Wärmepumpen werden im Energiesystem der Zukunft die dominierende Heizungstechnologie sein. Wissenschaftliche Studien belegen, dass ihnen eine Schlüsselrolle zukommt, um die Treibhausgasemissionen im Gebäudesektor zu senken. Bereits heute sind Wärmepumpen in zahlreichen Gebäudetypen im Einsatz.
Viele Jahre wurden Wärmepumpen in erster Linie als eine Lösung für die Beheizung von Einfamilienhaus-Neubauten betrachtet. Mittlerweile ist jedoch klar, dass die technischen Anwendungsmöglichkeiten wesentlich vielfältiger sind: Neubau, Altbau, Modernisierung, Ein- und Mehrfamilienhäuser, Nicht-Wohngebäude und ganze Quartiere können so effizient und zuverlässig mit Wärme und Kälte versorgt werden. Wärmepumpen sind am Markt mit Kapazitäten bis in den zweistelligen Megawatt-Bereich verfügbar. In Industrieprozessen kommen schon Hochtemperaturwärmepumpen mit bis zu 160°C zum Einsatz. Und: Die Defossilisierung und Elektrifizierung der Wärmeversorgung ermöglicht es nicht nur, erneuerbare Energien effizient zu nutzen. Mit Wärmepumpen können auch der Stromverbrauch flexibilisiert und so die Stromnetze stabilisiert werden.
Die Bedeutung der Wärmepumpe für die Energiewende geht mit Herausforderungen für die Gerätehersteller einher: Wärmepumpen sollen in vielen Bereichen und Anwendungsfeldern zur Standardlösung werden. Dafür müssen Methoden, Komponenten und Produkte entwickelt, integriert und etabliert werden. Das schnelle Marktwachstum verlangt zudem effiziente, kostengünstige Produktionsmethoden, um konkurrenzfähig zu bleiben. Um die Installation von Wärmepumpen in verschiedenen Anwendungsszenarien zu vereinfachen und die Effizienz im Betrieb zu steigern, sind weitere Optimierungen nötig.
Das Fraunhofer ISE arbeitet an mehreren technologischen Fragestellungen, um Materialien, Komponenten und Geräte zu optimieren. So wollen wir die ökologische Bilanz von Wärmepumpen durch die Reduktion von Füllmengen und den Einsatz von natürlichen oder synthetischen Low-GWP Kältemitteln weiter verbessern. Wir beschäftigen uns auch mit der Optimierung von Steuerung und Sensorik sowie mit Sicherheitskonzepten. Und schließlich soll die Wärmepumpe der Zukunft sich mithilfe von Methoden der künstlichen Intelligenz optimieren und automatisch an Gebäude und Nutzerverhalten anpassen können.
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE