SI/502485

Publikationen / Ergebnisse

Das Hochtemperatur-Erdsondenfeld (HT-BTES) auf dem Empa-Campus in Dübendorf, Schweiz, ist ein innovatives Pilotprojekt, das darauf abzielt, Technologien zur geothermischen Energiespeicherung voranzutreiben. Das System, das in die Fernwärmenetze des Campus integriert ist, besteht aus 144 Erdsonden, die mit einer Vielzahl von Messsensoren ausgestattet sind, welche umfangreiche Daten zur Leistungsüberwachung liefern. Diese Sensoren sind entscheidend, um die betriebliche Effektivität des Systems zu bewerten und Erkenntnisse zu gewinnen, die zukünftige Geothermieprojekte in der Schweiz beeinflussen werden. Das Pilotprojekt ist auch von zentraler Bedeutung, um den plattformbasierten Designansatz (PBD) zu testen und zu validieren, der darauf abzielt, die Einführung von geothermischen Energiesystemen in der Schweiz zu vereinfachen und zu standardisieren. Das HT-BTES-System auf dem Empa-Campus dient als flexible experimentelle Plattform, auf der verschiedene numerische Modelle sowohl für Entwurfs- als auch für Steuerungszwecke getestet werden. Diese Modelle bewerten den Einfluss von Speicherkapazität, Wärmeübertragung, Temperatur- und Betriebseffizienz auf das System und optimieren gleichzeitig die Interaktionen zwischen dem HT-BTES und den Wärmepumpen sowie Kühlsystemen des Campus. Es werden auch steuerungsorientierte Modelle zur dynamischen Steuerung der Massenströme im BTES entwickelt und um die verschiedenen Durchflussvarianten der Einspeisung in die Erdsonden (z.B. in Serie oder parallel) zu optimieren. Eines der Hauptziele ist es, diese Modelle zu vereinfachen, ihre Komplexität zu reduzieren und dabei die Genauigkeit beizubehalten, um sie auf andere geothermische Energiesysteme in der Schweiz besser anwenden zu können. Die Umsetzung des HT-BTES-Systems stieß jedoch auf mehrere Herausforderungen. So wurde ein paralleles Projekt gestartet, um die Auswirkungen des HT-BTES auf den Untergrund zu untersuchen. Diese erforderte die Erfassung von Parametern aus dem thermisch ungestörten Erdreich, d.h. es mussten Messreihen durchgeführt werden, bevor man den Speicher ein erstes Mal geladen hat. Diese führte zu Verzögerungen bei der Inbetriebnahme. Darüber hinaus führte ein noch unbekannter Fehler während der Vorabtests zu einem Brandvorfall, bei dem Pumpen und Ventile beschädigt wurden. Dieser Unfall hat die Inbetriebnahme des Systems weiter verzögert, sodass die erste Betriebssaison nun voraussichtlich auf das 2. Quartal 2025 verschoben wird. Trotz diesen Herausforderungen hat das Pilotprojekt wertvolle Lehren und Erkenntnisse geliefert, insbesondere in der Aufbauphase. Diese Lehren, die in diesem Bericht detailliert beschrieben werden, werden entscheidend sein, um das Design und den Betrieb des HT-BTES-Systems zu verbessern und die PBD-Methodik weiter zu verfeinern.