Short description
(German)
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Trotz zahlreicher bereits auf dem Markt erhältlicher Lösungen ist die Integration von erneuerbaren Energien - insbesondere die Kombination von Photovoltaik mit Wärmepumpen (WP) - derzeit noch nicht optimal [1] (Einbeziehung von Prognosen, angepasste Steuerung mit Energiespeicherung im Gebäude). Gleichzeitig bietet die Steuerung von Gebäuden mit mehreren Wohneinheiten noch ein großes Potenzial zur Steigerung der Effizienz von Wärmepumpen [2]. OPERA wird technische Lösungen für beide Aspekte entwickeln und validieren und die Steigerung der Energieeffizienz an der Pilotanlage des Projekts, einem derzeit in Renovierung befindlichen Gebäude, demonstrieren. Die wirtschaftlichen Vorteile, die sich aus der technischen Lösung des Projekts ergeben, sowie die Bewertung ihres Potenzials in der Schweiz werden den Multiplikatoren zur Verfügung gestellt, um die Lösung in größerem Maßstab zu replizieren. Auf diese Weise wird das Projekt die Attraktivität von PV+WP-Systemen, insbesondere für Gebäude, die renoviert werden, fördern und damit einen Beitrag zur Schweizer Energiestrategie 2050 leisten.
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Short description
(English)
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Despite the many solutions already available on the market, the integration of renewable energies - especially the combination of photovoltaics with heat pumps (PAC) - is not yet optimal [1] (inclusion of forecasts, adapted control with energy storage in the building). At the same time, the management of multi-dwelling buildings still offers considerable potential for increasing the efficiency of heat pumps [2]. OPERA will develop and validate technical solutions for both these aspects, and demonstrate increased energy efficiency at the project's pilot site, a building currently undergoing renovation. The economic benefits deriving from the project's technical solution, together with an assessment of its potential at Swiss level, will be provided to multiplication players with a view to replicating the solution on a larger scale. In this way, the project will promote the attractiveness of PV+ PAC systems, especially for buildings undergoing renovation, and thus make a contribution to the Swiss Energy Strategy 2050.
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Short description
(French)
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Malgré des nombreuses solutions déjà disponibles sur le marché, l’intégration des énergies renouvelable – spécialement la combinaison du photovoltaïque avec des pompes à chaleur (PAC) – n’est pas encore optimale à l’heure actuelle [1] (inclusion des prévisions, contrôle adapté avec stockage del’énergie dans le bâtiment). En même temps, la gestion des bâtiments à multiples habitations présente encore un gros potentiel pour augmenter le rendement des PAC [2]. OPERA va développer et valider des solutions techniques pour ces deux aspects et démontrer l’augmentation de l’efficacité énergétique sur le site pilote du projet, un immeuble actuellement en rénovation. Les avantages économiques qui découlent de la solution technique du projet, ainsi que l’évaluation de son potentiel au niveau Suisse, seront fournies aux acteurs de multiplication afin de répliquer la solution à plus grand échelle. Ainsi, le projet va promouvoir l’attractivité des systèmes PV+ PAC, surtout pour les immeubles en rénovation, et faire ainsi une contribution pour la Stratégie Energétique Suisse 2050.
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Final report
(German)
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Wohngebäude stellen einen entscheidenden Hebel für die Energiewende dar, doch ihre Dekarbonisierung bleibt eine Herausforderung – insbesondere bei der Sanierung von Mehrfamilienhäusern. Im Jahr 2023 waren nur 12 % dieser Gebäude mit Wärmepumpen (WP) ausgestattet, im Vergleich zu 25 % der Einfamilienhäuser. Darüber hinaus sind die derzeit verfügbaren Energiemanagementlösungen meist für Einfamilienhäuser konzipiert und können bei Anwendung auf grössere Gebäude die Betriebskosten nicht signifikant senken. Systeme, welche Wärmepumpen so steuern, damit diese den verfügbaren Photovoltaik (PV)-Strom nutzen, können sogar unbeabsichtigt deren Effizienz verschlechtern und so die erwarteten Einsparungen zunichtemachen. Das Projekt OPERA hat gezeigt, dass ein intelligenter und integrierter Ansatz diese Grenzen überwinden kann. Die Lösung wurde in einem 2023 sanierten Mietgebäude mit 20 Wohnungen in Neuenburg implementiert und basiert auf der prädiktiven Energiemanagement-Technologie NRGMaestro®, entwickelt vom CSEM und eingesetzt im Produkt Soleco Optimizer. Diese Technologie prognostiziert den Energiebedarf des Gebäudes anhand von Wetter- und Preisinformationen und optimiert gleichzeitig die Regelung zwischen Wärmepumpen und Fussbodenheizungsventilen durch Solltemperaturbereich anstelle von festen Werten. Die zentrale Innovation des Projekts liegt in der präzisen Steuerung der thermischen Flexibilität des Gebäudes, ohne den Komfort der Bewohner zu beeinträchtigen. Das Gebäude wurde mit einem fortschrittlichen Messsystem ausgestattet, das eine präzise und zuverlässige Bewertung der Leistung ermöglicht. Durch den Wechsel zwischen Standard- und Optimierungsstrategie über eine gesamte Heizsaison (2024–2025) konnte eine Reduktion der Stromkosten für die Wärmepumpen um 11,5 % erzielt werden. Hinzu kommt eine geschätzte Einsparung von weiteren 11 % durch die Verringerung von Energieverlusten bei der Zirkulation des Warmwassers, was zu einer jährlichen Gesamtersparnis von mindestens 1'500 CHF führt – ohne zusätzliche Investitionen in Hardware. Das Fehlen standardisierter Kommunikationsschnittstellen zwischen den Geräten stellt weiterhin ein wesentliches Innovationshindernis im Energiemanagement dar. Im Rahmen des Projekts haben wir dazu beigetragen, dieses Hindernis zu verringern, indem wir mit dem Verband SmartGridReady CH zusammengearbeitet haben, um eine offene und interoperable Schnittstelle zur Steuerung von Wärmepumpen zu entwickeln und zu fördern. Die Lösung ist bereits im Einsatz, mit neuen wie auch sanierten Gebäuden kompatibel und bietet ein hohes Potenzial für eine breite Anwendung. Sie verbessert die Rentabilität von Wärmepumpeninstallationen und trägt konkret dazu bei, zentrale Hindernisse bei der Dekarbonisierung des Schweizer Wohnungsbestands zu überwinden.
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Final report
(English)
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Residential buildings are a key lever in the energy transition, yet their decarbonization remains a challenge—particularly for renovated multi-family buildings. In 2023, only 12% of such buildings were equipped with heat pumps (HPs), compared to 25% of single-family homes. Moreover, energy management solutions currently available on the market—often designed for individual housing—fail to significantly reduce operating costs when applied to collective buildings. For instance, systems that encourage HPs to consume available photovoltaic (PV) electricity can unintentionally degrade their energy performance, cancelling out the expected savings on the energy bill. The OPERA project has shown that an intelligent, integrated approach can overcome these limitations. Deployed in a 20-apartment rental building in Neuchâtel renovated in 2024, the solution is based on the predictive energy management technology NRGMaestro®, developed by CSEM and used in the Soleco Optimizer product. This technology anticipates the building’s energy needs based on weather and electricity pricing conditions, while optimizing the coordination between HPs and underfloor heating valves using temperature setpoint ranges instead of fixed values. The project’s key innovation lies in the fine-tuned management of the building’s thermal flexibility, without compromising occupant comfort. The building was equipped with an advanced metering system, enabling a rigorous and reliable assessment of performance. By alternating between standard and optimized control strategies over a full heating season (2024–2025), the building recorded an 11.5% reduction in electricity costs for the HPs. In addition, a further estimated 11% reduction in costs was achieved through lower energy losses related to domestic hot water recirculation, resulting in total annual savings of at least CHF 1,500—with no additional hardware investment required. The lack of standardized communication interfaces between equipment remains a major barrier to innovation in the field of energy management. We helped reduce this obstacle by collaborating with the SmartGridReady CH association to implement and promote an open and interoperable interface for heat pump control. The solution is already operational, compatible with both new and renovated buildings, and offers significant potential for large-scale deployment. It supports a better return on investment for HP installations and provides a concrete contribution to removing key barriers to the decarbonization of Switzerland’s residential building stock.
Related documents
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Final report
(French)
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Les bâtiments résidentiels représentent un levier essentiel de la transition énergétique, mais leur décarbonation reste un défi, notamment pour les immeubles collectifs rénovés. En 2023, seuls 12 % d’entre eux étaient équipés de pompes à chaleur (PAC), contre 25 % des maisons individuelles. Par ailleurs, les solutions de gestion de l’énergie disponibles sur le marché, souvent pensées pour l’habitat individuel, échouent à réduire significativement les coûts d’exploitation lorsqu’elles sont appliquées aux bâtiments collectifs. Par exemple, les systèmes qui incitent les PAC à consommer l’électricité photovoltaïque (PV) disponible peuvent involontairement dégrader leur performance énergétique, annulant les bénéfices attendus sur la facture. Le projet OPERA a démontré qu’une approche intelligente et intégrée permet de surmonter ces limites. Déployée dans un bâtiment locatif de 20 appartements à Neuchâtel rénové en 2023, la solution repose sur la technologie prédictive NRGMaestro®, développée par le CSEM et utilisée dans le produit Soleco Optimizer. Cette technologie anticipe les besoins énergétiques du bâtiment en fonction des conditions météo et tarifaires, tout en optimisant la coordination entre les PAC et les valves du chauffage au sol via des plages de consigne de température plutôt que des valeurs fixes. L’innovation clé du projet réside dans la gestion fine de la flexibilité thermique du bâtiment, sans compromettre le confort des occupants. L’immeuble a été équipé d’un système de mesure avancé permettant une évaluation rigoureuse et fiable des performances. En alternant les stratégies standard et optimisée sur toute une saison de chauffe (2024–2025), le bâtiment a enregistré une baisse de 11,5 % des couts de l’électricité pour les PAC. À cela s’ajoute une réduction des couts estimée à 11 % grâce a une reduction des pertes liées à la recirculation d’eau chaude sanitaire, pour une économie annuelle minimale de 1 500 CHF – sans coût matériel supplémentaire. L’absence d’interfaces de communication standardisées entre équipements reste un frein majeur à l’innovation dans le domaine de la gestion d’énergie. Nous avons contribué à réduire cet obstacle en collaborant avec l’association SmartGridReady CH, afin de déployer et promouvoir une interface ouverte et interopérable pour le pilotage des pompes à chaleur. La solution est déjà opérationnelle, compatible avec les bâtiments neufs ou rénovés, et offre un potentiel de déploiement à grande échelle. Elle favorise un meilleur retour sur investissement lors de l’installation de PAC et contribue concrètement à lever les freins à la décarbonation du parc résidentiel Suisse.
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