HTWK

Open-Source-Software zur kostengünstigen Dimensionierung von Geothermieanlagen

Die HTWK erforscht mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, wie großflächige Anlagen für oberflächennahe Geothermie standortbezogen zuverlässiger dimensioniert werden können. Dazu entwickelt sie eine Open-Source-Software.

Simulation einer Geothermie-Anlage einer Berliner Schule. Die Pfeile stellen die Strömung des Grundwassers dar. Bild: Karstn Rink/UFZ
Simulation einer Geothermie-Anlage einer Berliner Schule. Die Pfeile stellen die Strömung des Grundwassers dar. Bild: Karstn Rink/UFZ

Auf Basis von geologischen Daten zur Speicherkapazität von Erdschichten sowie Bohrungen kalkulieren Ingenieurbüros, mit welcher Wahrscheinlichkeit die geforderte Heizleistung erreicht wird. Bislang werden dafür kommerzielle Softwarelösungen genutzt, die teilweise auf vereinfachten Annahmen beruhen. Eine Alternative lieferte das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig (UFZ) im gemeinsamen Vorgängerprojekt EASyQuart mit der HTWK Leipzig: die wissenschaftliche Open-Source-Software OpenGeoSys zur Simulation thermisch-hydraulisch-mechanisch gekoppelter Prozesse.

Im aktuellen Forschungsprojekt EASyQuart-Plus wird die Software durch Modellreduktionen optimiert. Zudem soll eine bessere Effizienz der Geothermieanlagen bereits in der Planungsphase durch die Kopplung mit der Haustechnik für Heizung, Kühlung und Trinwwarmwasser erzielt werden. Damit die zur Nutzung der Anlage in der Regel notwendige Wärmepumpe möglichst wenig Strom benötigt, muss nicht nur der Untergrund identifiziert sein, sondern auch der Energieverbrauch des Gebäudes.

Mit den Softwarelösungen und den Erkenntnissen der numerischen Simulationen sollen digitale Zwillinge für reale Erdwärmesonden-Anlagen erstellt werden, die den Betrieb der Anlagen rechnerisch begleiten und durch Modellanpassungen eine kontinuierliche Verbesserung von Prognosesimulationen des Betriebsverhaltens ermöglichen.

Außerdem wird das Team Empfehlungen für Leitfäden und regulative Rahmenbedingungen für Verbände und Behörden formulieren, um geltende Bestimmungen den Erkenntnissen aus der Forschung anzupassen und im Rahmen der föderalen Strukturen möglichst zu vereinheitlichen.

Erdwärme ist rund um die Uhr verfügbar. Geothermie deckt aber derzeit nur 1,5 % des deutschen Wärmebedarfs. Um die Klimaziele zu erreichen, muss diese Energie für das Heizen und Kühlen nutzbar gemacht werden.

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