Aktivitäten

 

Entwicklung eines Simulationstools zur thermischen Simulation von Gewässerwärmekonzepten

Die Nutzung von Umweltwärme hat sich in den letzten Jahren zu einem wirkungsvollen Baustein der Wärmewende entwickelt. Dabei bietet speziell der Wärmeinhalt von Gewässern ein beträchtliches Potenzial. So kann die Wärme von Flüssen und Seen mit Hilfe von Wärmepumpen auf ein Temperaturniveau gehoben werden, welches zur Wärmeversorgung von einzelnen Gebäuden, Quartieren oder Industrieprozessen genutzt werden kann.

Da der Einsatz der Gewässerwärmeanlagen jedoch einen Eingriff in das Ökosystem darstellt, müssen negative Folgen im Rahmen der Genehmigung von Gewässerwärmeprojekten evaluiert werden. Hierbei ist insbesondere die Abkühlung der Gewässer durch den Einsatz der Wärmepumpen von Bedeutung. So empfiehlt die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) die Beachtung der lokalen Abkühlung von Gewässern durch Gewässerwärmeanlagen und weiterhin die Beachtung der Auswirkung mehrerer Gewässerwärmeanlagen auf das Temperaturniveau von Flussabschnitten (Summationswirkung). Machbarkeitsstudien und Genehmigungsverfahren für Gewässerwärmeanlagen stehen damit vor großen Herausforderungen.

Das Ziel des Projektes ist es daher, ein anwendungsorientiertes Simulationstool zur Abschätzung der thermischen Auswirkung von Gewässerwärmeanlagen auf Seen und Fließgewässer zu entwickeln und messtechnisch zu validieren. Mit dem Simulationstool sollen insbesondere Genehmigungsprozesse von kleinen Gewässerwärmeanlagen im kW- bis einstelligen MW-Bereich unterstützt werden. Dazu sollen bereits vor der Realisierung der Anlagen Aussagen in Bezug auf mögliche Temperaturgradienten/Temperaturfahnen im dreidimensionalen Gewässerkörper sowie in Bezug auf die thermische Summationswirkung mehrerer Anlagen getroffen werden.

Das Projekt läuft bis zum 30. September 2028 und wird von der Thüringer AufbauBank unter Verwendung von EFRE-Mitteln gefördert.

Innovative Konzeptentwicklung zur kleinskaligen Nutzung von Gewässerwärmepotenzialen


Die Nutzung des Wärmepotenzials von Gewässern bietet eine vielversprechende Möglichkeit zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung von Städten und Gemeinden. Während bisher jedoch insbesondere größere Fließgewässer im Fokus standen, gewinnt im Zuge der kommunalen Wärmeplanung inzwischen auch die Nutzung kleinerer Fließgewässer an Interesse. Aufgrund der vergleichsweise geringen Abflussmengen ergeben sich hierbei allerdings besondere Herausforderungen – sowohl in Bezug auf die anlagentechnische Umsetzung als auch in Bezug auf mögliche Auswirkungen des Klimawandels (z. B. Starkregenereignisse im Frühjahr und niedrige Pegel im Sommer).

Das Ziel des Vorhabens ist es daher, innovative Konzepte zur kleinskaligen Nutzung von Gewässerwärmepotenzialen in Fließgewässern mit niedrigen Durchflussraten zu entwickeln und zu erproben. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Ableitung von Anpassungsstrategien hinsichtlich möglicher Auswirkungen des Klimawandels auf die Flussregion.


Projektpartner sind das Jena-GEOS-Ingenieurbüro und das Institut für angewandte Bauforschung (IAB).


Das Projekt läuft bis zum 31. Januar 2026 und wird von der Thüringer AufbauBank unter Verwendung von EFRE-Mitteln gefördert. 


Speläothermie | Thermische Nutzung von Hohlräumen für die Wärmeversorgung von Gebäuden

In diesem Projekt geht es um die Nutzung der Wärme in Thüringens Höhlensystemen (Höhler) mittels Wärmepumpen.
In Thüringen befinden sich mehrere tausend Höhler, welche ursprünglich zur Lagerung von Vorräten wie Bier und anderen Lebensmitteln verwendet wurden. Aufgrund ihrer Lage im Untergrund besitzen diese Höhler ganzjährig eine konstante Temperatur von ca. 8 °C. Bei tiefen Außentemperaturen im Winter kann die Wärme der Höhler prinzipiell durch Wärmepumpen auf ein Temperaturniveau gebracht werden, welches zur Beheizung von Gebäuden an der Erdoberfläche geeignet ist.
Ziel des Projektes ist es, das  Potenzial der Speläothermie zu untersuchen und die prinzipielle Machbarkeit mit mobilen Kleinstwärmepumpen nachzuweisen.

Projektpartner sind Jena-GEOS-Ingenieurbüro GmbH, Geodynardo GmbH und KTC.

Das Projekt läuft bis zum 30. April 2025 und wird von der Thüringer AufbauBank unter Verwendung von EFRE-Mitteln gefördert. 


Gewässerwärme | Messung des Versch mutzungspotenzials von Gewässern in Bezug auf zukünftige Wärmepumpenanwendungen:

Kernfragen:
  • Gefährdet die Verschmutzung durch See- oder Flusswasser den (kommerziellen) Betrieb einer Wärmepumpenanlage?
  • Mit welchen Verschmutzungen an Komponenten zukünftiger Wärmepumpen ist zu rechnen? Biofouling? Verkalkung? Schwebstoffe?
  • Wie schnell bilden sich die Verschmutzungen?
  • Welche Entnahmestellen und -tiefen besitzen ein geringes bzw. hohes Verschmutzungspotenzial?
  • Wie verhält sich das Gewässer im Vergleich zu anderen Gewässern?
Projektpartner ist KTC. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und endet am 30. September 2025.