Verbundvorhaben QEWS II
Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden II mit Beteiligung am IEA-ECES-Annex 27 – Teilvorhaben: Entwicklung und Implemen-tierung konsistenter Auslegungs- und Auswertungsmodelle für oberflächennahe geothermische Anlagensysteme
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff
Projektbearbeitung:
- M. Sc. Adinda Van de Ven
- Dipl.-Ing. Andreas Köhler
- Prof. Dr. rer. nat. Stefan Hofmann
Laufzeit: 10.2016 – 09.2019
Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Förderprogramm: 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
Partner:
- Bayerisches Zentrum f. Angewandte Energieforschung e.V. - ZAE Bayern, Garching b. M.
- European Institute for Energy Research - EIFER, Karlsruhe
- Karlsruher Institut für Technologie - KIT, Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW)
- Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme - Solites, Stuttgart
- enOware GmbH, Karlsruhe
- Burkhardt Geologische und hydrologische Bohrungen GmbH & Co. KG, Neuweiler
Projektbeschreibung
Erdwärmesonden und ähnliche Systeme werden heute in großem Umfang als Wärmequelle für erdgekoppelte Wärmepumpen zum Heizen, als Wärmesenke zur Kühlung und als Wärmespeicher zum Heizen oder kombinierten Heizen und Kühlen eingesetzt.
Mit dieser großen Bandbreite an Anwendungen und der hohen Flexibilität können Erdwärmesonden und verwandte Systeme, die unter dem Begriff Oberflächennahe Geothermie zusammengefasst werden, einen wichtigen Beitrag zur Energiewende liefern.
Wegen des Eingriffs in den Untergrund und den sich daraus ergebenden möglichen Folgen für Grundwasser und Boden erfordern diese Anlagen in allen Bundesländern eine wasserrechtliche oder bergrechtliche Genehmigung. Bei Planung, Bau und Betrieb muss mit besonderer Sorgfalt gearbeitet werden, um potenzielle Schadensfällen unter allen Umständen zu vermeiden und einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten. Qualitätssicherung in allen Phasen des Anlagenbaus von der Planung bis zur Inbetriebnahme und auch während des Betriebs ist deshalb von besonderer Bedeutung.
Gesamtzielstellung dieses Vorhabens ist es, wesentliche Fragestellungen zu untersuchen, die in der Vergangenheit als Ursache für Probleme bis hin zu massiven Schadensfällen identifiziert wurden und Lösungen dafür zu entwickeln. Dabei werden die Arbeitsfelder des Vorgängerprojektes „Qualitätssicherung bei Erdwärmsonden und Erdreichkollektoren" weitergeführt, vertieft und um neue Arbeitspunkte ergänzt.
Das gesamte Vorhaben gliedert sich in sechs Teilprojekte (TP):
TP 1: Verfahren zur Überprüfung d. Messeinrichtungen f. Thermal Response Tests
TP 2: Abdichtung von Erdwärmesonden-Bohrungen mit Verfüllmaterialien
TP 3: In-situ-Messverfahrenen zur Qualitätsüberwachung und zum Qualitäts-
monitoring von Erdwärmesonden
TP 4: Verfahren zur Verbesserung der Bohrlochverfüllung bei Erdwärmesonden
TP 5: Entwicklung und Implementierung konsistenter Auslegungsmodelle für
oberflächennahe geothermische Anlagensysteme (GEOSYST+)
TP 6: IEA ECES Annex 27.
Die Hochschule Biberach bearbeitet in diesem Verbund in erster Linie das Teilprojekt 5, in welchem - aufbauend auf eigenen Vorarbeiten - durchgängig konsistente Auslegungsmodelle für die unterschiedlichen am Markt verfügbaren Typen oberflächennaher geothermischer Quellensysteme einschließlich einiger Sondersysteme entwickelt und implementiert werden sollen. Diese Modelle inklusive einer Schnittstelle zu gängigen gebäudeseitigen Energiebedarfs-berechnungen sowie die erforderlichen Anlagenmodelle für Wärmepumpen, Kältemaschinen, Rückkühlwerke sollen in einem neuen Version GEOSYST+ des an der Hochschule Biberach entwickelten Programms GEOSYST implementiert werden (Abbildung 1).
Dabei soll für Teile wie einzelne Modellrechenkerne auch die Anwendung durch Dritte in deren Simulations-
umgebungen möglich sein, um eine möglichst große Verbreitung zu erreichen.
Darüber hinaus wirkt die Hochschule Biberach im Teilprojekt 1 an der Konzeptentwicklung für eine Prüfeinrichtung für Messeinrichtungen für Thermal Response Tests mit (Simulationsmodell, Hydraulik- und Regelkonzept für das Testgerät, Anwendungstests) und beteiligt sich am IEA ECES Annex 27 (Teilprojekt 6), in welchem die Qualitätssicherung und Standards für Erdwärmesondenanlagen international erörtert, verglichen und dokumentiert werden.
Abb. 1: Vorgesehene Programmstruktur GEOSYST+
Schlagwörter: Oberflächennahe Geothermie, Erdwärmesonden, Qualitätssicherung, Modellbildung, Simulation
Projektdatenblatt zum Download:
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