Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Vertikalabsorber und Materialoptimierung

Description: Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. In diesem Teilvorhaben wird von der GeoCollect GmbH untersucht, wie der Einsatz von 100 % Recyclingmaterialien für die kunststoffbasierten Absorber und verbindenden Rohrleitungen ermöglicht werden kann. Neben einer Materialoptimierung von gängigem Polypropylen in Richtung Polyethylen wird die GeoCollect GmbH insbesondere die Eignung und Zertifizierbarkeit von Recycling-Granulaten und daraus hergestellten Komponenten für die Anwendung im Rahmen der oberflächennahen Geothermie untersuchen. Desweiteren werden von der GeoCollect GmbH die Absorberform und die Gesamtgeometrie bezüglich der thermischen Performance und der Langzeitbeständigkeit optimiert. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Gesamt-Ökobilanz des Systems gelegt. Entsprechende Optimierungsrechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem SIJ der FH Aachen durchgeführt, wobei die C02- Emissionen als Leitparameter der Ökobilanzierung gewählt werden. Zudem führt die GeoCollect GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der WKG Energietechnik GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster durch. Basis der Neuentwicklung ist der Plattenabsorber der GeoCollect GmbH. Die für die Versuche an der FH Aachen benötigten Kollektor-Elemente und Anschlussmaterialien werden von der GeoCollect GmbH bereitgestellt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Aachen ? Polyethylen ? Polypropylen ? Oberflächennahe Geothermie ? Absorber ? Latentwärmespeicher ? Wärmerückgewinnung ? Bodendegradation ? Rezyklat ? Schadensvermeidung ? Wärmepumpe ? Ökobilanz ? Energiespeicher ? Energietechnik ? Grundwasser ? Rohrleitung ? Regeneration ?

Region: Sachsen

Bounding boxes: 10.96785° .. 10.96785° x 47.85761° .. 47.85761°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• GeoCollect GmbH (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-10-01 - 2026-09-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Vertical absorber and material optimization
  Description: In the lnnoFlaG project, novel near-surface heat exchanger elements in combination with latent heat storage, energy storage and hydraulic modules are to be developed as a functional unit by the consortium of companies, tested and modeled in interaction with the near-surface soil (incl. moisture transport and freezing processes) as well as multimodal regeneration. The aim is to increase planning reliability with regard to yields, but also to prevent damage, because damage has occurred in the past due to soil freezing, especially in the case of shallow geo-collectors. In this sub-project, GeoCollect GmbH is investigating how the use of 100% recycled materials for the plastic-based absorbers and connecting pipelines can be made possible. Besides a material optimization of common polypropylene towards polyethylene, GeoCollect GmbH will especially investigate the suitability and certifiability of recycled granulates and components made from them for the application in the context of near-surface geothermal energy. Furthermore, GeoCollect GmbH will optimize the absorber shape and the overall geometry with respect to thermal performance and long-term durability. Special attention will be paid to the overall life cycle assessment of the system. Corresponding optimization calculations are carried out in cooperation with the SIJ of the FH Aachen, whereby the C02- emissions are chosen as the leading parameter of the life cycle assessment. In addition, GeoCollect GmbH, in close cooperation with SIJ and WKG Energietechnik GmbH, is carrying out the new development of a forced-flow heat exchanger for heat recovery from surface water, wastewater and groundwater up to a functional prototype. The basis of the new development is the plate absorber of GeoCollect GmbH. The collector elements and connection materials required for the tests at the FH Aachen are provided by GeoCollect GmbH. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1127479

Status

Aktiv

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