Projekt "eLOS"
eLOS - Energetisch Lokal Optimiertes System für einen
emissionsarmen Gebäudebestand in Deutschland mittels
Digitalen Zwillingen
| Projektleitung und -koordination: |
Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert |
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Auftraggeber: |
BMWE (FKZ: 03EN1096A) |
| Projektpartner: |
EBC E.ON ERC RWTH Aachen |
| Laufzeit: | 07/2024 - 06/2027 |
| Link: | |
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Regionale Anpassung von Wärmepumpensystemen
Die Wärmepumpentechnologie ist eine Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung des Gebäudesektors. Ihre Effizienz wird dabei nicht nur durch die eingesetzte Technologie, sondern maßgeblich durch lokale klimatische und gebäudeseitige Bedingungen bestimmt.
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt eLOS untersucht daher die regionale Adaptierbarkeit von Wärmepumpensystemen. Ziel ist die Entwicklung eines Methodenbaukastens auf Basis eines Digitalen Zwillings, der entlang des gesamten Produktlebenszyklus – von der Produktion bis zum Betrieb im Feld – eingesetzt werden kann. Neben der Qualitätssicherung und Fehlererkennung soll dieser eine unabhängige Effizienzbewertung ermöglichen und damit Transparenz und Akzeptanz der Wärmepumpentechnologie erhöhen.
Ein zentraler Leitgedanke des Projekts ist die Regionalisierung von Wärmepumpensystemen: Die Technologie soll gezielt auf die jeweiligen lokalen Bedingungen abgestimmt und ihre Effizienz realistisch bewertet werden können.
🎥 eLOS kurz erklärt
Wie effizient arbeitet eine Wärmepumpe an meinem Standort? Im Rahmen von eLOS werden hochaufgelöste Klimadaten mit Gebäudemodellen und dynamischen Wärmepumpensimulationen verknüpft. © GEWV
Deutschlandweite Effizienzkarte für Wärmepumpen
Ein zentrales Projektergebnis ist die Entwicklung einer deutschlandweiten Karte des saisonalen Leistungskoeffizienten (SCOP) für Luft-Wasser-Wärmepumpen.
Grundlage bilden die hochaufgelösten Testreferenzjahre des Deutschen Wetterdienstes (DWD) im 1 × 1-km-Raster. Die mehreren hunderttausend individuellen meteorologischen Zeitreihen werden mithilfe eines Clustering-Verfahrens zu repräsentativen Klimaregionen zusammengefasst. Dadurch kann die räumliche Vielfalt der klimatischen Bedingungen effizient abgebildet werden.
Für repräsentative Standorte wurden anschließend dynamische Jahressimulationen mit TRNSYS-TUD durchgeführt. Untersucht wurden Ein- und Mehrfamilienhäuser mit unterschiedlichen Wärmeschutzstandards sowie verschiedene Systemtemperaturniveaus.
Die Ergebnisse zeigen eine deutliche regionale Differenzierung der Wärmepumpeneffizienz. Die standortabhängige Spreizung beträgt beim Einfamilienhaus bis zu ΔSCOP ≈ 0,9 und beim Mehrfamilienhaus etwa ΔSCOP ≈ 1,0. Für den Großteil Deutschlands liegt sie bei ΔSCOP ≤ 0,5. Als besonders wichtiger Einflussfaktor erweist sich das Temperaturniveau der Wärmeübergabe: Niedrige Vorlauftemperaturen, beispielsweise bei Flächenheizungen, ermöglichen höhere Effizienzwerte.
Die SCOP-Werte werden relativ zum Mittelwert der betrachteten Standorte und Gebäudetypen angegeben. Die berechneten Effizienzkennwerte können in einer interaktiven Deutschlandkarte standortbezogen erkundet werden:
→ Interaktive eLOS-Karte öffnen
Die Karte zeigt, wie stark sich regionale klimatische Bedingungen auf die Effizienz von Luft-Wasser-Wärmepumpen auswirken und ermöglicht eine direkte Betrachtung der berechneten SCOP-Werte.
