„nachhaltige technologien 02 | 2021"

Numerische Simulationen als Eckpfeiler für erfolgreiche Großwärmespeicherprojekte Ein weiterer Schwerpunkt des Tasks 39 ist die nume- rische Simulation von Großwärmespeichern, welcher Eckpfeiler für eine erfolgreiche Umsetzung darstellt. Die enormen Größen und die damit verbundenen hohen Investitionskosten, Umwelteinflüsse, wie bei- spielsweise hydrogeologische Einflussfaktoren (wie Grundwasserströmungen) sowie der Umstand immer komplexer werdender Energiesysteme basierend auf volatilen erneuerbaren Energiequellen erfordern vorab eine ausführliche Planung zur Risikominimierung und zur erfolgreichen Durchführung von Großwärme- speicherprojekten. Rein experimentelle Untersu- chungen stoßen dabei sehr schnell an ihre Grenzen. Prototypen und Funktionsmuster sind im Hinblick auf Großwärmespeicher entsprechend kostenintensiv und die nötige, teils mehrjährige Betrachtung von Komponenten und Gesamtsystemen ist nicht möglich. Aus diesen Gründen werden numerische Simulati- onsmodelle in entsprechenden Software-Tools auf System- als auch Komponenten-Ebene eingesetzt, um beispielsweise Vorkonzeptionierungen sowie Detailauslegungen vorzunehmen und die mehrjährige ganzheitliche Betrachtung von Großwärmespeicher- technologien in den angestrebten Energiesystemen zu ermöglichen. Aus den vorliegenden Gründen ist die Sicherstellung und Verbesserung der Qualität numerischer Modelle ein zentrales Ziel des Tasks, welches durch die Zusammenführung internationaler Simulationsexperten in der Arbeitsgruppe erreicht wird. Neben einer ausführlichen Inventarisierung und Kategorisierung von vorhanden numerischen Modellen wird eine breit angelegte Validierung gegen reale Messdaten und der Vergleich der Modelle untereinander durch mehrere Round-Robin Simulati- onen durchgeführt. Ergebnisse daraus werden, neben Aussagen zu Genauigkeit und numerischer Perfor- mance vorhandener Modelle, auch allgemeine Emp- fehlungen zur Simulation von Großwärmespeicher sein. Zudem sollen darauf aufbauend standardisierte Validierungstests für zukünftige Modellentwicklun- gen abgeleitet werden. Im Rahmen des Tasks werden aufgrund vorhandener Synergien bei den Anwendungsszenarien, bei der Integration in Fernwärmesystemen sowie bei der numerischen Simulation jedoch nicht nur Großwas- serwärmespeicher, wie Behälter- und Erdbecken-Wär- mespeicher betrachtet. Selektiv werden Erfahrungen von Experten zu Großwärmespeichertechnologien mit anderen Speichermedien, wie Aquifer- und Erdsonden- Wärmespeicher, miteinbezogen. Als Speichermedien kommen daher neben Wasser mit atmosphärischem Druck (oder leichtem Überdruck), auch grundwasser- führende Erdreichschichten und Erdreich zum Einsatz. Österreich spielt in diesem kollaborativen Vorhaben eine zentrale Rolle. Neben der Leitung der Arbeitsgrup- pe durch AEE INTEC bringen die fünf österreichischen Institute und Unternehmen wertvolle Kenntnisse und Erfahrungen aus abgeschlossenen und aktuell gerade in Bearbeitung befindlichen nationalen und internationalen Projekten ein. Nicht zuletzt liefert das aktuell in Österreich im Rahmen des Energie- forschungsprogramms des Klima- und Energiefonds laufende Forschungs-Leitprojekt „gigaTES“ inhaltli- che Beiträge für die österreichische Beteiligung, das zentrale Wissen sowie die Bedürfnisse der österrei- chischen Nah- und Fernwärmeversorger sowie die Ex- pertise der heimischen Industrien bei der Planung und Umsetzung von Großwärmespeichern. Im speziellen werden österreichische Institute und Unternehmen aktiv bei Materialfragestellungen zu Polymer-Linern, der Ent- wicklung von Speicherkonzepten und deren Bewertung als auch zu Fragestellungen bei der numerischen Simulation von Großwärmespeichern mitarbeiten. Die Projektergebnisse des Task 39 werden gezielt an österreichische Industrien und relevante nationale Stakeholder-Gruppen kommuniziert, um einerseits eine starke internationale Marktposition zu erreichen und andererseits die Umsetzung dieser Technologie in Österreich zu ermöglichen. Weiterführende Informationen / Links im E-Paper https://iea-eces.org/annex-39/ https://nachhaltigwirtschaften.at/de/iea/technologieprogramme/eces/iea-eces-annex-39.php Dipl.-Ing. Michael Reisenbichler und Samuel Knabl, M.Sc. sind wissenschaftliche Mitarbeiter der Gruppe „Thermische Energiespeicher“ bei AEE INTEC. m.reisenbichler@aee.at , s.knabl@aee.at