Eine Modelica Toolbox zur Simulation von Erdwärmesondenspeichersystemen
In unserem Beitrag stellen wir die Modelica-Bibliothek MoBTES vor, die für die Modellierung von Erdwärmesondenspeichersystemen (BTES) entwickelt wurde. Unsere Arbeit unterstreicht das bedeutende Potenzial von BTES-Systemen für die großskalige Speicherung thermischer Energie über längere Zeiträume, was die saisonale Speicherung von thermischer Solarenergie und Abwärme erleichtert.
Das MoBTES-Modell demonstriert verschiedene Modellierungsansätze innerhalb seiner Architektur, die Anpassungen an die numerischen Anforderungen verschiedener Anwendungen ermöglichen. Wir haben das MoBTES-Framework validiert, indem wir es einerseits mit 3D-Finite-Elemente-Modellen und andererseits mit Überwachungsdaten von in Betrieb befindlichen BTES-Systemen verglichen haben, wobei nur geringe Abweichungen der Vorhersagen durch MoBTES festgestellt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass zwar alle Modellvarianten das langfristige Systemverhalten effektiv wiedergeben, die Auswahl des geeigneten Modells jedoch die Berechnungseffizienz und die kurzfristige Genauigkeit verbessern kann. Diese Studie unterstreicht auch die Notwendigkeit weiterer Forschung im Bereich der Parameterschätzung und der Berücksichtigung von Faktoren wie Wärmeverlusten durch die Bodenoberfläche für zukünftige Anwendungen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das MoBTES-Modell ein wertvolles Werkzeug für die Analyse und Optimierung von BTES-Systemen ist.