Systemdienliche Wärmewende durch Multi-Market Optimierung von Großwärmepumpen (SysMMO)
Das Projekt SysMMO verfolgt das Ziel, innovative Vermarktungsstrategien für Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen zu entwickeln und zu testen. Im Mittelpunkt steht eine Multi-Market-Optimierung (MMO), die den Betrieb dieser Anlagen system-, markt- und netzdienlich gestaltet. Der neuartige Ansatz integriert die Flexibilität der Wärmepumpen in verschiedene Strommärkte, darunter der Spot-Markt, der Regelenergiemarkt sowie die Langfristvermarktung und netzdienliche Signale. Diese umfassende Marktintegration ermöglicht eine Optimierung des Strombezugs zu günstigen Preisen und reduziert gleichzeitig den CO2-Fußabdruck.
Im Rahmen des Projekts wird eine digitale Plattform entwickelt, die mit Hilfe von KI-basierter Prognosemodelle und Automatisierung die optimale Betriebsweise von Großwärmepumpen ermittelt und in Pilotanlagen getestet wird. Das Ergebnis dieser Pilotierung dient als Blaupause für die zukünftige, großflächige Integration dieser Technologie in das Energiesystem, wobei auch die Auswirkungen auf Netzstabilität und Systemdienlichkeit untersucht werden.
Der innovative Charakter des Projekts zeigt sich in der integrierten, globalen Optimierung unter Berücksichtigung aller techno-ökonomischen Randbedingungen. Somit kann ein entscheidender Beitrag zur Effizienzsteigerung und Dekarbonisierung des Wärmesektors geleistet werden.
Zielsetzung
Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) übernimmt im Projekt SysMMO eine zentrale Rolle in der Koordination sowie in der wissenschaftlichen Begleitung der technischen und systemischen Entwicklung. Die Aufgaben der HSWT liegen dabei in der methodischen Entwicklung, Spezifikation und praxisorientierten Bewertung des MMO-Ansatzes. Darauf aufbauend entwickelt und bewertet die HSWT praxisnahe Use Cases und Gestaltungsempfehlungen für eine marktkonforme, netzverträgliche und CO₂-optimierte Fahrweise von GWPs.
Im Rahmen der Potenzialanalyse untersucht die HSWT, welche Flexibilitäts- und CO₂-Minderungs-Potenziale durch eine optimierte Fahrweise unter Einbezug thermischer Speicher erschlossen werden können. Ergänzend liefert sie eine vergleichende Bewertung von Betriebsstrategien mit Fokus auf Wirtschaftlichkeit und Systemdienlichkeit. Durch die Analyse konkreter Backtesting-Ergebnisse unterstützt die HSWT die Entwicklung von Vermarktungsstrategien für GWP und erarbeitet daraus praxisnahe Handlungsempfehlungen für Betreiber, Dienstleister und Politik. Durch wissenschaftliche Publikationen und gezielte Kommunikation der Erkenntnisse trägt die HSWT zur breiten Anwendung und Skalierung des entwickelten Ansatzes bei. Damit stärkt sie den systemdienlichen wie wirtschaftlich tragfähigen Einsatz von GWPs und die damit verbundene digitale Wärmewende.
Vorgehensweise
Zu Beginn erfolgt eine umfassende, über die Partner abgestimmte Markt- und Umfeldanalyse. Dies ermöglicht sowohl die Recherche zum Stand der Technik sowie aktuelle Lösungen und Projekte bzgl. MMOs und GWPs in Fernwärmesystemen. Hierbei werden u.a. die technischen Anforderungen zur Anbindung von GWPs an die verschiedenen Märkte sowie die Spezifika von GWPs in Fernwärmesystemen systematisch aufgearbeitet und analysiert. Aufbauend darauf entwickelt die HSWT gemeinsam mit den Projektpartnern Use Cases sowie technische Spezifikationen.
Im weiteren Verlauf unterstützt die HSWT die Entwicklung der digitalen Plattform durch die Definition von Schnittstellen, Datenflüssen und betrieblichen Anforderungen aus Sicht der Anlagenbetreiber. In der Pilotierungsphase begleitet sie die in erster Linie die Evaluation der Praxiserfahrungen aus dem Livebetrieb der MMO an einer realen Großwärmepumpe. Ziel ist es, Rückschlüsse auf Reifegrad, Transparenzanforderungen, Marktanbindung und Nutzbarkeit für Anlagenbetreiber zu gewinnen.
Parallel führt die HSWT federführend technische Analysen zur Speicher- und Betriebsflexibilität durch. Zudem bewertet sie CO₂-optimierte Fahrweisen sowie die Auswirkungen einer netzdienlichen Fahrweise. Ein weiterer Kernaspekt liegt auf der Analyse der resultierenden Erlöspotenziale, um daraus praxisnahe Handlungsempfehlungen für Betreiber und Vermarkter abzuleiten. Die HSWT beteiligt sich an der Bewertung von Systemrückwirkungen, Skalierbarkeit und langfristigen Erlöspotenzialen des MMO-Ansatzes.
Abschließend übernimmt die HSWT die wissenschaftliche Evaluation sowie die Aufbereitung der Ergebnisse für Publikationen und Fachveranstaltungen. Ziel ist es, praxisrelevante Erkenntnisse für die zukünftige Wärmeversorgung in das wissenschaftliche und politische Umfeld zu tragen. Die Aktivitäten der HSWT fokussieren somit auf die Verbindung angewandter Forschung mit digitaler Systemintegration für eine erfolgreiche Wärmewende.
