Kempener Siedlung wird durch Wärmepumpe mit Wärme versorgt

Die Arbeitsgruppe von Prof. Mario Adam am Zentrum für Innovative Energiesysteme (ZIES) an der Hochschule Düsseldorf (HSD hat mit den Stadtwerken Kempen das Forschungsprojekt „BestHeatNet“ begonnen. Ein Modellprojekt zu intelligenter und effizienter Nahwärmeversorgung im Neubauquartier „Auf dem Zanger“ in Kempen am Niederrhein.

Das Projekt wird mit rund 1,2 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BmWi) im Rahmen des Energieforschungsprogramms gefördert. Die Wärmeversorgung der Zukunft wird sich ebenso wie die Stromversorgung durch einen steigenden Anteil erneuerbarer Energien auszeichnen.

Aufgrund der Fluktuation erneuerbarer Energien wegen wechselnder Wetterverhältnisse ist eine hohe Flexibilität gefragt. Genau diese Flexibilität werden die Wissenschaftler um Prof. Adam und die Stadtwerke Kempen im Forschungsprojekt BestHeatNet erproben. Die Wärmeversorgung für das geplante Quartier „Auf dem Zanger“ in Kempen mit rund 100 Wohneinheiten wird hierfür für 5 Jahre zum Reallabor. Solarthermie, PowerToHeat mit Wärmepumpe und Elektroheizstab, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (KWK), ein Spitzenlastkessel und eine Photovoltaik-Anlage mit Batterie produzieren zukünftig benötigte Wärme und Strom aus unterschiedlichen Energiequellen.

Der Erneuerbaren Energien Anteil aus lokaler Produktion soll rund 30% betragen und ließe sich durch Bezug von Biogas und Ökostrom weiter steigern. Das Projekt begann im Dezember 2018. Das Forschungsziel besteht in der Entwicklung eines intelligenten Optimierungs- und Regelungsverfahrens. Dieses schaltet, unter sich ständig ändernden Randbedingungen, zu jeder Zeit den passenden Wärmeerzeuger ein. Ändert sich das Wetter, der Strompreis oder der Wärmebedarf, muss das System geeignet reagieren.

Dafür sind die Geräte untereinander vernetzt: Bei hohem Strompreis läuft z.B. die KWK-Anlage und dessen Strom wird entweder ins Netz eingespeist oder zum Antrieb der Wärmepumpe verwendet. Bei niedrigen Strompreisen bezieht die Wärmepumpe Strom aus dem Netz und die KWK-Anlage steht still. Dies wirkt zudem stabilisierend auf das Stromnetz. „Der Clou ist die Nutzung neuronaler Netze, also künstlicher Intelligenz, in einem solchen System“, erklärt Prof. Adam. „Die Regelung ist selbstlernend und erkennt z.B. Zeiten hohen und niedrigen Wärmeverbrauchs und sich änderndes Nutzerverhalten. Es greift unter anderem auf Wetterprognosen zu und kann dadurch die solare Wärmeproduktion stundengenau voraussagen.“ So kann jederzeit die kosten- oder energieeffizienteste Betriebsstrategie gefahren werden.