Geothermie

Bei den unterschiedlichen geothermalen Verfahren spielen neben dem Temperaturniveau die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität des Untergrunds eine bedeutende Rolle. Für oberflächennahe Anwendungen werden diese Werte durch die zeitvariablen Wärmequellen und -senken an der Erdoberfläche ergänzt. Der jahreszeitliche Temperaturgang an der Oberfläche hängt ferner von den ortstypischen Niederschlagsmengen und dem lokalen Pflanzenbewuchs ab.

In Kenntnis dieser Größen und der Zusammensetzung des Bodens ermöglichen dreidimensionale Simulationen eine Auslegungsoptimierung von geothermalen Systemen zur winterlichen Gebäudeheizung und sommerlicher Kühlung. Ihre Prognosequalität zeigen Simulationen insbesondere in Anwesenheit von grundwassertragenden Bodenschichten.

Beispiel:

Die Abbildungen zeigen die Temperatur in Symmetrieausschnitten eines tonhaltigen Erdreichs in der Umgebung von Erdwärmekörben (blau: -5 °C, rot: 18 °C). Von links nach rechts geben die Momentaufnahmen die Temperaturverteilung in den Monaten Februar, April, Mai, Juli und November wieder. Während die Erwärmekörbe in den Wintermonaten dem Boden Heizleistung entziehen, speisen sie im Hochsommer Kühlleistung in das Erdreich ein.