EASyQuart-Plus

Energieeffiziente Auslegung und Planung dezentraler Versorgungsnetze zum geothermischen Heizen und Kühlen von Stadtquartieren - Digitalisierung und Praxiswirksamkeit

Projekttitel: Energieeffiziente Auslegung und Planung dezentraler Versorgungsnetze zum geothermischen Heizen und Kühlen von Stadtquartieren - Digitalisierung und Praxiswirksamkeit
(Project title – English translation: Energy-efficient design and planning of decentralised supply networks for geothermal heating and cooling of urban areas - digitalisation and practical effectiveness)

Motivation:
Städtische Gebiete und große Gebäudekomplexe werden zunehmend eine Schlüsselrolle im Prozess der Energiewende und beim Erreichen der Klimaschutzziele spielen, da diese ein großes Effizienzpotential bei der Versorgung mit Wärmeenergie aufweisen. Nach Angaben des Umweltbundesamtes entfallen ca. 35% des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs auf Raumwärme und Warmwasser und sind somit für die Versorgung durch oberflächennahe Geothermie geeignet.

Das oberflächennahe geologische Raum bietet ein grundlastfähiges Wärmepotential für die städtische Wärmeenergieversorgung. In Deutschland wird dieses Potenzial üblicherweise mit Wärmepumpen ausgeschöpft. Der optimierte Betrieb von bodengestützten Wärmepumpensystemen ist daher entscheidend für einen niedrigen Primärenergieverbrauch sowie die wirtschaftlich und ökologisch nachhaltige Nutzung geothermischer Ressourcen.

Für die Optimierung einzelner Erdwärmesonden (Borehole Heat Exchanger; BHE) stehen umfangreiche Erfahrungen und eine breite Literatur zur Verfügung. Die derzeitige Entwurfspraxis für Sondenfelder basiert in erster Linie auf denselben Dokumenten (Richtlinien, Richtlinien usw.) und rechtlichen Rahmenbedingungen, die für die Planung einzelner Systeme erstellt wurden. Daher sind Nachbarschaftslösungen erforderlich, die sowohl eine optimierte Systemdimensionierung als auch einen effizienten und nachhaltigen Betrieb der Systeme ermöglichen.

Kurzbeschreibung aus dem Antrag:
Gesamtziel des Vorhabens ist die praxiswirksame Ertüchtigung und Umsetzung von Konzepten, Workflows und Instrumentarien eines Entscheidungshilfesystems zum Heizen und Kühlen von Gebäuden und Quartieren unter Nutzung oberflächennaher geothermischer Ressourcen. Methodische Vorarbeiten für Komponenten des Systems sowie deren Validierung wurden im Vorhaben EASyQuart geleistet. Hier sollen die Entscheidungshilfen von Handlungsempfehlungen hin zu einem ganzheitlichen digitalen Instrumentarium geformt werden. Dieses basiert auf Workflows, Algorithmen, Schnittstellen und Softwarekomponenten, die in einer frühen Phase der Planung von Gebäude- und Quartiersprojekten für Machbarkeitsstudien und auch im eigentlichen Dimensionierungsprozess zum Einsatz kommen. Mit der Umsetzung von Projektergebnissen im Rahmen des digitalen Zwillings eines Realsystems wird die praktische Einsatzfähigkeit der Entscheidungshilfen unter realen Bedingungen auf der Standortskala nachgewiesen. Zudem werden vertiefende methodische Analysen durchgeführt, um vorhandene Wissenslücken zu schließen. Neu aufgenommen werden Themen wie die verbesserte strategische Kommunikation geothermischer Inhalte in unterschiedliche Zielgruppen sowie die Integration der Geothermie in ganzheitliche Energiesystemanalysen sowie in die Versorgung von Bestandsbauten. Mit den erarbeiteten Konzepten und Instrumentarien als beispielhafte Lösungen sowie mit erweiterten Empfehlungen für die Flexibilisierung regulativer Rahmenbedingungen werden Standards für die Planungsbranche weiterentwickelt und Anregungen für deren sichere Umsetzung in die Praxis gegeben. Durch das Teilvorhaben werden innovative Verfahren für die gekoppelte numerische Simulation komplexer Vorgänge in den unter- und obertägigen Komponenten großflächiger Erdwärmesondensysteme weiterentwickelt. Diese werden als wissenschaftliche Beiträge in das oben erläuterte digitale Planungsinstrumentarium sowie die Entscheidungshilfen eingebracht.


Projektlaufzeit: 01/24 – 12/26

Förderorganisation: BMWK

Projektpartner:

• geoENERGIE Konzept GmbH Freiberg
• heatbeat engineering GmbH Nürnberg
  
• Helmholtz Zentrum für Umweltforschung – UFZ
• Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig – Koordinator
• Universität Leipzig
  

Am UFZ wird die Forschung für dieses Projekt auch in der Abteilung Monitoring- und Erkundungstechnologien durchgeführt.

In der Abteilung Umweltinformatik wird in der Arbeitsgruppe Geothermische Systemanalyse für dieses Projekt geforscht.

Projekt-Website: www.ufz.de/easyquart

Diese Forschung ist auch Teil der OpenGeoSys-Initiative (www.opengeosys.org).