Fünf relevante Anwendungsfälle werden für die kompakten WP-Module auf Basis von unterschiedlichen Gebäude- und Heissystemtyplogien definiert. Für die definierten Einsatzszenarien erfolgt die systematische Bewertung und Auswahl geeigneter Niedertemperaturwärmequellen. In der Simulationsumgebung TRNSYS werden unterschiedliche Gebäudetypologien angewendet, um die Wechselwirkungen (Versorgungsvarianten und Einbindungen) mit dem zu entwickelnden WP-Modul darzustellen.

Kombinationskonzepte mehrerer WP-Module werden entwickelt. Die Integration der WP-Module in Gebäudeenergiesysteme wird unter Einbeziehung von PV-Anlagen und Speichersystemen untersucht. Sozialwissenschaftliche Aspekte wie Akzeptanz und Verbreitung der Technologie werden durch Interviews analysiert und bewertet.

Die Projektpartner erarbeiten Anforderungen an kompakte WP-Module für die definierten Einsatzszenarien. Das ift nutzt die Modellbibliothek Modelica-TIL zur Konzeption der Module, erforscht verschiedene Varianten und wählt geeignete Lösungen für Komponenten, Kältemittel und Regelungsstrategien aus.

Besondere Aufmerksamkeit gilt hierbei CO₂-Hochvolt-Verdichtern und ölfreien Turbo-Verdichtern. Prototypen der Module werden für Messungen auf einem speziell konzipierten Systemprüfstand ausgelegt. Die Regelung des Prüfstands wird modellbasiert entworfen.

Die validierten Modelle dienen der Optimierung von Verschaltung, Komponenten und Regelungskonzepten der WP-Module.

Das ift errichtet den geplanten Systemprüfstand aus TP II.2 mit MSR-Technik und integriert kontinuierlich die WP-Modul-Prototypen. Ein Teilsystem für Luft als Wärmequelle wird aufgebaut und in Betrieb genommen, inklusive Sicherheitstechnik für brennbare Kältemittel. Die WP-Module und deren Komponenten werden zur Validierung und energetischen Analyse vermessen.

Verschiedene Kältemittel und Verdichtertypen werden getestet, auch mit Leistungselektronik des IMAB (TP II.4). Die MSR wird um KI-Methoden erweitert, um Fehler zu erkennen und Betriebsstrategien zu optimieren. Zwei kompakte Module mit standardisierten Anschlüssen werden gefertigt und im Feld getestet.

Hardware-in-the-Loop-Tests mit Systemsimulation aus TP II.1 werden durchgeführt, um Betriebsstrategien zu validieren, insbesondere Vereisungs- und Abtauungsstrategien mit Luft als Wärmequelle.

Die Projektanforderungen für die elektrische Energieversorgung, wie Spannungsebenen, Leistungsumfang und Anschluss an das öffentliche Netz werden mit den anderen Projektpartner zu Beginn abgestimmt.

Konzepte für PFC/Gleichrichter werden durch Schaltungssimulationen optimiert, um Verluste zu minimieren und die Netzqualität zu sichern. GaN-Leistungshalbleiter für DC/DC-Wandler werden wegen ihrer Effizienz erwogen, obwohl Kühlung und EMV-Herausforderungen bestehen.

Lebensdauerbewertungen basieren auf Einsatzszenarien aus TP II.1, unterstützt durch Modellierung und experimentelle Tests im Leistungselektronik-Labor.

Entwicklung von Strategien zur Identifikation von Gesamtsystemfaktoren und typischen Fehlern in WP-Systemen

Ziel ist ein KI-basiertes Steuergerät zur Optimierung der Betriebsstrategie, das Fehler im Gebäudeenergiesystem und Kältekreislauf erkennt. Es werden Nutzereingaben und Trainingsdaten für das KI-basierte Steuergerät definiert. An Versuchsreihen am Systemprüfstand mit den kompakten WP-Modulen des TP II.2 werden die KI-basierten Methoden zur Systemanalyse, Optimierung der Betriebsstrategie und Fehlererkennung bewertet und experimentell nachgewiesen.