Arbeitsschritte:
- Entwicklung eines Berechnungsansatzes für Gebäudekühlenergiebedarfe:
Ein Berechnungsmodell wird entwickelt, um den Kühlenergiebedarf von Gebäuden zu ermitteln und stundengenaue Lastkurven für Neubauten und den Gebäudebestand zu erstellen. - Einbindung und Erweiterung eines Wärmepumpenmodells, das auf Stadtquartiersebene einsetzbar ist:
Das bestehende Open-Source-Wärmepumpenmodell ModHPS (https://github.com/RWTH-E3D/ModHPS) wird in die aufzubauenden Werkzeugketten integriert und u.a. hinsichtlich folgender Aspekte erweitert bzw. optimiert: Kühlungsanwendungen, bivalente Systeme und die Anbindung an Wärmenetze. - Integration eines physikalischen Netzknotenmodells:
Ein physikalisches Modell wird eingebunden, um die Wärmenetze auf Netzknotenebene abzubilden und Wechselwirkungen zu berücksichtigen. - Entwicklung eines feldbasierten Modell-im-Modell-Ansatzes:
Ein innovativer Ansatz zur numerischen Abbildung von Rohrleitungsnetzen als Multi-Physik-Modell wird entwickelt. Dies umfasst Wechselwirkungen zwischen Wärmenetz, Untergrund und Wetterdaten. - Abbildung von dynamischen klimatischen Wechselwirkungen:
Die Interaktionen zwischen der oberflächennahen Umgebung und dem Untergrund werden in die Simulation einbezogen, um dynamische klimatische Einflüsse zu berücksichtigen. - Ableitung von hydrogeologischen Potenzialindikatoren:
Potenzialindikatoren für geothermische Systeme in Kombination mit KNWN werden entwickelt, kalibriert und mit analytischen und numerischen Modellen abgeglichen. - Entwicklung analytischer Modelle zur Wärmenetzberechnung:
Effiziente analytische Modelle zur Wärmenetzberechnung werden erarbeitet und erweitert, um heterogene Untergrundverhältnisse und Wechselwirkungen mit der Oberfläche zu berücksichtigen. - Entwicklung von Berechnungsansätzen für geothermische Quellensysteme:
Analytische Berechnungsansätze für verschiedene geothermische Quellensysteme (Sonden, Brunnen, Kollektoren) werden implementiert und erweitert. - Überprüfung und Weiterentwicklung der analytischen Berechnungsansätze hinsichtlich geothermischer Wärmespeicherung, unter Berücksichtigung unterschiedlicher Zeitskalen wie Tag/Nacht-Zyklen und saisonaler Speicherung.
- Abgleich der Simulationsergebnisse mit den angebundenen Monitoringdaten sowie die Validierung der entwickelten Berechnungswerkzeuge.
- Parameterstudien und Testrechnungen des Quartiers mit verschiedenen Randbedingungen.
- Entwicklung der notwendigen Schnittstellen und nahtlose Integration der Simulationen und Berechnungsansätze in das geothermische Netzinformationssystem.
Arbeitspaket 5 konzentriert sich darauf, fortschrittliche Modellierungs-, Simulations- und Berechnungsansätze zu entwickeln, die eine präzise Erfassung verschiedener Aspekte des geothermischen Nahwärmenetzwerks ermöglichen. Das Hauptziel besteht darin, ein tiefgreifendes Verständnis für die Dynamik des Systems zu gewinnen und optimierte Lösungen für die Planung, Dimensionierung und den Betrieb zu erarbeiten.
