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Koude-warmteopslag
Ein Netz von 3 Tonnen im Boden

Kaltwärmespeicher oder Kälte- und Wärmespeicher (KWO), auch genannt Wärme- und Kältespeicher oder Wärme- und Kältespeicher (WKO), ist eine Methode zur Energie in Form von Wärme oder kalt in der speichern Unterseite. Die Technik wird verwendet, um Gebäude Heizen und/oder Kühlen. Auch in der Gartenbau Diese Technik wird zunehmend verwendet.

Vorwort

Grundwasserleiter im Boden (Grundwasserleiter) eignen sich hervorragend zum Speichern von Wärme und Kälte. Im Sommer nutzen die Leute das coole Grundwasser Zur Kühlung von Gebäuden wird das erwärmte Wasser im Erdreich gespeichert, bis es im Winter zum Heizen von Gebäuden verwendet wird. Eine Kühlung mit Grundwasser ist sofort möglich. Zum Heizen wird ein sogenanntes Wärmepumpe mit der Quelle verbunden. In der Praxis sind mit dieser Technik Einsparungen von 95 % beim Kühlen und 40-50 % beim Heizen möglich.

Das Energie sparen was mit unterirdischen Energiespeichern erreicht werden kann, hängt stark von der Geologie Der Fläche. Entscheidend sind die Dicke der Grundwasserleiter und die Durchlässigkeit des Bodens. Wasser kann nur aus Sandpackungen gewonnen werden. In einem Kubikmeter Sand ca. 30-35% Wasser wird absorbiert. In Gebieten mit dicken Sandpaketen mit groben Körnern kann viel Wasser gewonnen werden und KWO-Anlagen sind sehr wirtschaftlich. Stehen nur dünne Schichten zur Verfügung, sind Systeme teuer und weniger wirtschaftlich.

Neben Grundwasserleitern im Boden ist auch eine Kaltwärmespeicherung in gegrabenen unterirdischen Puffern möglich. Ein solcher Speicher ist etwa fünf Meter tief, bedeckt mit vereiteln und bedeckt mit a isolierend Sandwichplatte. Der Puffer ist unten und oben mit einem Sprührohr versehen, um das Wasser verwirbelungsfrei einzubringen. Für eine optimale Effizienz sollte eine Vermischung der Wasserschichten so weit wie möglich verhindert werden. Das umgebende Erdpaket bietet einen vergleichbaren Dämmwert wie bei der KWO-Speicherung in unterirdischen Wasserschichten. Der Bau eines solchen Puffers ist überall möglich, darüber hinaus ist auch eine Hochtemperatur-Wärmespeicherung bis 95 Grad möglich.

Im Gegensatz zu Kalt-Wärme-Speichern ist es geothermische Hitze (Geothermie), um die natürlich im Erdreich vorhandene Wärme zu nutzen.

Offene und geschlossene Systeme

Es sind zwei verschiedene unterirdische Energiespeichersysteme bekannt.

Offene Systeme

Offene Grundwassersysteme (Dubletten und Monowells mit Speicherung und Rezirkulation) stehen in offener Verbindung mit Grundwasserleitern und nutzen Grundwasser, das über eine begrenzte Anzahl von Leitungen und infiltriert. Die Grundwasserversorgung erfolgt über a Wärmetauscher wieder in den Boden infiltriert werden. Die Extraktion und Infiltration erfolgt in einer Tiefe von mehreren zehn bis über zweihundert Metern, je nachdem, wo sich ein geeigneter Aquifer befindet.Bei Dubletts werden zwei Brunnen in einiger Entfernung (ca. Im Sommer wird das Wasser aus der sogenannten Kältequelle hochgepumpt, die Kälte wird dem Gebäude oder Prozess zugeführt. Das erwärmte Wasser wird dann der anderen Quelle (der warmen) zugeführt. Im Winter wird das Warmwasser hochgepumpt und die Wärme an ein Wärmepumpe. Das dadurch abgekühlte Wasser wird dann wieder im Kaltbrunnen gespeichert.

Eine Monoquelle funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Allerdings gibt es nur einen gut (bohren). Der kalte und der warme Vorrat werden nicht mit Abstand nebeneinander, sondern übereinander gelagert. Da nur einer gut (bohren) benötigt, sind diese Systeme billiger und damit kostengünstiger. Dieses System kann direkt neben einem Gebäude platziert werden. Damit ist KWO auch für kleinere Projekte machbar. Monobrunnensysteme je nach Bodenbeschaffenheit bis 55 m²3/ Stunde erreicht werden.

Moderne Büros mit KWO und nur Wärmepumpen zum Heizen haben ca. 5 m²3/Stunde pro 1000 m² Bruttogeschossfläche erforderlich.

Geschlossene Systeme

Erdwärmetauscher stehen nicht in offener Verbindung mit Grundwasser, sondern verwenden Wasser mit a Frostschutzmittel (normalerweise a Glykollösung), die durch ein geschlossenes System im Boden herumgepumpt wird. Das System besteht aus U-förmigen Rohren von Polyethylen, sogenannte Kollektoren, die in einem Bohrloch platziert werden. Daher der Name als Bohrloch-Energiespeicher.

Das Thermal- Energie im Erdreich wird im Wärmetauscher durch Leitung über die Rohrwände auf das Medium übertragen. Man unterscheidet zwischen einer horizontalen, flachen Variante und einer vertikalen, tiefen Variante. Erdwärmetauscher können Tiefen von mehreren zehn bis mehr als hundert Metern erreichen. Solche Systeme sind im Allgemeinen kleiner als offene Systeme und werden hauptsächlich in der Gehäuse und Klein Versorgungsbau angewendet.

Bei so kleinen (Wohn-)Anlagen macht es oft keinen Sinn, im Sommer Wärmeenergie im Boden zu speichern, da der Grundwasserstrom diese möglicherweise bereits entwässert hat, bevor sie wieder genutzt werden kann. Die kurzfristige Wiederverwendung der gespeicherten Wärme für die Trinkwasseraufbereitung ist sinnvoll, die Grenze der Regenerationspflicht liegt daher bei >70 kW Entnahme pro Jahr.

Eignung einer Fläche für unterirdische Energiespeicherung

Nicht jeder Bereich eignet sich gleichermaßen für die unterirdische Energiespeicherung. Die potenzielle Anwendung von unterirdischen Energiespeichern wird von lokalen Gesetzen und Vorschriften sowie den körperlich-chemisch Eigenschaften des Substrats.

Gesetze und Richtlinien

In den Niederlanden ist es Reich und der Provinzen der unterirdischen Energiespeicherung nicht abgeneigt, angesichts der Energieeinsparungen und CO2-die Ermäßigung. Die unterirdische Energiespeicherung kann jedoch erhebliche Auswirkungen auf die (unterirdische) Umwelt haben. Diese negativen Auswirkungen, die als Bewertungskriterien in der Wasserrecht und der Bodenschutzgesetz, beinhalten:

Die Auswirkungen auf das Grundwasser durch Temperaturerhöhung und -abnahme im Bereich von 5 bis 25 °C sind begrenzt.

An manchen Orten sind ATES-Systeme nicht erlaubt oder mit weiteren Auflagen belegt. Der Einsatz von Kaltwärmespeichern ist verboten in Wassereinzugsgebiete, Grundwasserschutzgebiete für die Öffentlichkeit Trinkwasserversorgung und Gebiete mit einer bohrfreien Zone.

Physikalisch-chemische Eigenschaften des Substrats

Zu den physikalisch-chemischen Eigenschaften, die das Potenzial der unterirdischen Energiespeicherung beeinflussen, gehören:

  • Dicke Grundwasserleiter
  • Permeabilität Aquifere
  • Durchlässigkeit für Grundwasserleiter
  • Tiefengrundwasserleiter
  • Widerstandstrennschichten
  • Frischsalzübergänge
  • Vermeidung von Redoxgrenzen
  • Druck gelöste Gase

Siehe auch

Externe Links