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Kombiniertes Wärmeversorgungssystem: Solarenergie und Erdwärmespeicher versorgen das Haus.

Fachbeitrag: Kombiniertes Wärmeversorgungssystem mit Solarenergie und Erdwärmespeicher

Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse einer Effektivitäts-Analyse für die kostengünstige Kombination von solarthermischer Energie mit einem Erdwärmespeicher für kleinere bis mittlere Objekte dar. Den Fachbeitrag haben Prof. Dr.-Ing. habil. Salman Ajib, Dipl.-Ing. Wolfgang Günther, Dipl.-Ing. Diala Karmo, Dipl.-Ing. Rechid Sadik und Techniker Helmut Weidner verfasst.

Die Substitution konventioneller Energieträger, wie Öl, Gas oder Kohle, steht im Mittelpunkt heutiger internationaler Energiepolitik. Ziel ist dabei, die Emission der Treibhausgase drastisch zu senken, um der globalen Erwärmung der Umwelt und damit einer Klimaverschlechterung vorzubeugen. Aus diesem Grund wurden im Rahmen der Forschungsarbeiten im Institut für Thermo- und Fluiddynamik der TU Ilmenau, in Kooperation mit der Hochschule Ostwestfalen-Lippe-Standort Höxter, Untersuchungen durchgeführt, inwieweit der Jahresheizenergiebedarf eines Einfamilienhauses in südlichen Gebieten Europas allein durch Kombination von Solarenergie und einem Erdwärmespeicher gedeckt werden kann. Zu diesem Zweck wurden im Vorfeld die physikalischen Eigenschaften des betreffenden Erdreichs bestimmt sowie analytische Berechnungen und numerische Simulationen durchgeführt. Dabei wurde der Einfluss unterschiedlicher Materialien für den Bau des Erdwärmespeichers untersucht. Letztendlich wurde in Benidoleig nahe Valencias in Spanien eine bestehende Solaranlage auf einem Einfamilienhaus um einen Erdwärmespeicher ergänzt und die Gesamtanlage vermessen.

In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der numerischen Simulationen sowie die Messergebnisse des kombinierten Wärmeversorgungssystems vorgestellt und miteinander verglichen sowie Optimierungsvorschläge abgeleitet und diskutiert. Um die Kosten so gering wie möglich zu halten, wurde auch die ökonomische Seite des Baus eines derartigen Erdwärmespeichers betrachtet. Die Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, dass mit einem geringen Kostenumfang überschüssige Solarenergie im untersuchten Erdwärmespeicher zwischengespeichert werden kann, um so in der Übergangszeit im Frühjahr und Herbst den Heizungsbedarf in den Abendstunden zu decken. Abhängig von der eingebrachten Energiemenge der Solarthermieanlage ist nach einer längeren Aufheizphase dieses kostengünstigen Erdwärmespeichers auch die Überbrückung einer Schlechtwetterperiode über einen Zeitraum von vier bis fünf Tagen möglich.

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