SI/502257

Schlussbericht

ärmepumpen sind in der Schweiz die aktuell meistverkaufte Wärmequelle und bereits in rund 20% der Gebäude installiert. Wärmepumpen reduzieren den Verbrauch fossiler Energieträger, erhöhen aber den Bedarf an elektrischer Energie. Entsprechend wichtig ist ein effizienter Betrieb der Geräte nicht nur auf dem Prüfstand, sondern auch in der Praxis – und dies auch noch viele Jahre nach der Installation. Für Installateure stellen die Auslegung und Konfiguration von Wärmepumpen eine komplexe Aufgabe dar. Häufig werden Kennlinien daher so eingestellt, dass sie den geforderten Heizkomfort zulasten der Energieeffizienz übertreffen, und beschwerdefreie Systeme werden häufig nicht weiter optimiert. Anlagennutzer können meist nur schwer beurteilen, ob der elektrische Energieverbrauch der Wärmepumpe angemessen ist bzw. ob Einsparpotentiale vorhanden sind. Bestehende, meist proprietäre Monitoring-Ansätze sind im Bestand selten verbaut, wodurch erhebliche energetische und monetäre Potentiale verloren gehen. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Bewertung eines KI-basierten Verfahrens, welches Anlagen mit hohem Einsparpotential auf Basis von Smart-Meter-Daten identifiziert. Das Verfahren soll Anwendern eine treffsichere Auswahl von Anlagen ermöglichen, bei denen Arbeiten Vor-Ort sinnvoll sind und zugleich eine wirkungsvolle Ansprache betroffener Haushalte unterstützen. Um dies zu ermöglichen sind im Rahmen dieses Forschungsprojektes mehrere KI-basierte Algorithmen entwickelt, trainiert und evaluiert worden, welche die Bewertung von Wärmepumpen im laufenden Betrieb ermöglichen. Als Trainingsgrundlage dienten hierfür reale 15-minütige Messungen des elektrischen Energieverbrauchs Schweizer Haushalte, welche mit Wärmepumpen und modernen Smart-Metern ausgestattet sind und keine Photovoltaic-Anlagen nutzen. Die entwickelten Algorithmen sind so konzipiert worden, dass sie auch eine Evaluation des Wärmepumpenbetriebs erlauben, wenn keine weiteren Kontextinformationen bezüglich der Installationsumgebung vorhanden sind. Dies macht sie geeignet für den Praxisbetrieb, in dem der Gebäudekontext häufig unbekannt ist. Die Funktionalitäten der im Forschungsprojekt entwickelten Algorithmen lassen sich wie folgt zusammenfassen: automatisierte Identifikation von Haushalten mit einer Wärmepumpe, automatisierte Unterscheidung von modulierenden und nicht modulierenden Wärmepumpen, retrospektive Bewertung der elektrischen Energieersparnis durch eine Wärmepumpenoptimierung, Disaggregation eines Wärmepumpensignals aus einer Gesamtmessung, und Bewertung des zyklischen Ein- und Ausschaltverhaltens von Wärmepumpen. Die Details der technischen Implementierung und Evaluation der Algorithmen sind diesem Bericht zu entnehmen.