Die Dekarbonisierung des Wärmesektors ist eine der größten Herausforderungen der Energiewende in Deutschland. Um den Ausstoß von CO₂ nachhaltig zu reduzieren, müssen wir auf klimafreundliche Technologien setzen. Neben Nahwärmenetzen und biomasse-betriebenen Heizsystemen spielt die Wärmepumpe eine zentrale Rolle als Schlüsseltechnologie für CO₂-freie Wärme in unseren Gebäuden.

Wärmepumpen nutzen größtenteils die Wärme der Umgebungsluft und „veredeln“ diese in nutzbare Wärme für das Eigenheim. Konkret bedeutet das, dass etwa 75% der Energie für den Heizprozess direkt aus der Umwelt gewonnen wird, während nur rund 25% in Form von Strom zugeführt werden müssen. Wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Ein entscheidender Aspekt ist dabei die notwendige Vorlauftemperatur: Je niedriger diese ist, desto effizienter kann das System betrieben werden.

Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe eigentlich genau? „Vereinfacht gesagt, entzieht ein Kältemittel der Umgebungsluft Wärme. Dieses Kältemittel wird dann verdichtet, wodurch sich seine Temperatur stark erhöht. Die so gewonnene Wärme wird anschließend an das Heizsystem des Hauses abgegeben. Nach der Wärmeabgabe wird das Kältemittel wieder entspannt, abgekühlt und der Kreislauf beginnt von vorn. Diese Technik funktioniert ähnlich wie bei einem Kühlschrank, nur dass der Prozess in der Wärmepumpe umgekehrt abläuft“, erklärt Laboringenieur Dipl.-Ing. (FH) Oliver Abel.

Am Campus Feuchtwangen wurde nun eine Monoblock-Wärmepumpe der Marke Hoval in Betrieb genommen, die als vorinstallierte Variante von der Firma Smartcube geliefert wurde. Der große Vorteil einer Monoblock-Wärmepumpe liegt in ihrer kompakten Bauweise, da alle wichtigen Komponenten in einem Gerät integriert sind. Dank des vorinstallierten Smartcube-Systems gestaltet sich die Installation besonders einfach und schnell.

„Diese Wärmepumpe wird am Campus Feuchtwangen vielseitig genutzt. Studierende haben hier die Möglichkeit, den Aufbau, die Funktionsweise und den Betrieb von Wärmepumpensystemen praxisnah kennenzulernen. Gleichzeitig dient die Anlage als Grundlage für Forschungsprojekte. Das Ziel ist es, Algorithmen zu entwickeln, die den Betrieb der Wärmepumpe optimal in das Energiesystem integrieren. Wir erforschen dabei, wie die Wärmepumpe effizient mit Strom aus Photovoltaikanlagen betrieben werden kann, wie sie von dynamischen Stromtarifen profitiert und wie sie netzverträglich arbeitet“, erläutert Thomas Haupt, M. Sc., wissenschaftlicher Mitarbeiter am Campus Feuchtwangen.

Eine ausführliche Vorstellung dieses Systems ist für einen der bevorstehenden Energy-Talks 2025 am Campus Feuchtwangen geplant. Die nächste Veranstaltung dieser Reihe findet am Mittwoch, den 16. April 2025, um 19 Uhr statt. Alle interessierten Bürgerinnen und Bürger sind herzlich eingeladen.