Präsentation

1. Präsentation Erfolgsfaktoren für solare Mikrowärmenetze mit saisonaler geothermischer Wärmespeicherung GEOSOL präsentiert von Peter Biermayr (TU-Wien, Energy Economics Group), Herr Apfler, Herr Santz (HTL Wiener Neustadt) unter der Mitwirkung von Gregor Götzl, Julia Weilbold, Anna-Katharina Brüstle (Geologische Bundesanstalt) und Gerald Stickler (HTL Wiener Neustadt) Ein Forschungsprojekt im Rahmen des Forschungsprogramms “Sparkling Science“, gefördert vom Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung

2. Inhalt Inhalt der Präsentation: 1. Motivation, Fragestellung und Methode 2. Beispiele für GEOSOL-Fallstudien 3. Vorläufige Ergebnisse und Schlussfolgerungen

3. Motivation Untersuchungsleitende These • Saisonale Wärmespeicherung ist die Schlüsseltechnologie für eine vollsolare Wärmeversorgung im Niedertemperatur-bereich. • Rahmenbedingungen: • wirtschaftlich umsetzbar • ökologisch verträglich • kompatibel mit der Gesellschaft der Zukunft und dem Haus der Zukunft • Innovationspotenzial für die heimische Wirtschaft

4. Fragestellung Das GEOSOL-Modellsystem

5. Fragestellung Forschungsfragen • Allgemein: • Erfolgsfaktoren für das GEOSOL-Modellsystem? • Drei Hauptziele: • Eignung von oberflächennahen geothermischen Speichern (langfristig, dynamisch). • Technische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Rahmenbedingungen für das GEOSOL-Modellsystem. • Analyse der praktischen Umsetzbarkeit anhand von Fallstudien im Großraum Wiener Neustadt.

6. Fragestellung Forschungsfragen - Details • Welche Gebäudestrukturen kommen in Frage (Qualität, Größe, Dichte, Wärmebedarf, Temperatur) • Welche geologischen Formationen eignen sich? • Welche Quellen-/Senkentypen eignen sich? • Innovationsbedarf bei technischen Komponenten? • Faktoren für wirtschaftlichen Betrieb? • Passen die rechtlichen Rahmenbedingungen? • Ökologische Auswirkungen?

7. Methoden Wesentliche Methoden • Analyse internationaler Erfahrungen • Simulation eines Modellsystems (unterirdische und oberirdische Komponenten, Raster: 1h, Zeitraum 5a • Untersuchung von konkreten Fallstudien Beiträge der HTL Wr. Neustadt • Ausarbeitung von Fallstudien (Erhebungen, Berechnungen) • Errichtung einer Projekthomepage • Konzept für ein Feldlabor erneuerbare Energie-Technologien an der HTL

8. GEOSOL-Fallstudien Muggendorf Gutenstein Wiener Neustadt Maiersdorf Quelle: Geologische Bundesanstalt Ternitz Raach am Hochgebirge

9. GEOSOL-Fallstudien Fallstudie Maiersdorf Luftbild: NÖ Landesregierung, NÖ-Atlas

10. Fallstudie Maiersdorf Kennwerte der Gebäude

11. Fallstudie Maiersdorf Theoretischer Ertrag der Solaranlagen

12. Fallstudie Maiersdorf

13. GEOSOL-Fallstudien Fallstudie Muggendorf Luftbild: NÖ Landesregierung, NÖ-Atlas

14. Fallstudie Muggendorf Wärmebedarf der Gebäude

15. Fallstudie Muggendorf Theoretischer Ertrag der Solaranlagen

16. Fallstudie Muggendorf

17. Vorläufige Ergebnisse Wärmespeicherung vs. -entzug TVL = 70°C / - 2°C, Jahr 1: Wärmespeicherung; Jahr 2: Wärmeentzug Einzelsonde! • Wärmespeicherung um Faktor 2.5 > als Wärmeentzug • Langfristiger Wärmeentzug (Fernfeld) problematisch! • Wärmespeicherung im Jahr 1 bewirkt Leistungs-erhöhung um 30% bei anschließendem Wärmeentzug gegenüber konventionellen Wärmeentzug

18. Vorläufige Ergebnisse Temperaturen im sondennahen Bereich • Wechselbetrieb Wärmespeicherung - Heizen, Simulationsdauer: 5 Jahre • Starke Beeinflussung des Untergrundes beschränkt sich auf das direkte Sondenumfeld. • In Distanz von 3 Meter Erwärmung des Untergrundes nach 5 Jahren nur ca. 5°C. • Sukzessive Aufwärmung des sondennahen Untergrundes infolge des ungenügenden Wärmeentzug während den Heizphasen.

19. Vorläufige Ergebnisse Anordnung von Sondenfeldern Einzelsonde (Ladung u. Entladung) Verluste nach oben y x x T Nicht wieder- gewinnbar! T0 z x Saisonale Welle, Verluste! Verluste nach unten

20. Vorläufige Ergebnisse Anordnung von Sondenfeldern 1 Lade- u. 3 Entladesonden Optimaler Sondenabstand: Homogener Untergrund? Bodenbeschaffenheit? Grundwasser? Grundwasser mit Strömung?

21. Vorläufige Ergebnisse Anordnung von Sondenfeldern Variable Ladung/Entladung: kurzfristige Schwankungen: alle Sonden langfristige (saisonale) Überschüsse in den zentralen Sonden!

22. Vorläufige Erkenntnisse Vorläufige Ergebnisse und Schlussfolgerungen (1): • Geeignete Gebäudestrukturen: NT-WVTS aber mit nicht zu geringem Wärmebedarf (Investkosten der Bohrungen). • Horizontale Erdkollektoren sind für die saisonale Speicherung ungeeignet (Oberflächenverlust 50%). • Die Beladung des Sondenspeichers ist unproblema-tisch, die Entladung ist die Herausforderung. • Eine thermische Übersättigung des Bohrlochs bei der Ladung ist nicht feststellbar.

23. Vorläufige Erkenntnisse Vorläufige Ergebnisse und Schlussfolgerungen (2): • Die Speichereffizienz ist bei Einzelsonden gering –Lösung durch Sondenfelder! • Dadurch Lösungen erst ab kritischem Wärmebedarf (Wirtschaftlichkeit). • Die Effizienzperformance steigt mit den Betriebsjahren (vgl. sinkt bei reiner Entnahme). • Geltende rechtliche Bestimmungen (Temperaturen im Boden) werden nur im Nahfeld der Sonde (r=1m) verletzt (Anpassung erforderlich).

24. Vorläufige Erkenntnisse Vorläufige Ergebnisse und Schlussfolgerungen (3): • Die technische Machbarkeit zeichnet sich ab, die Wirtschaftlichkeit der Lösungen muss noch untersucht werden (kurz-, mittel- u. langfristig). • Erste Ergebnisse aus den Fallstudien sind motivierend. • Innovationschancen für die österreichische Wirtschaft sind gegeben!

25. GEOSOL Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Dr. Peter Biermayr, TU-Wien, biermayr@eeg.tuwien.ac.at, 01-58801-370358 Informationen im Web: www.sparklingscience.at/de/projekte/405-geosol/ oder www.geosol.at