Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2023

Analyse von geothermischen Großkollektoranlagen mit Kalten Nahwärmenetzen zum regenerativen Heizen und Kühlen in Kalifornien

Prof. Dr. Volker Stockinger
Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm
Institut für Energie und Gebäude (ieg)

Dr. Tianzhen Hong
Lawrence Berkeley National Laboratory
Building Technology & Urban System Division

Kalte Nahwärmenetze mit geothermischen Großkollektoranlagen haben bereits bewiesen, dass sie einen erheblichen Beitrag zur erneuerbaren Wärme- und Kälteenergieversorgung für ganze Stadtteile in Deutschland leisten können. Ihr Potential und ihre Effizienz wurden durch Monitoring und Forschung an mehreren Anlagen unterschiedlicher Größenordnungen bestätigt. Gleichzeitig konnte in den letzten Jahren die Simulationssoftware DELPHIN für die Modellierung solcher Anwendungen validiert werden.

Um die Kalte Nahwärme in Verbindung mit Großkollektoranlagen auch außerhalb von Zentraleuropa einzusetzen, muss die Ausweitung solcher Systeme auf globaler Ebene für verschiedene Klimaregionen erprobt werden. Abhängig von den klimatischen Bedingungen und typischen Gebäudeanforderungen können sowohl regenerative Wärme- als auch Kälteanforderungen erfüllt werden.

Das Ziel der Zusammenarbeit mit dem Lawrence Berkeley National Laboratory besteht darin, die geeigneten Rahmenbedingungen für den Einsatz der Kalten Nahwärme mit geothermischen Großkollektoranlagen als nachhaltige Energiequelle für die Wärme- und Kälteversorgung in verschiedenen Regionen Kaliforniens zu bestimmen. Dies ermöglicht die Erstellung erster Projektvorschläge für potenzielle Pilotstandorte. Die Ergebnisse sind anschließend auf weitere Standorte mit ähnlichen Gegebenheiten übertragbar.

Abschlussbericht
Kalte Nahwärmenetze mit geothermischen Großkollektoranlagen haben bereits bewiesen, dass sie einen erheblichen Beitrag zur erneuerbaren Wärme- und Kälteenergieversorgung von ganzen Stadtteilen in Deutschland beitragen können. In Zusammenarbeit mit dem weltweit renommierten Lawrence Berkeley National Laboratory wurde der Einsatz dieser Systeme an drei Standorten der U.S.-Westküste in Kalifornien und Oregon analysiert.

Es konnte anhand wissenschaftlicher Untersuchungen gezeigt werden, dass Großkollektoranlagen auch unter den klimatischen Bedingungen der US-Westküste sehr effizient betrieben werden können und dadurch zu einer erheblichen C0₂ Reduzierung im Wohngebäudebereich beitragen. Durch den Einsatz von Wärmepumpen wird damit zusätzlich das von der US-Regierung angestrebte Ziel der Sektorenkopplung und Elektrifizierung des Wärme- und Kältesektors erreicht. Die größte Unsicherheit stellen hierbei allerdings die zum Teil erheblichen Unterschiede in den Strom- und Gaspreisen der einzelnen Staaten dar. Diese entscheiden damit über den wirtschaftlichen Einsatz dieser Technologien, verglichen mit herkömmlichen Systemen. Hier könnten staatliche Eingriffe, wie beispielsweise das Einführen von sogenannten Wärmepumpenstromtarifen helfen.