Geothermie

Geothermie ist klimaneutral und immer verfügbar. Sie kann zum Heizen und Kühlen genutzt werden, was aufwendige Klimaanlagen überflüssig macht.

Für die Planung und Projektierung von Erdwärmesonden und Erdwärmesondenfeldern sind genaue Berechnungen des Wärmetransports im Untergrund und in der Erdwärmesonde erforderlich, um Unter- oder Überdimensionierungen der Erdwärmesonden und Erdwärmesondenfelder zu vermeiden. Eine Unterdimensionierung führt oft erst nach Jahren zu einem erhöhten Stromverbrauch der Wärmepumpe, eine Überdimensionierung führt zwangsläufig zu einem höheren Investment.

Wir haben deshalb mit COMSOL Multiphysics® ein numerisches Simulationsmodell entwickelt, welches die Erdwärmesonde mit ihrer realen Komplettierung abbildet und nicht auf Vereinfachungen wie Linienquellen oder Zylinderquellen zurückgreift. Das Modell berechnet den Wärmetransportvorgang in der Sondenkomplettierung (U-Rohr, Doppel-U-Rohr, Koaxial u.a.), den Wärmeübergang in das Wärmeträgerfluid (laminar/turbulent), den Wärmetransport in der Zementage und im Gebirge. Damit werden alle bestimmenden Prozesse möglichst detailliert physikalisch und mathematisch dargestellt.

Die Randbedingungen sind sehr flexibel gestaltet, so dass zeitlich variable Ganglinien der erwarteten Leistungen für Heizen und Kühlen berücksichtigt werden können.

Nachfolgende Abbildung zeigt exemplarisch die Temperaturverteilung im Gebirge und an der Bohrlochwand für ein Sondenfeld 2 x 6 mit 300m Teufe bei einem Betriebsregime mit Heizen und Kühlen.

Die in dem Modell für das Sondenfeld umgesetzte Heiz- und Kühlleistung zeigt nachfolgende Abbildung.

Durch die Randbedingung der geforderten Heiz- und Kühlleistung sind die anschließend dargestellte Temperaturgänge am Sondenkopf der Erdwärmesonde zu erwarten.

Da die Sondenkomplettierung mit Vor- und Rücklauf als Wärmetauscher wirkt, sind die Temperaturverteilungen im Wärmeträgerfluid der Komplettierung ebenfalls von Interesse.

Wir sind bereit, für Ihr Erdwärmevorhaben die Projektierung und Planungsleistung zu übernehmen. Sprechen Sie uns an!