Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme

Description: Im Projekt InnoFlaG 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. Das Gesamtvorhaben wird vom Solar-Institut Jülich der Fachhochschule Aachen koordiniert. Modelle für den Wärme- und Feuchtetransport werden entwickelt und auf der Basis von Messdaten am Testfeld Campus Jülich validiert. Experimentelle Untersuchungen zur Bewertung der thermischen Leistungsfähigkeit von Erdabsorberelementen werden an verschiedenen für Deutschland repräsentativen Erden in künstlich hergestellten adiabaten Messkästen durchgeführt. Ein weiterer Fokus liegt auf der experimentellen Studie von Vereisungs- und Enteisungsvorgängen im Erdreich, um hier für die weitergehende numerische Analyse geeignete und validierte Parameter und Datensätze zur Verfügung stellen zu können. Durch die Entwicklung eines einfachen, aber validierten Systemauslegungstools mit detaillierten Wärmeübertragungsprozessen können für den jeweiligen Anwendungsfall für bestimmte komplexe Anforderungen optimierte Systemtypologien und -konfigurationen zusammengestellt und umwelttechnisch über den gesamten Lebenszyklus hinweg bewertet werden (CO2-Bilanz, Effizienz, Nachhaltigkeit). So können Systeme bedarfsgerechter und um bis zu 30 % kleiner im Flächenbedarf ausgelegt und das Marktpotential energieeffizienter Erdwärmekollektoren besser genutzt werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Aachen ? Jülich ? Latentwärmespeicher ? Erdwärmekollektor ? CO2-Fußabdruck ? Bodendegradation ? Schadensvermeidung ? Wärmepumpe ? Nachhaltigkeitskriterium ? Energiespeicher ? Flächennutzung ? Messdaten ? Numerisches Verfahren ? Studie ? Regeneration ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Fachhochschule Aachen, Solar-Institut Jülich (Betreiber*in)
• GeoCollect GmbH (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• WKG Energietechnik GmbH (Mitwirkende)

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

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Development and validation of geothermal models and system concepts with innovative near-surface elements for dynamically controlled heat pump systems
  Description: In the InnoFlaG 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, especially in the case of shallow geo-collectors, due to freezing of the ground. The overall project is coordinated by the Solar Institute Jülich at Aachen University of Applied Sciences. Models for heat and moisture transport are being developed and validated on the basis of measured data at the Jülich Campus test field. Experimental investigations to evaluate the thermal performance of earth absorption elements are carried out on different earths representative for Germany in artificially produced adiabatic measurement boxes. Another focus is on the experimental study of icing and deicing processes in the soil in order to be able to provide suitable and validated parameters and data sets for further numerical analysis. By developing a simple but validated system design tool with detailed heat transfer processes, optimized system typologies and configurations for specific complex requirements can be compiled for the respective application and evaluated in environmental terms over the entire life cycle (CO2 balance, efficiency, sustainability). In this way, systems can be designed to be more demand-oriented and up to 30% smaller in area requirements, and the market potential of energy-efficient geothermal collectors can be better exploited. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1119952

Status

Aktiv

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