardisierte Kommunikationsprotokolle erfordern eine Kooperation zwischen den Herstellern der einzelnen Komponenten.
• Die Möglichkeiten des Informationsaustauschs werden in proprietären Lösungen in unterschiedlichem Maße genutzt. Zu nennen wären neben Einschaltempfehlungen, der Leistungsanpassung, dem Monitoring auch ein proaktives Energiemanagement.

Lösungen mittels SG-Ready-Schnittstelle und Direktkommunikation können den Einsatzzeitpunkt der Wärmepumpe vorziehen, eine Anhebung der Solltemperaturen bewirken und somit Solarstrom in Form von thermischer Energie speichern. Wesentlicher Unterschied ist die Möglichkeit der Leistungsanpassung modulierender Wärmepumpen an die PV-Überschussleistung, welche den Lösungen mittels Direktkommunikation vorbehalten ist. Ein weiterer Unterschied gegenüber der SG-Ready-Schnittstelle ist die mögliche Rückkommunikation seitens der Wärmepumpe für ein proaktives Energiemanagement und ein Monitoring. Grundsätzlich unterliegt jede Form des Energiemanagements technischen Restriktionen durch die Wärmepumpe, welche sich in die Kategorien der zeit- und zustandsabhängigen Restriktionen einteilen lassen.

Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass sich durch ein solarstromoptimiertes Energiemanagement der Wärmepumpe der Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad je nach Gebäudestandard und Systemkonfiguration unterschiedlich stark erhöhen lassen.