Großwärmepumpen flexibel nutzen: Mit Multi-Market-Optimierung zu einer wirtschaftlicheren Wärmewende
Der Betrieb von Großwärmepumpen orientiert sich vor allem am Wärmebedarf. Das ist nachvollziehbar, aber nicht immer ökonomisch effizient: Forschende des Projekts SysMMO zeigten bei einer EWB-Stunde, wie die Orientierung an Energiemärkten Kosten senken und das Energiesystem stabilisieren kann.
Großwärmepumpen heben Umweltwärme oder industrielle Abwärme auf ein nutzbares Temperaturniveau und das in einem Umfang, mit dem sie ganze Wärmenetze versorgen können. Weil sie dafür Strom benötigen, entscheidet derzeit der Strompreis darüber, wie günstig sie Wärme erzeugen. Bislang laufen die Anlagen allerdings meistens wärmegeführt – ihr Betrieb orientiert sich vor allem am Wärmebedarf oder am Day-Ahead-Markt.
Das Verbundvorhaben „SysMMO – Systemdienliche Wärmewende durch Multi-MarketOptimierung von Großwärmepumpen“ will das ändern: Wärmepumpe, Wärmespeicher und mehrere Strommärkte sollen miteinander verknüpft werden, um Flexibilitätspotenziale besser zu nutzen, Betriebskosten zu senken und die Integration erneuerbarer Energien in Fernwärmenetze zu unterstützen.
Mehrere Strommärkte, ein Ziel: günstig und netzdienlich
Bei einer EWB-Stunde stellten Verena Köppl vom Fachgebiet Digitale Energiewende der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf und Michael Abele, Teamleiter Operations und Implementierung bei VK Energie in München, das Projekt im September vor. Beide Einrichtungen arbeiten seit Oktober 2025 gemeinsam mit der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft (FfE) an dem Projekt.
Die Ausgangslage: Strom wird an mehreren Märkten gehandelt. Am Day-Ahead-Markt wird am Vortag festgelegt, wie viel der Strom in jeder Viertelstunde des nächsten Tages kosten wird – mittags ist er meistens günstig, morgens und abends teuer. Am Intraday-Markt kann bis kurz vor der Lieferung nachgehandelt werden, etwa bei wechselhaftem Wetter. Am Regelenergiemarkt bezahlen die Netzbetreiber dafür, dass Anlagen ihre Leistung auf Abruf innerhalb von Sekunden bis Minuten anpassen und so das Stromnetz stabil halten. „Unterschiedliche Märkte mit verschiedenen Handelszeitpunkten und Produkten erfordern eine automatisierte Optimierung sowie belastbare Prognosen“, so Abele. „Aus jeder Anlage können wir noch ein Stück mehr herausholen.“
Ein Blick in die Praxis: das Münchner Werksviertel
Wie das in der Praxis aussehen kann, zeigte Abele am Feldversuch mit der werkkraft GmbH, die das Münchner Werksviertel mit Wärme, Kälte und Strom versorgt. Das Werksviertel verfügt über eine gelebte Sektorenkopplung – sie kombiniert BHKW, Regelenergie-fähige Wärmepumpen, Gaskessel, Power-to-Heat und Kältemaschinen.
„Das System hat damit eine sehr hohe Komplexität – und ein hohes Optimierungspotenzial“, so Abele. Der Ansatz des Projekts: Für jede Viertelstunde entscheidet ein Optimierungsmodell, welcher Erzeuger wann läuft. Im Betriebsportal ist das Ergebnis zu sehen: Beispielsweise läuft das BHKW in den Stunden mit hohen Strompreisen und füllt dabei den Wärmespeicher. Die Wärmepumpe übernimmt die Mittagsschicht bei niedrigen Preisen.
Vom Feldversuch zur Blaupause
Bisher fahren Wärmepumpen hauptsächlich in Volllast. „Häufig wird uns noch nicht die nötige Flexibilität gegeben, da die Regelung der Hersteller auf die Vorlauftemperatur zielt und nicht auf den Stromverbrauch“, sagt Verena Köppl. „Großwärmepumpen bringen grundsätzlich die technischen Voraussetzungen für eine Multi-Market-Optimierung mit, die nutzbare Flexibilität hängt aber von der Wahl des Verdichters, von der Regestrategie und von der Einbindung des Wärmespeichers ab.“
Das Team will beziffern, wie viel die Vermarktung an allen Märkten bringt. Dazu untersucht SysMMO, welche Potenziale eine optimierte Fahrweise erschließen kann und rechnet verschiedene Strategien mit historischen Marktdaten durch. Daraus entstehen Handlungsempfehlungen für Betreiber, Dienstleister und die Politik. „Der Feldtest an der Pilotanlage soll schließlich zeigen, dass das Konzept auch im laufenden Betrieb funktioniert.“
Die Forschenden haben bereits erste Ergebnisse aus der Analyse der Strommärkte und den technischen Anforderungen in einem White Paper veröffentlicht. Derzeit bewerten sie Strategien für die kurz- und langfristige Strombeschaffung und bauen die dafür nötigen Prozesse und Schnittstellen auf. In einem Jahr soll das Projekt abgeschlossen werden.
Die EWB-Stunde ist Teil der Energie-Dialoge der Forschungsnetzwerke Energie. Diese bieten virtuelle Einblicke in laufende Forschungsfragen oder -projekte. Hier finden Sie mehr Informationen.
