17.04.2026 – Eine aktuelle Studie des Fraunhofer IEE zeigt, wie stark Wärmepumpen die Stromnetze zukünftig belasten könnten und welches Potenzial ein flexibler Betrieb bietet.
Mit dem Hochlauf von Wärmepumpen steigen auch die Anforderungen an die Stromnetze. Für Netzbetreiber bedeutet dies jedoch, dass sie eine verlässlichere Abschätzung von Lastverläufen und Lastspitzen benötigen. Um das reale Betriebsverhalten von Wärmepumpen im Tagesverlauf sowie unter Extrembedingungen zu quantifizieren, hat das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) umfangreiche Messdaten aus dem Wärmepumpenbetrieb ausgewertet und mit simulationsbasierten Analysen kombiniert.
Die Grundlage der Untersuchung – die in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie den Stadtwerken München durchgeführt wurde – bildet ein Pool realer Betriebsdaten. Dieser wird um thermodynamische Simulationen und Optimierungen mit dem IEE-Modell EnergyPilot ergänzt: Die Kombination aus Messdatenanalyse und Modellierung soll eine hohe Aussagekraft ermöglichen und sich nach Angaben der Forscher:innen von rein modellbasierten Ansätzen unterscheiden.
(Bild: homydesign / stock.adobe.com)
Reale Betriebsdaten
Die Ergebnisse zeigen die typischen Betriebscharakteristika von Wärmepumpen: So weisen die Tageslastprofile morgendliche Leistungsspitzen sowie geringere Leistungsbedarfe nachts und mittags auf. Neben der Außentemperatur beeinflussen insbesondere der Wärmepumpen- und Gebäudetyp und die Dimensionierung das Betriebsverhalten. In der Praxis zeigt sich dabei häufig eine Überdimensionierung der Anlagen.
„Unsere Analysen zeigen, dass sich aus realen Betriebsdaten deutlich robustere Aussagen über die Netzbelastung ableiten lassen als aus pauschalen Annahmen. Gerade im Aggregat entstehen charakteristische und gut beschreibbare Lastverläufe“, erklärt Dr. Michael Krause, Projektleiter am Fraunhofer IEE.
Gleichzeitigkeitsfaktoren und Flexibilitätswirkungen
Ein zentraler Output der Studie sind belastbare Gleichzeitigkeitsfaktoren für unterschiedliche Wärmepumpentypen im unflexiblen Betrieb. Stark vereinfacht formuliert beschreiben die Gleichzeitigkeitsfaktoren, wie stark mehrere Wärmepumpen im Kollektiv das Stromnetz zur gleichen Zeit belasten – im Vergleich zu ihrer Nennleistung. Den Studienergebnissen zufolge liegt die Gleichzeitigkeit für Luft-Wasser-Wärmepumpen im Kollektiv bei rund 1,1 – ergo liegt hier die mögliche Spitzenlast leicht über dem Wert, der „theoretisch erwartet“ wurde. Für Sole-Wasser-Systeme liegt der Faktor bei etwa 0,8. Für kleine Mehrfamilienhäuser ergeben sich Werte zwischen diesen Bereichen.
Die simulationsgestützten Analysen zeigen zudem, dass Flexibilitäten zur Reduktion von Lastspitzen und damit zur Entlastung der Netzinfrastruktur beitragen können. Auf der anderen Seite können strommarktbasierte Anreize die Gleichzeitigkeit erhöhen und somit die Netzbelastung verstärken. Ohne Berücksichtigung der Netzdienlichkeit liegt der wirtschaftliche Vorteil der Flexibilisierung primär in Effizienzgewinnen. Einsparungen durch Strompreisoptimierung fallen langfristig vergleichsweise gering aus.
„Flexibilität bietet großes Potenzial für die Systemintegration von Wärmepumpen. Für eine netzdienliche Integration ist es jedoch entscheidend, Marktmechanismen und Netzerfordernisse konsequent zusammenzudenken“, fasst Norman Gerhardt, Abteilungsleiter Energiewirtschaft und Systemanalyse am Fraunhofer IEE, das Thema zusammen. (cp)