McSheep - Neue Materialien und Regelungsansätze für die nächste Generation von kompakten, kombinierten Solar- und Wärmepumpenanlagen mit verbesserter energetischer und exergetischer Performance

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung neuer, innovativer Produkte und erweiterter Testmethoden für die nächste Generation von kompakten Kombinationen erneuerbarer Energiesysteme auf Basis von Solarthermie und Wärmepumpen für Heizung und Warmwasseraufbereitung, unter der Verwendung von Innovationen in der IKT, neuen Materialien und Technologien. Ziel ist es, Systeme mit 25% Energieeinsparung im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik zu erreichen, bei gleichzeitig wettbewerbsfähigen Preisen auf dem Markt. Das Ziel ist, eine Jahresarbeitszahl des Systems (Solar- und Wärmepumpe) von z.B. 6 im Vergleich zu 4,5 für den aktuellen Stand der Technik zu erreichen. Dies soll durch den Einsatz neuer Materialien, Komponenten und IKT in einem integrativen Ansatz für neue Systemkonzepte, bei denen der Fokus auf Kosten und Performance des Gesamtsystems ausgerichtet ist, ermöglicht werden. Ein systematischer Ansatz wird verwendet, um verschiedene Innovationen, wie z.B. Low-Cost-Materialien und selektive Beschichtungen für Solarkollektoren, die Sonneneinstrahlung und Umgebungswärme nutzen, und PV/T-Kollektoren, die sowohl Wärme als auch Strom produzieren, zu evaluieren. Der exergetisch optimierte Einsatz der Wärmepumpe beinhaltet die Nutzung des Heißgases für die Warmwasserbereitung als Nebenprodukt des effizienteren Heizungsbetriebs und eine drehzahlgeregelten Kompressor, der die Leistung dem aktuellen Heizungsbedarf und/oder dem Kollektor-Wärmeeintrag anpassen kann. Neue Speicherkonzepte beinhalten Phasenwechselmaterialien (PCM) auf der kalten Seite der Wärmepumpe, kostengünstige Materialien für die Speicher-Konstruktion, verbesserte Temperaturschichtung und die Lade-/Entlade-Regelung. Auf der Regelungs- und IKT-Seite werden auf Wetter- und Nutzungs-Prognosen basierende prädiktive Regelungen für eine intelligente Speicherladung über verschiedene Wärmequellen dazu beitragen, die Effizienz des Systems deutlich zu erhöhen. Online-Überwachung und Fehlererkennung integriert in kleinen Reglereinheiten sollen die Zuverlässigkeit der Systeme sowohl in der Installationsphase als auch über die gesamte Betriebslebensdauer der Anlagen erhöhen.