Multi-Market Optimierung von Großwärmepumpen: Markt-, Umfeld- und technische Anforderungsanalyse im Rahmen des Projekts SysMMO

Großwärmepumpen werden im Zuge der Wärmewende zu einer zentralen Technologie für die Dekarbonisierung von Nah- und Fernwärmenetzen. Ihr wirtschaftlicher und systemdienlicher Betrieb hängt jedoch zunehmend davon ab, elektrische Flexibilität gezielt über mehrere Strommärkte hinweg zu nutzen. Die Veröffentlichung analysiert hierfür die marktlichen, technischen und systemischen Anforderungen an eine Multi-Market-Optimierung von Großwärmepumpen. Im Fokus stehen der Übergang vom überwiegend wärmegeführten Betrieb hin zu einer automatisierten, prognosebasierten Betriebsführung sowie die Einbindung von Day-Ahead-, Intraday- und Regelenergiemärkten. Dabei werden zentrale Einflussgrößen wie Wärmebedarfs-, Preis- und Wetterprognosen, technische Restriktionen der Wärmepumpen, COP-Abhängigkeiten, Rampenverhalten sowie die Rolle thermischer Speicher untersucht.

Das Projekt SysMMO adressiert diese Anforderungen durch die Entwicklung eines integrierten Optimierungs- und Betriebskonzepts, das Großwärmepumpen, Wärmespeicher, Marktmechanismen und Netzrestriktionen systematisch zusammenführt. Ziel ist es, vorhandene Flexibilitätspotenziale wirtschaftlich zu erschließen, Betriebskosten zu senken und zugleich einen Beitrag zur Netz- und Systemdienlichkeit zu leisten. Die Analyse zeigt, dass Großwärmepumpen grundsätzlich geeignete technische Voraussetzungen für eine Multi-Market-Optimierung besitzen, deren erfolgreiche Umsetzung jedoch eine hochautomatisierte Systemarchitektur, belastbare Prognosen und eine realitätsnahe Abbildung thermischer und marktlicher Randbedingungen erfordert. Damit liefert SysMMO einen wichtigen Beitrag zur skalierbaren Integration strombasierter Wärmeversorgung in ein zunehmend erneuerbares Energiesystem.

Kernaussagen und Thesen:

▪ Großwärmepumpen werden zentral für die Wärmewende: Fernwärmenetze und Wärmespeicher werden stark ausgebaut, und Großwärmepumpen werden einen wesentlichen Teil der künftigen Wärmeversorgung und Dekarbonisierung des Wärmesektors übernehmen.
▪ Der derzeitige Betrieb von Großwärmepumpen nutzt bestehende Flexibilitätspotenziale häufig nur teilweise aus: In der Praxis orientiert sich der Betrieb vielfach vorrangig am Wärmebedarf oder am Day-Ahead-Preis. Kurzfristige Strommärkte und systemdienliche Fahrweisen werden bislang nur begrenzt einbezogen.
▪ Die Vermarktung an mehreren Märkten stellt hohe Anforderungen an Planung und Betriebsführung: Unterschiedliche Märkte mit verschiedenen Handelszeitpunkten und Produkten erfordern eine automatisierte Optimierung sowie belastbare Prognosen.
▪ Großwärmepumpen verfügen grundsätzlich über technische Voraussetzungen für eine Multi-Market-Optimierung: Die tatsächlich nutzbare Flexibilität hängt wesentlich von der Auslegung der Anlage ab, insbesondere von der Wahl des Verdichters, der Regelstrategie und der Integration des Wärmespeichers.
▪ SysMMO demonstriert, wie eine integrierte Multi-Market-Optimierung von Großwärmepumpen technisch und ökonomisch umgesetzt werden kann: Das Projekt entwickelt und erprobt ein Gesamtkonzept, das Großwärmepumpen, Wärmespeicher und mehrere Strommärkte systematisch zusammenführt. Ziel ist es, betriebliche Kosten zu senken, netzdienliche Betriebsweisen zu ermöglichen und den Beitrag der Fernwärme zur Energiewende zu stärken.

Eine gemeinsame Veröffentlichung mit der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) und der VK Energie.