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Wie Knoten in einem Netz

Vernetzte Wärmepumpen sind auf dem Vormarsch und haben das Potenzial, nachhaltiges Heizen
mit komfortablem Wohnen zu verbinden

Typische Ausbauvariante mit vernetzter Luft/Wasser-Wärmepumpe (hier „x change“ von Kermi), PV-Anlage sowie Schichtenpuffer­speicher („x buffer“ von Kermi). Bild: Kermi

Das Schema von Weishaupt zeigt die verschiedenen Komponenten einer vernetzten Wärmepumpe mit Schnittstellen zum Kunden und zum Fachhandwerker. Bild: Weishaupt

Das Modul „ISR MODBM“ von Brötje verbindet über die Modbus-RTU-Schnittstelle die Wärmepumpe und integriert sie in die Gebäude­automation. Bild: Brötje

Die Buderus-Wärmepumpe „Logatherm WLW196i“ ist mit dem Regelsystem „Logamatic EMS plus“ und der Bedieneinheit „Logamatic HMC300“ ausgestattet. Sie lässt sich über die IP-Schnittstelle via Internet und über die Buderus-App „MyDevice“ bedienen. Bild: Buderus

Fachbetriebe haben über eine Online-Dialog-Plattform (hier „profiDIALOG“ von Vaillant) Zugriff auf die Daten der Kunden. Bild: Vaillant

 

Die Energie- und Wärmewende beschäftigt immer mehr Hauseigentümer und Bauherren. Nachhaltiges Heizen und intelligentes ­Wohnen geht dabei zunehmend Hand in Hand. Allein aus diesem Grund rücken Wärmepumpen verstärkt in die Aufmerksamkeit. Insbesondere die Wärmepumpen, die mit anderen Elementen des Gebäudes vernetzt sind und über die Kontenpunkte Daten austauschen, verbinden höchste Ansprüche an grüne Energie und smarte Steuerung. Was müssen SHK-Betriebe zukünftig beachten?

Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts gibt es verschiedene Varianten, um sowohl die Dekarbonisierung voranzutreiben als auch die Wärmeversorgung im Rahmen der Wärmewende nachhaltig sicherzustellen. Wärmepumpen spielen dabei eine zentrale Rolle. Bereits heute gehören sie zu den beliebtesten Wärmeerzeugungssystemen im Neubau. In Kombination mit einer Photovoltaikanlage können sich Haushalte zu 70 bis 75 % selbständig mit Wärmeenergie versorgen.

Konnektivität und Zukunftsfähigkeit
Zwar spielen Wärmepumpen bei Modernisierungsprojekten noch keine so große Rolle wie im Neubaubereich, doch stellen sie auch hier einen wichtigen Baustein hin zu mehr Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung dar. Die Zukunftsfähigkeit von Wärmepumpen ist allerdings nicht ausschließlich durch ihre Energieeffizienz begründet. Zukunftsfähig sind sie auch durch den Grad an digitaler Vernetzung, den sie zum großen Teil schon heute aufweisen. Diese Konnektivität ist entscheidend, wenn es darum geht, zukünftig ganze Stadtviertel oder einzelne Häuser mit CO2-neutraler Wärme zu versorgen.
Wärmepumpen können sehr gut mit anderen Energietechniken kombiniert werden. Aufgrund der Nachhaltigkeit besonders beliebt sind Photovoltaik(PV)-Anlagen. Daneben gibt es Hybridlösungen mit Erdgas-, Öl- oder Pelletheizung, Blockheizkraftwerk (BHKW) oder auch Fernwärme. Ein Energiemanagementsystem ist gerade bei komplexen Systemen unerlässlich: Denn während beispielsweise die PV-Anlage tagsüber oft mehr Strom erzeugt als nötig ist und dieser in Abhängigkeit von einem angemessenen Preis in das Stromnetz eingespeist werden soll, wird nachts Strom benötigt. Ein Batteriespeicher ist eine Lösung für diese Diskrepanz im Tagesverlauf. Um dieses Netzwerk von Erzeugern, Speichern und Verbrauchern zu koordinieren, muss die Wärmepumpe entsprechend vernetzt sein. Nur so kann ein Energiemanagementsystem das jeweils Richtige tun.
Wärmepumpen benötigen die digitale Vernetzung zur Kommunikation und Steuerung auf drei Ebenen:

  1. gebäudeintern mit Steuerungseinheiten und anderen Energieerzeugern bzw. –speichern,
  2. mit Subsystemen wie Stadtquartieren, um lokale Fluktuationen bei Erneuerbaren Energien auszugleichen,
  3. mit dem Versorgungsnetz (in Zukunft mit dem Smart Grid) zur Vermeidung von Lastspitzen und der besseren Integration von Erneuerbaren Energien.

Lokale Einbindung in ein Smart Home
Eine naheliegende Funktion von vernetzten Wärmepumpen ist die Einbindung in ein Smart Home. So können Kunden ihre Heizung über Smartphone, Tablet oder via Sprachsteuerung regulieren – ob zuhause oder von unterwegs. Da sich im gesamten Smart-Home-Bereich bislang kein einheitlicher Standard zur Vernetzung durchgesetzt hat, setzen die Hersteller auf unterschiedlichste Vernetzungstechnologien bzw. -protokolle: Wolf beispielsweise auf den eBus, Brötje auf den Modbus-Standard und Kermi auf enOcean.
Jeder Standard und jede Vernetzungsform hat Vor- und Nachteile. Grundsätzlich lassen sich kabelgebundene Systeme und Protokolle (LAN, TCP/IP, eBus, Modbus) von kabellosen unterscheiden (WLAN, enOcean). Im Bereich Heizungstechnik ist vor allem das Bussystem „eBus“ verbreitet – ist aber bei weitem nicht das einzige. Dieses Schnittstellenprotokoll erlaubt eine Vernetzung von max. 253 Teilnehmern.

Gebäudeautomation im Smart Building
Aktuell können die verschiedenen Kommunikationsprotokolle und individuelle Anforderungsprofile Schwierigkeiten bei der Anbindung in die Gebäudeautomation hervorrufen. Besonders dann, wenn es sich um ganze Gebäudekomplexe handelt.
Anstatt eine Wärmepumpe dauerhaft an einen Standard zu binden, erfolgt bei manchen Lösungen die Vernetzung durch ein Zusatzmodul. Beispielsweise setzt der Hersteller Brötje bei seinem Modul „ISR MODBM“ mit dem Modbus-Standard auf eine offene und insbesondere in Industrie, Verkehr und Energie weit verbreitete Variante. Mit dem Modul lassen sich auch bestehende Wärmepumpen nachrüsten und im Rahmen der Gebäudeautomation nutzen. Mit der modularen Erweiterung ist auch eine Fernbedienung und Fernüberwachung des Heizsystems möglich. Es lassen sich Sollwerte und Betriebsarten vorgeben, Diagnosedaten und Meldungen auswerten und die Wärmeanforderung regeln.
Für die lokale Kommunikation und Datenübertragung, beispielsweise innerhalb eines Smart Homes, bieten kabellose Systeme in manchen Fällen Vorteile gegenüber den kabelgebundenen – ganz besonders in Altbauten. Wenn es jedoch um die Vernetzung von Wärmepumpen mit größeren Strukturen, etwa innerhalb eines Quartiers oder mit dem Versorgungsnetz geht, eignet sich die weniger störanfällige kabelgebundene Vernetzung besser. Dies gilt erst recht, wenn weite Strecken zu überwinden sind oder bei verwinkelten Räumen mit dickem Mauerwerk.

Vernetzung mit dem Smart Grid
Vernetzung ist aus einem weiteren Grund wichtig: Viele der aktuellen Wärmepumpen sind so eingerichtet, dass sie in Zukunft Teil eines intelligenten Stromnetzes, also des Smart Grids, werden und damit auch Netzdienstleistungen erbringen können. Wird beispielsweise zu viel Strom produziert, kann ein Wärmepumpensys­tem seinen Speicher beladen. Wärmepumpen wie der „CHA-Monoblock“ (Wolf) oder die „WWP LI“ (Weishaupt) sind für die zukünftige Anbindung an ein Smart Grid vorbereitet. Bei manchen Herstellern wie Vaillant sind bereits alle Wärmepumpen Smart-Grid-fähig. Auf absehbare Zeit wird dies zum Standard bei allen Herstellern werden, weil davon auch staatliche Fördermöglichkeiten für Kunden abhängen.

Vorteile vernetzter Wärmepumpen für den Kunden
Für den Kunden ergeben sich zahlreiche Vorteile aus dem Einsatz von vernetzten Wärmepumpen: verbesserte Effizienz, geringere Heizkosten und mehr Komfort stehen oben an. Auch die Verbrauchswerte lassen sich abrufen, um z. B. das Heizverhalten zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen – die Anbindung von Apps oder Online-Portalen machen den Verbrauch transparent. Darüber hinaus eröffnet sich durch die Vernetzung der Wärmepumpen ein weites Feld von neuen Möglichkeiten.
Um das ganze Potenzial solcher Systeme zu entfalten, müssen Sensoren und Aktoren verbaut sein. Dazu sind z. B. die aktuellen Messwerte zur Stromerzeugung, zum Bedarf, zur Auslastung sowie zum Angebot des Versorgungsnetzes notwendig. All diese Werte zu harmonisieren und optimal zu steuern ist eine komplexe Aufgabe, die eine Regelung vornimmt. Sie sendet sowohl Schaltsignale an die Wärmepumpe als auch Daten an den Server zur Auswertung und Visualisierung.

Anforderungen und Möglichkeiten für Handwerksbetriebe
Die Daten der Gesamtanlage bilden auch die Grundlage für neue Serviceangebote, die SHK-Betriebe ihren Kunden anbieten können. Der Zustand der Maschinen wird durch die Messdaten transparent und Wartungstermine werden besser planbar. Zudem können lernende Frühwarnsysteme anhand der Messdaten abschätzen, zu welchem Zeitpunkt es wohl zu einem Geräteausfall kommen wird. Die Vernetzung der Wärmepumpensys­teme mit dem Internet stellt dabei die technische Voraussetzung für diese neuen Services dar. (Vorher aber müssen die Kunden aufgrund der Datenschutzbestimmungen zustimmen, ob und welche Daten Betriebe erhalten, ausgewertet und zweckgebunden genutzt werden dürfen.)
Fachhandwerkern und Installateuren stehen für diese Services verschiedenste Angebote wie Apps und digitale Online-Plattformen von Herstellerseite zur Verfügung. Für diese Dienste sind in der Regel Gebühren fällig. Bei manchen Herstellern gibt es unterschiedliche Preismodelle. Buderus und Vaillant beispielsweise bieten über eine Software Zugriff auf die Daten der Heizsysteme. In der Regel gibt es eine kostenlose Variante mit beschränkten Funktionsumfang und eine kostenpflichtige Version. Letztere bietet umfassende Einblicke in die Monitoringdaten oder ermöglicht das Archivieren von Diagnosen und Störungsmeldungen sowie die Verwaltung einer großen Anzahl von Anlagen. Dabei müssen Betriebe abschätzen, ob sie die hier entstehenden Kosten an ihre Kunden weitergeben oder sie als Investition in die Kundenbindung ansehen.

Schlussbemerkung
Klar ist: Vernetzte Wärmepumpen befinden sich in einem sich bewegenden Markt voller Spannung. Absehbar ist, dass nachhaltige Wärme- und Energielösungen stark nachgefragt werden. Ohne intelligentes Energiemanagement sind diese Lösungen kaum denkbar. Vernetzte Wärmepumpen sind damit bestens für die Zukunft ausgerüstet.

Autor: Christian Schön, freier Journalist

 


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