Saisonale Wärmespeicherung im Hochtemperatur-Bohrloch-Wärmespeicher
Das Projekt GOES untersucht die Optimierung von Energiesystemen mit geothermischen Speichern. Auf dem Empa Campus wird ein Hochtemperatur-Bohrloch-Wärmespeicher betrieben, um Abwärme saisonal zu speichern und die Effizienz von Wärmepumpen zu steigern.
Auf dieser Seite
Ausgangslage
- Die mangelnde Verfügbarkeit von Wärmequellen erschwert den Ausstieg von fossilen Energieträgern im urbanen Kontext.
- Hohe Speichertemperaturen ermöglichen eine sehr gute Effizienz der Wärmepumpen und damit die Reduktion des Spitzenstrombedarfs im Winter.
- Die biologischen, chemischen und geologischen Auswirkungen der hohen Temperaturen werden im Schwesterprojekt ARTS untersucht
- Geothermische Energiespeicher sind in der Schweiz bisher wenig verbreitet.
- Hochtemperatur-Bohrloch-Wärmespeicher (HT-BTES) könnten eine skalierbare Speicherlösung für urbane Energiesysteme werden.
Auf dem Empa/Eawag Campus in Dübendorf wurde ein Hochtemperatur-Bohrloch-Wärmespeicher mit 144 Sonden à 100 m Tiefe installiert. Im Sommer wird der Speicher mit Abwärme geladen und im Winter über eine zweistufige Wärmepumpe entladen. Durch einen Temperaturgradienten im Speicher wird ein hoher COP im Winter erreicht. Das Projekt entwickelt Simulationsmodelle zur Optimierung des Betriebs und untersucht die Übertragbarkeit auf andere Standorte. Fallstudien für Zürich und Genf ergänzen die Pilotanlage.
Projektziele
- Effizienzsteigerung durch Hochtemperatur-BTES und optimierte Betriebsstrategien
- Entwicklung eines standardisierten Planungs- und Betriebskonzept
- Reduktion der jährlichen CO₂-Emissionen und Lastverschiebung vom Winter in den Sommer
Erkenntnisse
Erste Ergebnisse zeigen, dass die entwickelten numerischen Modelle das erwartete Verhalten gut abbilden, wobei die Kalibrierung entscheidend für die Genauigkeit ist. Die Inbetriebnahme verzögerte sich aufgrund zusätzlicher Untersuchungen zum Untergrund und eines Brandvorfalls, wodurch die erste Betriebsphase auf 2025 verschoben wurde. Trotz dieser Herausforderungen liefert das Projekt wertvolle Erkenntnisse für die Standardisierung und Skalierung geothermischer Energiesysteme in der Schweiz. Das HT-BTES-System auf dem Empa-Campus ist eine zentrale Forschungsplattform zur Optimierung geothermischer Energiespeicher und zur Validierung des plattformbasierten Designansatzes (PBD).
Ähnliche Projekte
Kontakt
Pilotprojekte Energie – Energie