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GeoSol

Optimierung der Energieflüsse zwischen Geothermie und Solarthermie



 

Eckdaten

 
Projektlaufzeit:01.10.2008 - 31.03.2015
Projektleitung:Prof. Dr. rer. nat. Matthias Stiefenhofer
Projektteam:Dr. Werner Achberger
Waldemar Stiefenhofer
Matthias Ludwig
Konsortium:Hochschule Kempten
Stiefenhofer Energietechnik GmbH

Fraunhofer Institut Freiburg ISE


Kurzbeschreibung


Häufig stehen im Gebäudealtbestand nur kleine Bodenflächen zur Verfügung, zu klein, um den Gesamtenergiebedarf einer Wärmepumpe über einen oberflächennahen Erdkollektor abdecken zu können. Hier bietet sich als zweite Energiequelle die Umgebungsluft an, deren Energie mit Hilfe von Wärmetauschern über die Dachfläche eines Gebäudes gewonnen werden kann.

Projektziele

  • Verringerung des Stromverbrauchs einer Wärmepumpe bei gleichzeitiger Minimierung der benötigten Erdkollektorfläche.
  • Nutzung der natürlichen Abwärme von Photovoltaikmodulen.
  • Verwendung des Erdreichs als Niedertemperaturspeicher.
  • Modellierung und Simulation des Energiesystems zur Optimierung der Regelungsstrategien; kontinuierlicher Abgleich zwischen Simulation und Realität.

Dabei konnte in einem Demonstrationsgebäude die benötigte Fläche des Erdkollektors um 50% reduziert werden, bei gleichzeitiger Stromeinsparung der Wärmepumpe um ca. 10%. Der Effekt der zusätzlichen Strom- und CO2-Einsparung entsteht dabei durch die Flexibilität des Hybridsystems, optimal auf variable Randbedingungen reagieren zu können.
Typische Zeitverläufe über eine Heizperiode sind in der folgenden Abbildung zu sehen.

Nach oben weisende gelbe und blaue Balken geben die pro Tag am Dachkonvektor und am Erdkollektor anfallenden Quellenergien an. Rote Balken markieren die zusätzlich benötigte elektrische Energie innerhalb der Systemgrenzen. Nach unten weisende gelbe Balken zeigen schließlich die pro Tag am Dachkonvektor gewonnene Energie an, die zur Regenera¬tion des Erdreichs benützt wird. 


Veröffentlichungen


Wärmepumpen-System für den Altbestand, IKZ-Planer, 01-2015
Optimierung der Energieflüsse zwischen Geothermie und Solarthermie, EnOB-Symposium 2014, Tagungsband, 69-75


Schattenwurf