Untersuchung des Einflusses ausgewählter Untergrundparameter auf die nachhaltige thermische Nutzung des oberflächennahen Untergrundes im urbanen Raum

Zur Deckung dieses Energiebedarfes zur Wärme- und Kälteversorgung im urbanen Raum hat sich die oberflächennahe Geothermie als erneuerbare Energiequelle bewährt. Allerdings sind im Wohnsektor meist kleine, grundstücksbasierte Systeme in geringen Abständen installiert. Diese intensive thermische Untergrundnutzung charakterisiert eine begrenzte Investitionssumme, sodass statt Untergrunddaten Literaturwerte für die Systemplanung herangezogen werden. Zudem verhindert die grundstücksbasierte Betrachtungsskala die Berücksichtigung umliegender Untergrundnutzungen. Die Konsequenzen dieser vereinfachten Systemplanung, wurden in dieser Arbeit untersucht. Im ersten Schritt wurden die für die Erdwärmenutzung relevanten Wärmetransportbedingungen identifiziert. Szenariensimulationen belegen den Einfluss der Grundwasserdynamik und der ungesättigten Zone auf das geothermische Standortpotential. Je dichter Erdwärmesonden installiert sind, desto wichtiger ist das Verständnis standortspezifischer Wärmetransportprozesse zur Bewertung der Wechselwirkungen zwischen benachbarten Systemen. Daher wurde im zweiten Schritt untersucht, wie standortspezifische Untergrundbedingungen diese Wechselwirkungen beeinflussen. Im Ergebnis zeigen Standorte mit einem hohen geothermischen Potential ein vergleichsweise geringes Risiko für thermische Interaktionen. Die Erhebung standortspezifischer Daten ist mit einem Mehraufwand für die Erkundungsuntersuchungen verbunden. Es wurde geprüft, inwieweit der Mehraufwand zu einer Steigerung der Systemeffizienz und -nachhaltigkeit beiträgt. Dafür wurden Ansätze zur Untergrundparametrisierung anhand von Literaturwerten und standortspezifischen Messungen gegenübergestellt. Für eine effiziente und nachhaltige geothermische Untergrundbewirtschaftung bedarf es einer Betrachtungsskala über die Grundstücksgrenzen hinaus. Dafür wurde ein Konzept für eine einheitliche geothermische Erschließung urbaner Wohngebiete betrachtet, das sowohl die Investitionskosten für die einzelnen Wohnhäuser reduziert als auch die Planungssicherheit optimiert.

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