Uni-Bayreuth

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Energiebedarfsermittlung zur Dimensionierung von geothermischen Anlagen in der Gebäudeklimatisierung

Ekkehart Bethge1
1 Arcadis Deutschland GmbH

P 8.6 in Geothermal energy und geocooling

Die Verwendung von geothermischen Anlagen zur Gebäudeklimatisierung ermöglicht gegenüber konventionellen Energieträgern deutliche wirtschaftliche Vorteile und C02-Einsparpotentiale: So sind gegenüber einer modernen Heizanlage mit Gas-Brennwerttechnologie Kosteneinsparungen bis über 50% möglich. Grundlage, um die prognostizierten Einsparpotentiale in der Praxis zu erreichen, ist eine detaillierte Berechnung des zukünftigen Energiebedarfs und eine hierauf angepasste Planung der geothermischen Anlage. Eine möglichst realistische Einschätzung des Energiebedarfs und der damit verbundenen Anlagendimensionierung ist zudem erforderlich, um die Auswirkungen des Anlagenbetriebs auf die Bodenzone und das Grundwasser im Vorfeld abschätzen zu können.

Im ersten Schritt sind im Rahmen der Energieanalyse insbesondere die Kennwerte zur Gebäudephysik- und Gebäudenutzung sowie die klimatischen Randbedingungen möglichst detailliert zu erfassen. Aus den erhobenen Daten müssen neben den Bedarfskenngrößen nach EnEV und DIN V 18599 möglichst auch Tages- und Jahres-Ganglinien zur Identifizierung von Spitzenlasten ermittelt werden. Um komplexe Einstrahlungs- und Wärmeübergangsprozesse zu berücksichtigen, können z.B. auch Methoden der thermischen Gebäudesimulation eingesetzt werden.

Auf Basis der Energiebedarfsdaten erfolgt im Anschluss die Planung zur Energiebereitstellung aus den geothermischen Quellen. Ziel ist eine möglichst nachhaltige Betriebsweise der Anlage zu erreichen. Hierfür sind neben den Untergrundeigenschaften und den verfügbaren geothermischen Energieressourcen auch die Strömungsvorgänge innerhalb der Anlagenkomponenten zu berücksichtigen (beispielsweise Anpassung der Betriebsweise zur Vermeidung von mikrobiologischen und chemischen Ablagerungen). Durch Simulation des Anlagenbetriebs und des damit verbundenen Wärmetransports und der Wärmespeicherung im Untergrund wird die Anlagenkonfiguration festgelegt (u.a. Anzahl und Lage der Sonden/Brunnen) und die Auswirkung auf den Untergrund bestimmt.

last modified 2013-11-02