OpenGeoSys (OGS) ist ein wissenschaftliches Open-Source-Projekt zur Entwicklung numerischer Methoden zur Simulation thermo-hydro-mechanisch-chemischer (THMC) Prozesse in porösen und gebrochenen Medien. Die aktuelle Version ist OpenGeoSys-6. OGS ist in C ++ implementiert; es ist objektorientiert mit einem Schwerpunkt auf der numerischen Lösung gekoppelter Mehrfeldprobleme. OGS wurde erfolgreich in den Bereichen Regional-, Schadstoff- und Küstenhydrologie, Grund- und Geothermiesysteme, Geotechnik, Energiespeicherung, CO2-Sequestrierung / Speicherung sowie Entsorgung und Entsorgung von Atommüll eingesetzt.

Erdwärme ist ein bergfreier Bodenschatz (§ 3 Abs. 3 Nr. 1 b) BbergG). D.h. dass sich dieser nicht auf das Grundeigentum erstreckt und für die Aufsuchung und Gewinnung eine behördliche Genehmigung (Bergbauberechtigung) benötigt wird. Damit diese Genehmigung erteilt werden kann, muss bei größeren Anlagen (>30 kW) die thermische Beeinflussung der benachbarten Grundstücke betrachtet werden. Die Temperaturentwicklung im Untergrund wird durch eine thermohydrodynamische Modellierung nachvollzogen.

Mit Hilfe dieser kann überprüft werden, ob sich die durch den Anlagenbetrieb hervorgerufene thermische Beeinflussung des Untergrundes innerhalb der behördlich vorgeschriebenen Temperaturgrenzen bewegt. Die Modellierung wird unter Verwendung des auf finiten Elementen beruhenden numerischen Simulationsprogramms FEFLOW® (DHI-WASY GmbH) durchgeführt. Im Gegensatz zu analytischen Modellen (z. Bsp. Earth Energy Designer (EED)) wird in diesem Simulationsprogramm neben dem konduktiven Wärmetransport innerhalb des Gesteins ebenso der konvektive Wärmetransport durch strömendes Grundwasser berücksichtigt.

Die verfügbaren geologischen und hydrogeologischen Daten am Standort sind zunächst Ausgangspunkt für die Entwicklung des geologischen Schichtenmodells (3D-Modellkörper) und Modellgebiets, in dem die Auswirkungen der geplanten Erdwärmesondenanlage auf die Umgebung simuliert und nachvollzogen werden. Die Ergebnisse von durchgeführten geothermischen Testarbeiten werden ebenfalls bei dem Aufbau des Modells berücksichtigt. Von grundlegender Bedeutung sind des Weiteren die Kenntnisse zum Heiz- und Kühlbedarf der geplanten geothermischen Anlage, welche eine Ausgangsgröße bei der thermohydrodynamischen Modellierung darstellen.

Die Simulation erfolgt über einen Betrachtungszeitraum von 25 bzw. 50 Jahren. Der Beginn der Simulation ist frei wählbar, beginnt jedoch oftmals im September am Anfang der Heizperiode. Die Grundwasserströmung wird unter stationären und die Temperaturentwicklung als instationär berechnet. Zur Überwachung der Simulationsparameter werden in definierten Modellschichten Beobachtungspunkte gesetzt, wobei besonders die Temperaturentwicklungen an den Grundstücksgrenzen und innerhalb des Sondenfeldes im Vordergrund stehen.
  3D-Schnittdarstellung der Temperaturverteilung im Untergrund

SimulationX ist eine Simulationsumgebung für multiphysikalische Systeme, die mit Hilfe der Modelica Programmiersprache beschrieben werden. Das Programm bietet umfangreiche Modelica-Bibliotheken und eine grafische Benutzeroberfläche, die es ermöglich Modelle in Anlehnung visueller Programmiersprachen zu erstellen und auszuwerten.

Für die thermische Gebäudesimulation wird die Bibliothek GreenCity verwendet. Diese erlaubt die Entwicklung von Quartiermodellen mit unterschiedlichsten Zusammensetzungen in Form von Gebäuden und deren Anlagentechnik.