Solare Wärmepumpe spart bis zu 30 % Energie

Die Projektverantwortlichen vom Institut für Solartechnik SPF, Igor Mojic und Michael Haller (Foto: HSR Hochschule für Technik Rapperswil)
Die Projektverantwortlichen vom Institut für Solartechnik SPF, Igor Mojic und Michael Haller (Foto: HSR Hochschule für Technik Rapperswil)
30.11.2015

Das Schweizer SPF Institut für Solartechnik in Rapperswil hat in einem Forschungsprojekt ein neues Solar-Wärmepumpen-Heizsystem entwickelt, das bis zu 30 % Energie einsparen soll. Zugleich sei sichergestellt, dass es bei der Installation nahezu zu keinen Fehlern kommen kann.

Die Idee Solarthermie und Wärmepumpe miteinander zu verbinden ist nicht neu, findet sich am Markt aber bisher bestenfalls in Nischenanwendungen. Vor allem die hohen Investitionskosten und mögliche Fehler bei der Installation machen der eigentlich sinnvollen Kombination den Marktdurchbruch schwer.

Vergangene Woche stellte das SPF einen Prototyp in einem Workshop vor. Das System besteht aus einer Kombination aus Wärmepumpe, Wärmespeicher und Solarabsorber. Neben dem Einsatz von effizienten Technologien wie  Verdichtern der neusten Generation, einer hocheffizienten Absorberbeschichtung der  Solarkollektoren und Vakuumisolierung des Speichers lag der Fokus vor allem auf dem Gesamtsystem.

Systemischer Ansatz für mehr Effizienz

Design des Heizungssystems vor dem Aufbau im Labor.  (Foto: HSR Hochschule für Technik Rapperswil)

So wurde jeder Entwicklungsschritt nicht nur darauf überprüft, welche Vorteile die entsprechende Komponente bringt, sondern auch, welche Auswirkung sie auf die Effizienz des gesamten Systems hat. Entwicklungsideen mit zu geringem Nutzen im Vergleich zu den Kosten wurden zum Beispiel frühzeitig aussortiert.

Das neue System punktet vor allem durch eine kompakte und platzsparende Anordnung aller Komponenten und einem hohen Vorfertigungsgrad. So werden heute meist ein oder zwei Wärmespeicher im Keller platziert, eine Wärmepumpe daneben gesetzt und eine Solarstation und eine Heizkreisverteilung an die Wand geschraubt. Diese muss der Installateur allesamt miteinander verbinden, sowie Temperaturfühler setzen und diese an das Regelgerät anzuschließen. Dabei kann es leicht zu Fehlern kommen.

Der Installateur muss dann später nochmals Fehler beheben – oder schlimmer noch, die Anlagen kann lange Zeit sehr ineffizient laufen und zu hohe Energiekosten verursachen. Durch eine kompakte und aufeinander abgestimmte Anordnung aller Komponenten in Kombination mit einem hohen Vorfertigungsgrad soll das neue System solche Probleme praktisch ausschließen. Auch eine nachträgliche Isolation einzelner Rohre oder Armaturen vor Ort erübrigt sich. Der Installationsaufwand im Feld wird dadurch deutlich reduziert, was die Kosten im Rahmen hält.

Kombination Solarthermie und Wärmepumpen spart viel Energie

In den vergangenen Wochen wurde das neue Solar-Wärmepumpen-Heizsystem in einem selbstentwickelten Teststand des SPF in Betrieb genommen und getestet. Dabei wurden Betriebsverhalten und Energieeffizienz des Prototyps unter realistischen Bedingungen ermittelt.Die vorliegenden Messungen bestätigen, dass mit dem Solar-Wärmepumpen-System Energieeinsparungen von 26 bis 30 % erreicht werden können. In einem Folgeprojekt soll das Heizsystem nun zur Serienreife gebracht werden. Derzeit werden Investoren und Industriepartner gesucht, welche dieses hocheffiziente Heizsystem gemeinsam mit der Hochschule für Technik Rapperswil weiter in Richtung Serienreife entwickeln.

Mit dem SPF als koordinierende Stelle waren an dem Projekt fünf Forschungspartner und vier Industriepartner aus sechs Ländern beteiligt. Insgesamt wurden vier Prototypen von Heizsystemen entwickelt, die Raumwärme und Warmwasser für Einfamilienhäuser auf der Basis von Solarenergie und Wärmepumpe zur Verfügung stellen.

Jan Gesthuizen