Förderung Erdwärmenutzung besser planen
Simulationen sollen helfen, die Folgen der Erdwärmenutzung zum Heizen und Kühlen auf die Umgebung besser abzuschätzen. Das macht die Nutzung sicherer und wirtschaftlicher.
Die Erdwärme ist eine klimafreundliche Energiequelle zum Heizen und Kühlen von Gebäuden. Ihre Nutzung hat aber Auswirkungen auf den Boden, die zum Teil noch nicht genau verstanden sind. Mittels Simulationen will Dr. Merita Tafili vom Lehrstuhl für Bodenmechanik, Grundbau und Umweltgeotechnik der Ruhr-Universität Bochum diese Folgen vorab genau berechnen und damit die Voraussetzungen für eine sichere Nutzung und eine größere Akzeptanz der Erdwärmenutzung schaffen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligte ihr dafür eine Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe, die über bis zu sechs Jahre mit rund 1,7 Millionen Euro gefördert wird.
Nachhaltigere und wirtschaftlichere Nutzung von Erdwärme fördern
„Durch die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme bis in Tiefen von etwa 400 Metern wird der Boden beansprucht, sodass sich Setzungen ergeben können, die umliegende Gebäude beeinträchtigen“, erklärt Merita Tafili. Bislang habe man bei der Planung von Erdwärmeprojekten immer empirisch gerechnet. Sie will mit ihrer Gruppe einen neuen Weg beschreiten und die mikromechanischen Prozesse, die im Boden ablaufen, im Detail simulieren. „Für feinkörnige Böden gibt es solche Simulationsmethoden noch nicht; wir werden sie entwickeln“, sagt sie. Die daraus gewonnenen mikromechanischen Erkenntnisse werden in ein thermodynamisch korrektes Stoffmodell integriert, das die Wechselwirkungen zwischen geothermischen Systemen und ihrer Umgebung präzise abbildet. Diese Modelle, die sowohl die mechanischen als auch thermischen Einflüsse auf Böden berücksichtigen, ermöglichen eine genauere Vorhersage der Auswirkungen geothermischer Nutzung auf die bebaute Umgebung.
Das Ziel der Emmy-Noether-Gruppe „Optimierung der hydrothermalen Erdwärmenutzung durch Hochskalierung thermo-hydro-visko-mechanischer Bodenprozesse“ ist es, durch diese präziseren Simulationen eine nachhaltigere und wirtschaftlichere Nutzung von Erdwärme zu fördern. „Zudem sollen die entwickelten Modelle helfen, die Auswirkungen geothermischer Systeme auf benachbarte Bauwerke und ihre Umgebung besser abzuschätzen und somit eine fundierte Entscheidungshilfe für zukünftige geothermische Projekte zu bieten“, so Merita Tafili.
