„nachhaltige technologien 02 | 2026"

der Übergangszeit zu optimieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bewirtschaftungsstrategien, bei de- nen Drifts im thermischen Zustand des Untergrunds erst spät sichtbar werden und zu Einbußen bei Ertrag und Jahresarbeitszahl (Seasonal Performance Factor – SPF) des Gesamtsystems führen, erlaubt das von AEE INTEC entwickelte Tool eine automatisierte und datenbasierte Bewertung des Speicherzustands von ganzen Sondenfeldern auf Basis gängiger Messdaten und ohne zusätzlichen Installationsaufwand. Optimierte Auslegung von Erdsondenfeldern Der von AEE INTEC entwickelte Energiesystemopti- mierer ermöglicht die Integration von Erdsonden- feldern in Energiesysteme. Er betrachtet Erdsonden nicht isoliert, sondern als Komponenten eines thermohydraulisch gekoppelten Gesamtsystems aus Wärmepumpen, Pufferspeichern und Verteilnetz. Das Tool positioniert die Erdsonden mittels der „Farthest- Point“-Methode automatisch, sodass die verfüg- baren Flächen möglichst gleichmäßig ausgenutzt werden. Ergänzend dazu lassen sich Anzahl, Tiefe und Bauform der Erdsonden als Variationsparameter einbeziehen. Eine „Multi-Objective“-Optimierung mit genetischem Algorithmus berücksichtigt in einem zweiten Schritt mehrere konkurrierende Ziele. Die Erdsonden sollen möglichst weit auseinander stehen und möglichst nah am Verteiler liegen. Das ist insbe- sondere bei nicht selbstabgleichenden Verschaltun- gen relevant, um ungleichmäßiges Durchströmen der Erdsonden zu verhindern. Die definierte Erdsonden- feldvariante geht unmittelbar als Komponente in das Optimierungsmodell ein, wobei die Wechselwirkung mit den übrigen Systemkomponenten abgebildet wird. Auslegungsvarianten für Erdsondenfelder und weitere Komponenten lassen sich so konsistent im definierten Energiesystem betrachten. Diese Modelle sind in der Lage, vollständige Jahresverläufe mit Stundenauflösung in unter 90 Minuten auf Standard- hardware zu berechnen, was iterative Variantenver- gleiche innerhalb eines üblichen Planungszeitraums ermöglicht. Durch die Multi-Objective-Optimierung Dipl.-Ing. Philipp Gradl ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Bereichs „Erneuerbare Energien“ bei AEE INTEC. p.gradl@aee.at Konrad Wolf ist Head of Operation bei BCE Beyond Carbon Energy Holding GmbH. Weiterführende Informationen / Links im E-Paper [1] Noël, A., & Cimmino, M. (2022, December). Development of a topology optimization method for the design of ground heat exchangers [Paper]. International Ground Source Heat Pump Association annual Conference, Las vegas, NV, USA. https://doi.org/10.22488/okstate.22.000017 Die strichlierte Linie zeigt das Grundstück für die Platzierung der Erdsonden. Die schwarzen Punkte markieren die mit der „Farthest-Point“-Methode bestimmten Positionen der Erdson- den, die orangen Punkte die darauf aufbauend mit dem gene- tischen Algorithmus optimierte Anordnung. Dadurch konnte der minimale Sondenabstand von 6,691 m auf 7,957 m erhöht werden. Durch diesen um 20 Prozent erhöhten Sondenabstand im Feld können laut Stand der Technik bis zu 18 Prozent der Sondenlänge und damit maßgebliche Investkosten eingespart werden [1] Quelle: AEE INTEC / Philipp Gradl 0 10 x [m] y [m] 20 30 Freifläche Original (6.691 m) GA-Ergebnis (7.957 m) 20 15 10 5 0 Erdsondenposition konnte der Sondenabstand in nachsimulierten Teil- feldern des Quartiers „Viertel Zwei“ um bis zu 20 Prozent erhöht werden. Wendet man diese Methoden bei künftigen Bohrvorhaben an, könnten laut Stand der Technik bis zu 18 Prozent der Sondenlänge und damit maßgebliche Investitionskosten im Vergleich zu herkömmlichen Planungsmethoden eingespart werden [1] . Ausblick Beyond Carbon Energy plant, diese innovativen Ansätze künftig im Zuge weiterer Entwicklungs- schritte im Quartier „Viertel Zwei“ und in ähnlichen Projekten gemeinsam mit Partnerorganisationen einzusetzen und kontinuierlich weiterzuentwickeln. Das mittelfristige Ziel besteht darin, geothermische Erdsondenfelder als planbare und auf Basis definier- ter Untergrundzustände flexibel regelbare Elemente in urbane Energiesysteme zu integrieren und so zur nachhaltigen Stadtentwicklung beizutragen. 13 12 ENERGIE AUS DEM UNTERGRUND