Mit dem ab 2024 geplanten Gebäude-Energie-Gesetz (GEG) nimmt die Wärmewende nochmals deutlich an Fahrt auf. In den Fokus rückt dabei die Wärmepumpentechnologie, da sie gegenüber fossilen Heizsystemen hauptsächlich kostenfreie Umweltenergie nutzt und hohe Wirkungsgrade zwischen 300 und 500 Prozent verspricht. Kein Wunder also, dass sich bis zum Jahr 2024 laut dem Bundesverband Wärmepumpe (BWP) allein die Zahl der hierzulande verkauften Einheiten gegenüber 2022 auf 500.000 verdoppelt haben wird. Hier entwickelt sich im Zeitraffertempo ein bedeutendes Geschäftsfeld, das nicht nur bei deutschen Herstellern auf Jahre hinaus für volle Auftragsbücher sorgen dürfte. Wärmepumpen sind energieeffiziente Geräte, die Wärme von einem Ort mit niedrigerer Temperatur zu einem Ort mit höherer Temperatur zu transportieren. Sie werden unter anderem in Heizungs- und Kühlsystemen eingesetzt und nutzen dabei die Prinzipien der Thermodynamik, um Wärme zu übertragen. Da Wärmepumpen die Umgebungswärme nutzen und nur eine geringe Menge elektrischer Energie für den Betrieb des Kompressors benötigen, gelten sie als äußerst energieeffiziente und umweltfreundliche Heiz- und Kühltechnologie im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen, die ausschließlich auf fossilen Brennstoffen basieren.
Über 30 Jahre Knowhow
Vorangetrieben wird die technologische Weiterentwicklung dieser Kraftwärmemaschinen dabei auch von regionalen Unternehmen wie SmartHeat Deutschland. Im Jahr 2000 hervorgegangen aus einer seit 1991 im Bereich der Nutzung regenerativer Energien tätigen Firmengruppe, baute die Manufaktur ihre ingenieurtechnischen Kompetenzen und Produktionsflächen konsequent aus. Heute werden in der Stadt Güstrow SmartHeat-Standard-Wärmepumpen, OEM-Produkte und Sonderwärmepumpen für ganz Deutschland sowie für Kunden weltweit entwickelt und produziert. Die je nach Konstruktionsart aus dem Erdreich, Abwasser, Prozess- bzw. Abwärme und Luft gewonnene Energie deckt dabei verschiedene Leistungsbereiche ab – vom Einfamilienhaus bis hin zu Großwärmepumpen für den Einsatz in Industrie, Nahwärmenetzen und Quartieren.
Dem Strom die Spitze nehmen, damit Motoren länger laufen
„Um den Nachhaltigkeitseffekt dieser Technologie vollumfänglich zu nutzen, kann der für den Antrieb erforderliche Strom selbstverständlich aus alternativen Quellen wie Windkraft oder Photovoltaik bezogen werden“, erklärt Burçin Ünal, Produktspezialist für Softstarter und Installationsschütze bei ABB. Entscheidend dabei ist dem Experten zufolge jedoch, dass im Moment des Einschaltens der Strom begrenzt wird: „Bei einem Direktstart treten punktuell hohe Kräfte auf, welche die Lebensdauer des Elektromotors deutlich beeinträchtigen können“, betont er. Um dauerhaft eine geringere Belastung des Motors zu gewährleisten, schaltet SmartHeat spezielle Softstartermodule vor, die mittels verringerter Anlaufströme nicht nur das System selbst schützen, sondern auch für eine Entlastung des einspeisenden Netzes sorgen.
Modulare Schalttechnik-Lösungen bieten umfassenden Systemschutz
„Zum Schutz der in den Wärmepumpen verbauten E-Motoren setzen wir auf eine Kombination zuverlässiger Schalttechnik-Lösungen von ABB“, bestätigt Andreas Michaelsen. Der Elektroingenieur verantwortet bei SmartHeat die Bereiche Elektrokonstruktion, Softwareentwicklung, F&E sowie Prüfstandsläufe. „Zur Begrenzung der Einschaltströme greifen wir auf die PSR Softstarter von ABB zurück. Die kompakten Geräte lassen sich genauso einfach in Betrieb nehmen wie ein Direktstarter und sind robust genug, um 100 Starts pro Stunde zu realisieren“, erklärt der Experte und führt weiter aus: „Wir werden nun auch den PSRC Softstarter testen, der speziell für Scrollkompressoren entwickelt wurde. Bei dieser Variante erhöhen wir nochmals unsere Effizienz, da durch die herstellerseitige Voreinstellung die Parametrierung ausfällt. Zur Absicherung des Motors gegen Beschädigungen durch Überlast und Kurzschlüsse kommt zusätzlich ein ABB-Motorschutzschalter MS132 zum Einsatz.“ Um eine sichere Verbindung mit hohem Schutzgrad auf kleiner Grundfläche sicherzustellen, werden zudem ein ABB 3-Phasen-Einspeiseblock sowie zur Paralleleinspeisung mehrerer Motorschutzschalter die ABB 3-Phasen-Sammelschienen verwendet. Zur Überwachung von Phasenausfall und Phasenfolge wird überdies ein ABB-Phasenfolgerelais vom Typ CM-PFE verbaut, welches sicherstellt, dass sich der Motor nicht überhitzt und sich der Kompressor in der korrekten Drehrichtung bewegt.
