Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert es mit rund 2,8 Millionen Euro. „Wir konzipieren einen Erdsonden-Kältespeicher und betreiben ihn so dynamisch, dass er Wärmeenergie in einem weiten Leistungsbereich und in bedarfsgerechten Geschwindigkeiten aufnehmen kann«, erklärt Projektleiter Roman Ignacy vom Fraunhofer IEG. „Die smarte Steuerung und das flexible Anlagendesign sind wohl weltweit einmalig.“
Der Industriepartner im Projekt ist Voltavision und betreibt besonders energieeffiziente Prüflabore, entwickelt Prüfstands-Equipment und testet Batteriezellen und -Module sowie Hochvoltbatterien etwa für die Automobilindustrie an seinem Standort in Bochum. „Als Akteur beim Wandel zu klimafreundlicher Elektromobilität streben wir stets danach auch selbst schnellstmöglich klimaneutral zu arbeiten und Kohlendioxid-Emissionen auf allen Ebenen zu reduzieren. Neben der Nutzung von Photovoltaikenergie sowie den Betrieb des ersten Batterie-Prüflabors mit klimaneutraler Kältetechnik auf Basis natürlicher Kältemittel, nutzen wir längst Abwärme zur Heizung der Gebäude. Mit der geplanten Geothermie-Anlage und dem Innovationssprung der in ihr liegt, gelingt uns ein weiterer, sehr großer Schritt zu nachhaltigen Energiesystemen“, erklärt Lore Mall, verantwortliche Projektleitung bei Voltavision.
Nach der Analyse der Kühlbedarfe von Voltavision war klar, dass die entscheidende Stellschraube nicht der aufsummierte Jahreskühlbedarf ist. Kostentreiber beim Kühlen sind die Spitzenlastzeiten im Sommer, in denen die Außenlufttemperatur über der Rücklauftemperatur des Kühlmittels liegt, da dann die Kompressionskältemaschinen laufen müssen. Für diese Zeit braucht es ein flexibles Kältereservoire im Untergrund, welches Kälteerzeugung und -verbrauch räumlich und zeitlich entkoppelt. So lassen sich Kühlanlagen stets beim idealen Wirkungsgrad betreiben, kleiner dimensionieren und ggf. auch negative Strompreise nutzen.
Das Projekt MissEllyDEMO wird erstmals ein Feld an Erdwärmesonden als Speicher für eine Industrieanwendung mit permanentem Prozesskältebedarf nutzen. Die 30 bis 40 Sonden werden im Abstand von 5 bis 10 Metern bis zu 100 Meter tief verlegt. Eine Sole läuft als Betriebsmittel in den geschlossenen Rohrschleifen und gibt die abzuführende Prozesswärme an den Untergrund ab. Die smarte und prädiktive Betriebssteuerung wird dabei regeln, wie die Sonden tagesaktuell verschaltet werden, etwa parallel, seriell oder in bestimmten Zonen, um die optimale Wärmeübertragung beim vorausschauenden Auf- und Entladen zu gewährleisten. Roman Ignacy: „Unser Verschaltungsprinzip sieht eine flexible Anordnung und eine gezielte Temperierung der Sonden vor, um die nutzbare Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des Systems und damit die Kälteleistung zu maximieren.“
Eine Machbarkeitsanalyse des Fraunhofer IEG im Vorprojekt hat bereits gezeigt, dass ein Erdsondenfeld im dynamischen Betrieb als saisonaler Speicher die notwendige Flexibilität bereitstellt, um die vom Kältenetz benötigte kurzfristige Spitzenleistung und die geforderten Temperaturniveaus abzudecken. In den nächsten vier Jahren wird nun im Projekt MissEllyDEMO ein Demonstrator gebaut, in den sicheren Betrieb überführt und weiter optimiert.
Mehr zum Projekt können Sie hier lesen.
