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Anlagenoptimierung und Langzeitkontrolle von Erwärmesondenfeldern in heterogenem Untergrund bei Unsicherheit in Beschreibung und Prognose

Fachliche Zuordnung Paläontologie
Förderung Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456018213
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Unkontrollierte Wärmeentnahme oder -eingabe durch den Betrieb benachbarter Erdwärmesonden (EWS) innerhalb eines EWS-Feldes kann zu unerwünschten thermischen Bedingungen im Boden führen. Solche induzierten thermischen Anomalien entwickeln sich über lange Zeiträume und stellen ein technisches Risiko dar. Diese Bedingungen können die Systemleistung des EWS-Feldes stark beeinträchtigen oder sogar dazu führen, dass der Betrieb nicht den gesetzlichen Anforderungen entspricht. In diesem Projekt wird ein flexibler Ansatz für die kombinierte mathematische Simulation und Optimierung von EWS-Feldern über ihre gesamte Lebensdauer entwickelt. Ziel ist es, optimale Systemlösungen für den EWS-Betrieb zu finden, auch wenn die relevanten Bedingungen in der Beschreibung des Untergrunds und der Prognose des Betriebs unsicher sind. Die vorgeschlagene Methode berücksichtigt Unsicherheiten in Bezug auf die Eigenschaften des Untergrunds und den Energieverbrauch. Sie zielt darauf ab, die durch Wärmeentzug oder -eingabe während des Betriebs verursachten Temperaturänderungen im Untergrund zu minimieren. Im Rahmen semi-analytischer Simulation mithilfe des Linienquelle-Ansatzes werden schichtweise Heterogenität des Untergrunds, Grundwasserströmung und ungleichmäßige Wärmeströme in-situ abgebildet. Das Modell wird in ein Optimierungs- und Regelungsverfahren integriert, das während des Betriebs kontinuierlich lernt und den Wärmeaustausch im EWS-Feld durch individuelle Steuerung jedes EWS optimal anpasst. Dies funktioniert über iterative Aktualisierung und Bayes'schem Lernen und wird am Beispiel von hypothetischen, aber vollständig bekannten Fallstudien mit versteckten Merkmalen erfolgreich dargelegt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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