EASyQuart

Energieeffiziente Auslegung und Planung dezentraler Versorgungsnetze zum Heizen und Kühlen von Stadtquartieren unter Nutzung des oberflächennahen geologischen Raumes

Projekttitel: Energieeffiziente Auslegung und Planung dezentraler Versorgungsnetze zum Heizen und Kühlen von Stadtquartieren unter Nutzung des oberflächennahen geologischen Raumes
(Project title – English translation: Energy-efficient design and planning of decentralised supply networks for heating and cooling of urban areas using the shallow subsurface)

Kurzbeschreibung:
Städtische Gebiete und große Gebäudekomplexe werden zunehmend eine Schlüsselrolle im Prozess der Energiewende und beim Erreichen der Klimaschutzziele spielen. Grund dafür ist ihr großes Effizienzpotential bei der Versorgung mit Wärmeenergie, das nach Angaben des Umweltbundesamtes mit fast 51% des gesamten deutschen Energieverbrauchs so viel wie elektrischer Strom und der Mobilitätsektor gemeinsam ausmacht und erst seit kurzem zum Schwerpunkt der Transformationsmaßnahmen für Energiequellen und Steigerung der Energieeffizienz.

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 und 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.

Ziel des Gemeinschaftsprojekts EASyQuart ist die Entwicklung eines standortbasierten Entscheidungshilfesystems zum Heizen und Kühlen von Stadtgebieten mit oberflächennahen geothermischen Ressourcen. Das Entscheidungsunterstützungssystem ist als Handlungsleitfaden im Entwurfsprozess zu verstehen, der optimierte Strukturen formuliert, welcher Akteur zu welchem ​​Zeitpunkt mit welchen Instrumenten aktiv sein soll, abhängig von den spezifischen Standortbedingungen. Die Projektergebnisse umfassen die Entwicklung und Erweiterung von Arbeitsabläufen, Bewertungskriterien und praktischen wissenschaftlichen Instrumenten, die über die in der aktuellen Entwurfspraxis verwendeten Instrumente hinausgehen und dazu beitragen sollen, wirtschaftlich nachteilige Über- oder Unterdimensionierung der betrachteten Systeme zu verhindern. Basierend auf den erwarteten Ergebnissen sollen die Entwurfsverfahren, die rechtlichen Rahmenbedingungen und die Geschäftsmodelle in Form von Handlungsempfehlungen flexibler gestaltet werden.

Verbesserte Instrumente werden im Bereich innovativer Methoden zur Exploration und Überwachung im Untergrund, der Gebäudetechnik, der numerischen Simulation von unterirdischen Prozessen und Gebäudetechnikkomponenten der betrachteten Energiesysteme sowie der integrierten 3D-Visualisierung im Entscheidungshilfesystem eingeführt. Analysen an Demonstrationsstandorten dienen zur Parametrisierung von Simulationsmodellen und zur Auswertung einzelner Projektergebnisse. Die Innovation der Projektidee besteht in der Entwicklung von Instrumenten für die standortbezogene Analyse der Angebots- und Nachfrageseite, einschließlich ihrer Validierung mit Standortdaten, und bietet gewerblichen Nutzern und Behörden Unterstützung bei der Vorhersage der Wirtschaftlichkeit von Nutzungsoptionen des oberflächennahen Untergrunds zum Heizen und Kühlen von einzelnen Gebäuden in städtischen Gebiete.


Projektlaufzeit: 10/19 – 03/23

Förderorganisation: BMWK

Projektpartner:

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

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).