Charakteristiken mitteltiefer Erdwärmesondenspeicher
In dieser Veröffentlichung beschreiben wir die Eigenschaften von mitteltiefen Erdwärmesondenspeichern (BTES), insbesondere ihre Leistungsabhängigkeit von verschiedenen geologischen Kennwerten und Auslegungsparametern. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist für die Optimierung der Effizienz der thermischen Energiespeicherung und die Verbesserung der saisonalen Wärmespeicherkapazitäten unerlässlich.
Anhand numerische Simulationen verschiedener Speicherkonfigurationen wird quantifiziert, wie sich Parameter wie die Länge und Anzahl der Erdwärmesonden, und der Abstand zwischen den Bohrlöchern auf die Systemleistung auswirken. Unsere Simulationen belegen die komplizierten Zusammenhänge zwischen diesen Auslegungsgrößen und ihre Auswirkungen auf die Speichereffizienz und die Wärmeausbeute.
Die Ergebnisse zeigen, dass bei geeigneter Systemdimensionierung und günstigen geologischen Bedingungen mitteltiefe BTES Systeme nach einer gewissen Betriebszeit hohe Speichernutzungsgrade von bis zu 83 % erreichen können. Darüber hinaus unterstreicht die Studie, wie wichtig es ist, den richtigen Abstand zwischen den Erdwärmesonden zu wählen, um die gegenseitige thermische Beeinflussung der Sonden und damit die Speichereffizienz zu optimieren.
Zudem erörtern wir den Einfluss von Betriebsvariablen, wie der Temperatur der in das Speichersystem eintretenden Wärmeträgerflüssigkeit, und wie die Anpassung dieser Parameter zu einer verbesserten Leistung führen kann. Wir kommen zu dem Schluss, dass das Verständnis der Sensitivität der verschiedenen Faktoren für die optimale Auslegung und Umsetzung von BTES-Systemen von entscheidender Bedeutung ist, um letztlich ihre Integration mit erneuerbaren Energiequellen zu unterstützen.
Unsere Forschung trägt somit zu entscheidenden Erkenntnissen über die Betriebsdynamik von mitteltiefen BTES bei und bietet eine Grundlage für künftige Studien, die darauf abzielen, die Effizienz und Anwendbarkeit von thermischen Energiespeichertechnologien zu verbessern.